v ol de cr oisière
DESCRIPTION
V ol de CR oisière. Objectif :. Comparatif du vol à finesse max (Fmax) et de celui à vitesse de croisière max (VcrMax). Version 1.1 – révision Février 2010. LE VOL À FINESSE MAX. Objectif :. exploiter l’autonomie maximale du planeur. Le vélivole peut adopter cette tactique de vol :. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Vol de CRoisière
Objectif : Comparatif du vol à finesse max (Fmax) et de celui à vitesse de croisière max (VcrMax)
Version 1.1 – révision Février 2010
LE VOL À FINESSE MAX
Objectif : exploiter l’autonomie maximale du planeur. Le vélivole peut adopter cette tactique de vol :
soit pour perdre un minimum d’altitude entre 2 ascendances soit pour parcourir la plus grande distance possible sans reprendre de hauteur.
CNVV – mars 2006
Vol à finesse max et évolution dans une masse d’air animée de courants verticaux
Vz
Vi50 100 150 2000
-1
-2
-4
-5
-6
-3
(km/h)
(m/s)
Vzw
Vzw-2 m/s
Vzp
Vzd
vitesse definesse max.
Vzw = 0
vitesse definesse max.Vzw = -2 m/s
94 km/h = 26 m/s 132 km/h = 37 m/s
f≈12
f≈52
Vzw = Mouvement vertical de la masse d’air Vzd = Taux de chute total = Vzp + Vzw
Vzp = taux de chute propre du planeur
Conclusion : la vitesse de finesse max. augmente, la finesse diminue fortement.
δ mini.
On a : =f ViVzp
Courbe Mac Cready
La polaire en air calme est décalée verticalement .
En répétant le procédé vu précédemment…
Un point particulier : quand Vzw = Vzp (Vzd=0), la vitesse de finesse max et la vitesse de chute mini sont confondues…
Vzd
-1
-2
-4
-5
-6
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
Vzw = -1 m/s
Vzw = -2 m/s
Vzw = -3 m/s
Vzw = -4 m/s
Vzw = +2 m/s
Vzw = +1 m/s
Vzw = Vzp miniVzw = 0
… on obtient une famille de point de tangence…
… qui forment la courbe d’évolution de la Vi de finesse max en fonction du taux de chute vario :
C’est la courbe Mac Cready !
Anneau Mac Cready
Vzd
-1
-2
-4
-5
-6
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
Vzw = -1 m/s
Vzw = -2 m/s
Vzw = -3 m/s
Vzw = -4 m/s
Vzw = +2 m/s
Vzw = +1 m/s
Vzw = Vzp miniVzw = 0
Vzw
Anneau Mac Cready
Vzw
-1
-2
-4
-5
-6
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
Les Vi de finesse max. correspondant aux différents taux de chute masse d’air …
89102 14
3
128115
sont ensuite portées sur l’anneau Mac Cready.
Influence du vent
exemple d’un vent de face de 65 km/h
Sans vent la finesse max est de 47, obtenue pour une vitesse indiquée de 100 km/h Le vent décale la polaire de 65 km/h vers la gauche L’angle de plané a fortement augmenté La finesse max / sol est descendue à 17, obtenue à une vitesse indiquée de 50 + 65 = 115 km/h
Vz
Vi ou Vs50 100 150 2000
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
Vw=65 km/h
50 km
/h = 14
m/s
100 k
m/h = 28
m/s
f≈17,5f≈47
Influence du vent
ÉQUIVALENT VENT
La tangente à la polaire recoupe l’axe des Vz en un point A : c’est l’équivalent vent
Vz
Vi50 100 150 2000
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
Vw=65 km/h
100 k
m/h = 28
m/s
f≈47
0’équivalent
vent
f≈17,5
Vs50 100 150
50 km
/h = 14
m/s
-0,8 m/s
A
Influence du vent
VENT ARRIÈRE
Le vent effectif arrière augmente la vitesse sol
Vz
Vi50 100 150 2000
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
vent arrière
0’’ 100 150
vitesse sol
200
f≈76
venteffectif
vitesse sol
vitesse air
ou Vs
la vitesse de finesse max. diminue,
la finesse sol augmente…
Influence du vent
VENT DE FACE
Le vent de face diminue la vitesse sol …
Vz
Vi50 100 150 2000
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
vent de face
0’ 50 100 150
vitesse sol
vitesse definesse max.
