le cisaillement du vent de basses couches définitions cisaillement du vent (cv) gradient de vent...
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Le cisaillement du vent de Le cisaillement du vent de basses couchesbasses couches
Définitions
cisaillement du vent (CV)
gradient de vent
accélération
composantes du CV
intensité du CV
Effets du cisaillement du vent sur un aéronef
Origines du cisaillement du vent
dynamiques
radiatives
convectives
QUITTERQUITTERAutre
présentation
Conséquences d'un CV sur la trajectoire
CV arrière, CV debout
approche dans un microburst
Accidents
New York (1975)
Nouvelle Orléans (1982)
Moyens de détection
systèmes embarqués
systèmes au sol
indices
2
Premièrediapositive
Définitions Définitions (1/7)(1/7)
• Vent : mouvement de l'air par rapport à la surface terrestre• Cisaillement du vent : variations de la direction et/ou de la
vitesse du vent dans l'espace– RMK : les fluctuations du vent dans le temps (courte durée) en un
point autour d'une direction ou d'une vitesse moyenne sont normalement appelées variations (ou rafales) par rapport au vent dominant
– par rapport à une trajectoire d'un point A vers un point B (AB), le vecteur cisaillement du vent est défini par :
– Il peut se décliner en : • cisaillement horizontal du vent avec AB horizontale
• cisaillement vertical du vent avec AB verticale
CV(AB) = VB - VA
3
Premièrediapositive
Définitions Définitions (2/7)(2/7)1 cisaillement vertical du vent horizontal
2 cisaillement horizontal du vent horizontal
3 cisaillement horizontal du vent vertical
4 cisaillement vertical du vent vertical
4
Premièrediapositive
Définitions Définitions (3/7)(3/7)
• Gradient de vent– le module du vecteur cisaillement du vent normé par la distance AB
détermine l'intensité du cisaillement du vent ou gradient de vent
– unités aéronautiques• vent vertical (w ou Vz) feet/mn
• vent horizontal kt
• distance AB : verticale feet, horizontale NM
– le gradient de vent horizontal pourra s'exprimer en :• kt/NM (gradient horizontal) ou kt/100' (gradient vertical)
• en terme d'accélération, qui donne le taux de variation de la vitesse de l'avion subissant un cisaillement de vent
gradient de vent = CVAB
AB
5
Premièrediapositive
– à chaque seconde la vitesse de l'avion varie de 2kt lorsqu'il subit un gradient de vent horizontal de 15kt/100' ou 15kt/0,3NM (graphe)
– à partir de valeurs moyennes de pente (3°), de vitesse avion (150 kt) correspondant à une vitesse verticale de 800'/mn (13,26'/s)
– un cisaillement vertical de 15 kt par 100' correspondant à un cisaillement horizontal de 15 kt pour 0,3 NM
entraîne une accélération de
Définitions Définitions (4/7)(4/7)
• Accélération d'un avion subissant un gradient de vent
A
B3°
0,3 NM
100' = (15kt/100').13,26'/s = 2kt/s
= (15kt/0,3NM).150kt = 2kt/s
= x Vavion
CVAB
AB
7
Premièrediapositive
Définitions Définitions (5/7)(5/7)
• Composantes du vent et du cisaillement décrites par rapport à la trajectoire (AB) (1/2)
– composantes traversières
– composantes verticales
ABCV
VA
VB
descendantdiminution du courant ascendant
augmentation du courant descendant
A BCV
VA
VB
ascendantdiminution du courant descendant
augmentation du courant ascendant
AB
CVVAVB
droit
A BCV
VAVB
gauche
8
Premièrediapositive
Définitions Définitions (6/7)(6/7)
• Composantes du vent et du cisaillement décrites par rapport à la trajectoire (AB) (2/2)
– composantes longitudinales
A BCVVA VB
arrièreaugmentation du vent arrière
A BVA VBCV
de faceaugmentation du vent de face
A BVBVA CV
arrièrediminution du vent de face
A BCVVA VB
de facediminution du vent arrière
9
Premièrediapositive
Définitions Définitions (7/7)(7/7)
• Intensité du cisaillement du vent– le long d'une trajectoire correspondant à une variation d'altitude de
100' (critères OACI)• léger : < 4 kt
• modéré : de 5 à 8 kt
• fort : de 9 à 12 kt
• très fort : > 12 kt
– la réponse d'un aéronef (cisaillement du vent effectif) est lié en particulier à sa vitesse
– nous avons vu qu'une vitesse de 150 kt sur une pente de 3° avec un gradient de vent de 15 kt/100' occasionnait une variation de vitesse de 2 kt/s (graphe)
10
Premièrediapositive
Effets du cisaillement du vent sur un aéronefEffets du cisaillement du vent sur un aéronef– Vent nul
– Apparition d'un vent arrière et descendant (correspondant à un CV arrière et descendant)
L'avion ayant une certaine masse présente une certaine inertie à une modification rapide du vent.En conséquence un changement brusque du vent va avoir un effet immédiat (mais passager) sur la vitesse aérodynamique (Va) et l'incidence () modifiant ainsi la portance (Rz)
Rz
Rz
Diminution de la vitesse aérodynamique (Va) et de l'incidence () . tendance de l'avion à passer sous la trajectoire cisaillement du vent avec "perte"Si l'on ne "touche à rien", l'avion retrouvera Va et pour lequel il a été compensé avec une nouvelle vitesse sol, mais sous la trajectoire initiale
11
Premièrediapositive
Origines du cisaillement du vent Origines du cisaillement du vent (1/5)(1/5)
• Bien qu'il puisse être présent à tous niveaux, c'est lorsqu'il se produit en dessous de 1600 feet (500 m) que le phénomène revêt une importance particulière pour les aéronefs évoluant en phase critique de vitesse (réduite) et de hauteur (proximité du sol)
• Les origines du cisaillement du vent en basses couches sont essentiellement :– dynamiques– radiatives– convectives
12
Premièrediapositive
vent au sol
vent en altitude
les fronts
Origines du cisaillement du vent Origines du cisaillement du vent (2/5)(2/5)
• Dynamiques
CV CV
Le relief
les obstacles...
