6-3 Techniques vol à voile (motoplaneurs)

Techniques utilisées en vol à voile (facultatif)

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1. Ascendances
   1. thermiques
   2. dynamiques
   3. vol d'onde
2. vol en circuit

Faire du vol à voile consiste à trouver des masses d'air dont les vitesses d'ascension sont plus élevées que la vitesse de chute propre du planeur et ainsi gagner de la hauteur. Les masses d'air ascendantes, ou ascendances étant généralement très localisées, les pilotes doivent s'arranger pour rester à l'intérieur. Les pilotes parlent souvent de « faire le plein », l'objectif étant de gagner le maximum d'altitude offerte par les conditions météo du jour. L'image illustre aussi le fait que l'énergie potentielle du planeur —ou son altitude, ce qui revient au même— peut être considérée comme son carburant. Un pilote débutant « fait le plein » tous les 2 à 8km, si les conditions le permettent. Un pilote confirmé, qui exploite mieux les performances du planeur, peut espacer les reprises d'altitude jusqu'à Modèle:Unité. Il se contente, lorsqu'il traverse une ascendance mais estime avoir encore assez d'énergie pour poursuivre sa route, de réduire sa vitesse pour profiter au mieux de l'ascendance, sans pour autant s'arrêter et décrire des cercles sur place.

Les masses d'air ascendantes les plus connues sont :

• les ascendance thermique qui sont le résultat du soleil qui chauffe le sol,
• les ascendances dues à l'effet de pente lorsque le vent frappe un relief le forçant à passer par-dessus,
• les ascendances d'une onde, créées par un reliefs et des conditions de vents particulières. Ils permettent d'atteindre des altitudes très importantes.

Le Vol thermique

Schéma d'une colonne d'air chaud. En (1), l'air s'échauffe près du sol. Il s'élève en (2) avant de refroidir par condensation et formation d'un nuage (A). L'air entre alors en expansion et redescend (3).

En vol de thermique, le pilote recherche des colonnes d'air ascendantes qui résultent de l'échauffement du sol par le soleil. L'air en contact avec le sol est alors réchauffé et peut se mettre à monter spontanément comme une montgolfière :

• Ce mouvement se fait sans échange de chaleur avec l'air environnant car les masses d'air se mélangent mal.
• La pression diminue si l'altitude augmente. La bulle d'air chaud qui monte se dilate (ou se détend).

On parle de détente adiabatique et la température de l'air plus chaud qui monte diminue au même rythme que la pression diminue. Ce gradient thermique adiabatique dépend des conditions qui règnent sur terre (g/C_p où g = 9.80665 est l'accélération de la gravité et C_p = Modèle:Unité est la capacité calorifique de l'air). Sa valeur approximative est de 1°C/100m en atmosphère sec (hors nuage).

En théorie, il existe 3 comportements possibles, qui dépendent de la façon dont la température diminue dans l'air ambiant lorsque l'altitude augmente :

• si le gradient de température de l'air ambiant est plus élevé que 1°C/100m, alors la masse d'air chaude qui part du sol reste toujours plus chaude (donc plus légère) que l'air qui l'entoure et a donc tendance accélérer vers le haut. La masse d'air est dite superadiabatique (souvent appelée instable). Dans le cas d'une masse d'air instable, il n'est même pas nécessaire que le soleil réchauffe le sol, car tout mouvement résulterai en une accélération de ce mouvement. Dans les fait, une telle situation de masse d'air instable ne perdure pas.
• Si le gradient de température est plus faible que 1°C/100m, alors la masse d'air chaude qui part du sol reste toujours plus chaude au contraire tout mouvement de l'air vers le haut a tendance à être contrarié par sa dilatation adiabatique, qui l'amène à une température inférieure à celle de l'air ambiant. La masse d'air est alors stable. C'est pourquoi les masses d'air très homogènes ne sont pas favorables à la convection, même s'il fait très chaud. Ceci est typique en Europe du Nord d'une situation pré-orageuse. Comme le mélange de l'air ne peut pas se faire avec les couches supérieures, la température augmente à basse altitude par un phénomène de bouchon. Ensuite, des orages violents éclatent lorsque le bouchon cède. Les conditions les plus favorables se rencontrent derrière les fronts froids, lorsqu'une masse d'air froid passe sur un sol encore chaud, ce que les météorologues appellent un ciel de traîne.
• Si le gradient de température est égale au gradient thermique adiabatique, La situation est ni stable, ni instable.

