7-2 Polaire des vitesses (motoplaneurs)

Module 7 - Performance de vol & Planification. Cliquer pour naviguer dans les sous-pages du module :
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Polaire des vitesses des motoplaneurs, performances de vol, vitesse de croisière

Polaire des vitesses sans puissance

1. Introduction
2. Influence :
   1. des ascendances/descendances
   2. du vent
   3. des Aérofreins
   4. des volets
   5. vol optimal au Mc CREADY

Performances de vol pour les aéronefs monomoteur

1. Puissance moteur disponible
2. Influence :
   1. de la température
   2. de l'altitude
3. Performance de l'aéronef suivant les phases de vol
   1. Définition des termes et des vitesses
   2. Décollage et d'atterrissage
   3. Gradients de vent
   4. pente de la piste et de son état de surface
   5. Effets de l’altitude, de la densité et de la masse motoplaneur
   6. Utilisation des données du manuel de vol avion
4. Performance de l'aéronef en croisière
   1. Autonomie et l’influence des différents paramètres recommandés de puissance
   2. Distance franchissable en air calme aux différents paramètres de puissance
   3. Utilisation des données du manuel de vol avion

Polaire des vitesses sans puissance

La polaire des vitesses est la courbe représentant la vitesse de chute (Vz) en fonction de la vitesse horizontale (Vx). C'est l'outil fondamental du pilote de planeur pour comprendre les performances de sa machine. La courbe permet une lecture intuitive et rapide des performances du planeur : on peut rapidement identifier la vitesse de finesse maximale, la vitesse de taux de chute minimal et le comportement du planeur aux vitesses élevées.

• 
  Principe de mesure des performances d'un planeur. Relevés des couples vitesses/taux de chutes et tracé de la Polaire des Vitesses du planeur.
• 
  Différentes polaire des vitesses de trois planeurs aux performances différentes.

Le taux de chute minimum

Par une lecture graphique rapide, il est possible de déterminer la zone où le taux de chute du planeur est minimum. Le pilote peut choisir de voler à cette vitesse de taux de chute minimum par exemple dans les ascendances, ou pour consommer le plus lentement possible sa hauteur disponible.

A des vitesses plus faibles que la vitesse de taux de chute minimum, le planeur avancera moins vite mais consomme plus de hauteur. Celà ne comporte que peu d'intérêt pour la performance du vol. Cette zone peut être exploitée lorsque ralentir apporte un fort avantage : par exemple pour traverser plus lentement une puissante ascendance en vol en ligne droite. A ces faibles vitesses, l'angle d'incidence est élevé et il convient de rester vigilent sur la marge restante vis à vis du décrochage. Cette zone est appelée vol aux grands angles d'incidence ou vol au second régime.

• 
  Sur la polaire des vitesses d'un planeur, méthode de recherche du taux de chute minimum pour exploiter le planeur au taux de chute minimum.
• 
  Identification des deux régimes de vol sur la polaire des vitesses d'un planeur.

La finesse maximum

Par une lecture graphique, il est possible de déterminer la zone où l'angle de plané est minimum. Il s'agit de la vitesse de vol où le planeur plane le plus loin, donc propose sa finesse maximum. Le pilote devrait choisir de voler à cette vitesse de finesse maximum s'il souhaite rejoindre sa prochaine ascendance. En effet, exploiter la finesse maximum (ou l'angle de plané minimum, c'est la même chose) fait perdre le moins de hauteur sur le trajet.

• 
  Sur la polaire des vitesses d'un planeur, méthode de recherche de l'angle de plané minimum (=finesse maximale) pour déterminer la vitesse permettant de voler le plus loin possible, en air calme.

Influence de la configuration du planeur

Des Aérofreins

L'utilisation des aérofreins (AF) dégrade volontairement la polaire :

• La courbe s'enfonce brutalement (augmentation de $V_z$).
• La finesse maximale chute.
• La vitesse de décrochage augmente légèrement.

Des volets

Les volets de courbure modifient la forme de la polaire :

• Volets positifs (vers le bas) : Améliorent la portance à basse vitesse (thermique), mais augmentent la traînée à haute vitesse.
• Volets négatifs (vers le haut) : Optimisent la polaire pour les hautes vitesses en réduisant la traînée de profil.

Des water-ballasts

La masse du planeur modifie la polaire :

Influence de la masse d'air sur les performances

Des ascendances et descendances

Le déplacement de la masse d'air déplace la polaire verticalement sur le graphique :

• Ascendance : La polaire remonte. Pour une même vitesse sol, la pente de trajectoire s'améliore.
• Descendance : La polaire s'enfonce. La finesse sol diminue drastiquement.

Note : La forme de la courbe reste inchangée, c'est son origine par rapport au sol qui varie.

Du vent

Le vent déplace la polaire horizontalement :

• Vent de face : La polaire se déplace vers la droite par rapport au sol. La finesse sol diminue. Il faut voler plus vite pour contrer le vent.
• Vent arrière : La polaire se déplace vers la gauche. La finesse sol augmente.

Le McCready

La théorie de Paul McCready permet d'optimiser la vitesse de transition entre deux ascendances.

• Le calage de l'anneau (ou calculateur) dépend de la force de la prochaine ascendance espérée.
• Principe : Plus l'ascendance suivante est forte, plus on doit voler vite dans la descendance actuelle pour y arriver plus tôt, même si cela coûte de l'altitude.

Performances de vol pour les aéronefs monomoteur (Motoplaneurs/TMG)

Puissance moteur disponible

Sur un motoplaneur (TMG), la puissance disponible diminue avec l'altitude car la densité de l'air baisse, réduisant le remplissage des cylindres et l'efficacité de l'hélice.

Influence des facteurs atmosphériques

De la température

Une température élevée diminue la densité de l'air ($d$). Conséquences :

• Augmentation de la distance de décollage.
• Diminution du taux de montée.

De l'altitude

Plus l'altitude-pression augmente, plus les performances moteur et aérodynamiques diminuent. Il est crucial de calculer l'altitude-densité pour connaître les performances réelles de la