Le sillage
13
Premièrediapositive
Origines du cisaillement du vent Origines du cisaillement du vent (3/5)(3/5)
• Radiatives refroidissement nocturne en plaine
brise de pente ou de vallée descendante
vent synoptiqueCisaillement vertical du vent
BRISE DESCENDANTEécoulement d'air fro
id
rayonnement
terrestre
vent synoptique
Inversion de température dite de rayonnement
Cisaillement vertical du vent
Z
T
500- 1000 ft
V
Z
jet de basses couches
14
Premièrediapositive
Origines du cisaillement du vent Origines du cisaillement du vent (4/5)(4/5)
• Convectives (1/2)
mer relief
brise de mer
vent d'alizé
Cisaillement vertical du vent
montante
Premièrediapositive 15
front de rafalesmicroburst
4000'/mn
4 km
Origines du cisaillement du vent Origines du cisaillement du vent (5/5)(5/5)
• Convectives (2/2)
2000'/mn 2000'/mn
4 à 40 kmmacroburst La rafale descendante
tornade
17
Premièrediapositive
• CV de bout (gradient avec gain) en approche finale
diminution du vent debout
augmentation du vent debout
?
Conséquences d'un CV sur la trajectoire Conséquences d'un CV sur la trajectoire (1/3)(1/3)
• CV arrière (gradient avec perte) en approche finale
18
Premièrediapositive
• CV de bout (gradient avec gain) au décollage
augmentation du vent debout
diminution du vent debout
Conséquences d'un CV sur la trajectoire Conséquences d'un CV sur la trajectoire (2/3)(2/3)
• CV arrière (gradient avec perte) au décollage
19
Premièrediapositive
Conséquences d'un CV sur la trajectoire Conséquences d'un CV sur la trajectoire (3/3)(3/3)
• Approche dans un microburst
20
Premièrediapositive
Accidents Accidents (1/3)(1/3)
• New-York (1975)
21
Premièrediapositive
Accidents Accidents (2/3)(2/3)
• Nouvelle Orléans (1982) (1/2)
22
Premièrediapositive
Accidents Accidents (3/3)(3/3)
• Nouvelle Orléans (1982) (2/2)
23
Premièrediapositive
Moyens de détection Moyens de détection (systèmes embarqués)(systèmes embarqués) (1/5)(1/5)
• Instruments classiques du poste de pilotage– anémomètre, variomètre, altimètre– indicateur d'assiette, de situation horizontale, avertisseur de
proximité de sol, avertisseur de décrochage (vibreur de manche)– indications de vitesse sol, de vent du système de navigation
(inertie, GPS…)– variomètres modifiés intégrant vitesse verticale et vitesse propre de
l'avion servant à déterminer la variation d'énergie de l'avion et donc son accélération
– radar météorologique Doppler : fournit les variations du vent devant l’avion dans les zones de précipitations
• Le lidar Doppler– fonctionne comme un radar doppler avec un rayon laser mesurant
les composantes du mouvement de l'air à 500/600 m devant l'avion
24
Premièrediapositive
Moyens de détection Moyens de détection (systèmes embarqués)(systèmes embarqués) (2/5)(2/5)
• Collimateur tête haute– présente les informations de guidage et de pilotage sur une plaque
de verre intégrée au pare brise
• Avertisseurs spécifiques– systèmes basés sur la surveillance des performances de l'aéronef– Alpha floor (AIRBUS) : applique automatiquement la puissance
moteur maximale dés que l'angle d'attaque ou le taux de variation de la vitesse air ou sol atteint un seuil fixé
– EADI (BOEING) activé par la mesure des composantes horizontales et verticales du vent, renseigne sur le comportement de l'avion avec affichage des instructions de pilotage et indication d'assiette maximum
25
Premièrediapositive
Moyens de détection Moyens de détection (systèmes au sol)(systèmes au sol) (3/5)(3/5)
• Profileur de vent • Radar précipitation Doppler
26
Premièrediapositive
Moyens de détection Moyens de détection (systèmes au sol) (4/5)(systèmes au sol) (4/5)
• Le «Low Level Windshear Alert System» dit LLWAS
27
Premièrediapositive
Moyens de détection Moyens de détection (observation, indices) (5/5)(observation, indices) (5/5)
• Indices de probabilité d’un cisaillement du vent– déplacement différent de couches de nuages adjacentes– panache de fumée de forme tourmentée– nuages en rouleaux– forts vents de surface en rafales– poussières soulevées (en anneaux tourbillonnaires)
• sous un nuage de convection
• dans un front de rafales
– virgas associés à des nuages de convection– nuages lenticulaires– nuages en entonnoir– trombes et tornades
Le cisaillement du vent de Le cisaillement du vent de basses couchesbasses couches
FINFINPremièrediapositive
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