Les bulles d'air chaud les plus probables se trouvent dans les zones de contrastes thermiques telles que les champs moissonnés récemment, des parkings de supermarché, les routes et autoroutes, et surtout les gravières et secteurs rocheux. Si l'on est certain de ce principe physique, il n'en reste pas moins vrai qu'il est difficile d'associer un aspect du sol avec la certitude de la présence d'un « thermique ».

Comme le vol de thermique nécessite une colonne d'air chaud, son exploitation n'est possible en règle générale, dans les latitudes moyennes, que du printemps à la fin de l'été. Il y a peu de thermiques en hiver, compte tenu du faible ensoleillement pour les déclencher et du faible potentiel d'absorption thermique de la neige (environ 1 %). Toutefois, dans les Alpes du Sud, il est possible de trouver des thermiques toute l'année. Dans le sud des États-Unis, lorsque le temps est ensoleillé en hiver, il y a des ascendances thermiques parfaitement exploitables en milieu de journée.

Cumulus.

Aux autres latitudes, les masses d'air possèdent des caractéristiques de gradient de température (différence de température entre deux altitudes) qui neutralisent le phénomène de la convection.

Lorsque le vélivole trouve un thermique, généralement sous sa matérialisation (en fait un nuage appelé cumulus, de forme cotonneuse et à base plate), il se met à décrire des spirales et tente de trouver la meilleure zone de montée. Celle-ci l'élèvera jusqu'à ce qu'il rencontre la base des nuages (ou Modèle:Nobr au-dessous aux États-Unis), dans lesquels il ne pourra entrer pour des raisons légales (en planeur, seul le vol à vue est autorisé) ou bien à proximité de la couche d'inversion où la température cesse de décroître suivant l'adiabatique sèche. Il était dit que les ascendances devenaient inutilisables lorsque l'indice thermique à un niveau donné est inférieur en valeur absolue à Modèle:Unité<ref>Modèle:Ouvrage</ref>. La notion d'indice thermique est aujourd'hui abandonnée par la Federal Aviation Administration<ref>Modèle:Ouvrage</ref>.

L'ascendance se poursuit dans le nuage et même se renforce, la condensation de l'eau absorbant un surcroît de chaleur (chaleur latente de changement d'état) ce qui accentue la différence de masse volumique entre l'air sec du nuage et l'air humide de l'ascendance. Un planeur qui s'approche trop près peut être obligé de sortir ses aérofreins pour ne pas se faire « aspirer » par le nuage. Il n'est pas exceptionnel d'observer une vitesse verticale de Modèle:Unité même à plus de Modèle:Unité, sous un nuage, et ceci sous des latitudes moyennes (nord de la France). Il peut aussi prendre de la vitesse (sans dépasser les limites autorisées, ce qui mettrait la structure en danger) pour rester sous la base du nuage et accumuler de l'énergie cinétique, qui peut, une fois le nuage dépassé, être convertie en hauteur en réduisant la vitesse. Modèle:Clr

Surdéveloppement vertical

Modèle:Article détaillé Lorsque l'air est particulièrement instable, les cumulus vont se mettre à bourgeonner, se transformer en cumulus congestus puis en cumulonimbus et engendrer localement et temporairement des ascendances puissantes et très douces dues à un déficit de pression<ref>Modèle:Ouvrage</ref>Modèle:,<ref name=Marwitz/>. Ces nuages sont en général inappropriés pour la pratique du vol à voile car ils peuvent engendrer des rafales descendantes qui peuvent être extrêmement violentes. En outre ces rafales descendantes engendrent une goutte froide qui va générer une inversion locale de température près du sol et qui va supprimer toute ascendance autour du cumulonimbus. Le vélivole se méfiera aussi particulièrement des zones où l'air est en ascension généralisée et laminaire.

Vol de pente

le gain d'altitude dépasse rarement quelques centaines de mètres au-dessus du sommet des reliefs ; ces ascendances sont appelées ascendances dynamiques ;

Schéma d'une pente, en vert la zone ascendante.

Modèle:Article détaillé En situation de vol de pente, en revanche, le pilote recherche les masses d'air ascendantes qui résultent d'un mouvement mécanique dû à l'action du vent sur le relief. Le vol de pente fonctionne sous tous les climats et par tous temps mais uniquement en certains lieux dès lors que l'intensité du vent est suffisante (~ Modèle:Unité). Ces reliefs doivent être suffisamment étendus afin d'éviter d'être contournés par le vent. Les ascendances ainsi générées peuvent généralement se prolonger jusqu'à 500 à Modèle:Unité au-dessus de la ligne de crête suivant la forme de la pente et la force du vent. Lors de journées ensoleillées, les pentes exposées au soleil se réchauffent plus vite que les zones environnantes et il se produit alors un phénomène de vent anabatique qui peut s'ajouter au vent ambiant. Ce dernier phénomène est appelé par les vélivoles français « ascendance thermo-dynamique » ; il est l'addition d'un phénomène thermique et dynamique. Aux États-Unis, on parle simplement de vent anabatique. Les pentes exposées au soleil sont ainsi de bons déclencheurs de thermiques.

Le record de durée en planeur monoplace revient à Charles Atger réalisé le Modèle:Date sur planeur Air 100, d'une durée de 56 heures et 15 minutes, au départ de l'aérodrome du Mazet de Romanin<ref>Soaring, mai-juin 1955, p. 24</ref>Modèle:,.

L'aérologie particulière de ce terrain de vol à voile, liée à l'intensité et la durée du vent de mistral a permis la réalisation de ce record. Des éclairages furent installés afin d'éclairer la chaîne des Alpilles durant ce vol de durée.

Pour des raisons de sécurité, le code sportif ne reconnaît plus de record de durée depuis l'accident mortel de Bertrand Dauvin en 1954<ref>Modèle:Ouvrage</ref>.

Vol d'onde

Vol d'onde avec une première onde sur le relief (A) puis une seconde qui comporte des nuages lenticulaires (B).

Nuages de rotors (cumulus fractus) avec un nuage lenticulaire (cirrocumulus lenticularis) matérialisant un système d'ondes orographiques avec rotors en aval de la Sierra Nevada.

LS1-d de l'aéroclub de Nogaro en vol au-dessus des Pyrénées.

Modèle:Article détaillé Le vol d'onde est une variante de vol orographique permettant au planeur de monter beaucoup plus haut que le vol de pente.

En effet, sous le vent du relief, et sous certaines conditions, se produisent un ou plusieurs ressauts, du fait de l'élasticité de l'air^[Faux]. Ces ondes peuvent atteindre de grandes altitudes, largement supérieures à celle du relief générateur. Ces zones de ressauts sont parfois matérialisées par des nuages particuliers appelés lenticulaires, nuages de forme très régulière, parfois en pile d'assiettes, anormalement immobiles alors que le vent souffle avec intensité.

C'est en vol d'onde qu'ont été réalisés les plus grands records d'altitude absolue et de distance.

Vol de gradient

Modèle:Article détaillé Quelques pilotes comme Ingo Renner ont utilisé les différences de vitesses entre différentes masses d'air superposées. Cette technique est surtout utilisée par les albatros et les pilotes de modèles réduits radio commandés.