120 km/h
f≈23
venteffectifvitesse sol
vitesse air
ou Vs
la vitesse de finesse max. augmente,
la finesse sol diminue fortement …
Tableau des équivalents vent
Équivalent vent f ≤ 35 35 ≤ f ≤ 45 f ≥ 45
0.5 m/s 30 40 50
1 m/s 50 60 70
2 m/s 70 80 90Vent effectif de face ( Km/h )
On ne corrige pas le vent effectif arrière
On décalera l’origine de l’anneau Mac Cready vers les varios positifs
Tableau des équivalents vent
Exemple
Pour un planeur, de finesse 35, subissant un vent de face de 50 km/h, on décalera l’origine de l’anneau Mac Cready d’un équivalent vent de 1 m/s.
Rappel : On ne corrige pas le vent effectif arrière ...
Attention : une correction de 1 m/s au Mac-Cready fait perdre 5 points de finesse .
Équivalent vent f ≤ 35 35 ≤ f ≤ 45 f ≥ 45
0.5 m/s 30 40 50
1 m/s 50 60 70
2 m/s 70 80 90Vent effectif de face ( Km/h )
Il devra voler à 105 km/h pour garder la meilleure finesse sol.
85100
110
160
150
180
130
Autre Régime de Vol ?
Le pilote peut-il voler à un autre régime que celui de finesse max ?Quel intérêt a-t il ?
Comparons !
A
Vza = 3m/s
BAltitude 1350mDistance 22.36km
810m
390m
Vol FMaxVol > FMax
Fmax >Fmax
Altitude départ 1350m 1350m
Vi en transition Vi=94 km/h Vi=156km/h
Temps de descente Td=860s Td=520s
Taux de chute Vzp=0.-63 m/s Vzp=1.85 m/s
Perte d’altitude H=540m H=960m
Finesse F=41.5 (maxi!) F=23
Raccrochage à 810m 390m
Temps de remontée Tm=540/3=180s Tm=960/3=320s
Temps de A à B tAB=1040s tAB=840s
Le planeur N°2 sera reparti de l’ascendance B avant même que le N°1 n’y soit arrivé !
Comparons !
A
Vza
BAltitude 1350mDistance 22.36km
810m
390m
Vol FMaxVol > FMax
Il existe donc une autre solution qui permet en sacrifiant de l’autonomie d’augmenter sa vitesse de croisière et donc permettre de parcourir une distance ou un circuit donné plus rapidement (dans un minimum de temps)
Transition à vitesse de croisière maximale : Vcr Max
OPTIMISATION DE LA VITESSE DE CROISIÈRE
Objectif : parcourir une distance ou un circuit donné dans un minimum de temps.
Vitesse de croisière
Posons le problème…
td
1 à 3°
A
Vza
th
C
Vi
Vzd Vp
D
H
B
Postulat de départ : air calme
angle plané faibleon a donc : AC ≈ AB
Vi ≈ Vp
Question : quelle est la vitesse de croisière sur le trajet AC via B ?
Si vous aimez les mathématiques,CLIQUEZ ICI !
Sinon admettez que : =Vcr Vi.VzaVza + Vzd
Vitesse de croisière
A
td
Vza
th
C
Vi
Vzd Vp
1 à 3°
D
H
B
Conclusions
=Vcr Vi.VzaVza + Vzd
Vcr ne dépend pas du plafond du jour(indépendante de H) ;
Vcr dépend de Vi [ Vzd = (Vi) ] ;
Vcr dépend fortement de Vza• habileté à monter ;• sélection / abandon d’ascendances ;
Vcr ne dépend pas de D considération de gestion du vol.Plus je vole vite, moins je suis fin
pb si D est grande ou si obstacles entre 2 ascendances nécessité d’un compromis
Vitesse de croisière
Vza
Vzd
Vz
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
Vi
Interprétation graphique
On a 2 triangles homothétiques ; d’où : VzaVza + Vzd
=XVi
=X Vi.VzaVza + Vzd
soit : : c’est Vcr !
XVcr
Si l’origine de l’anneau Mac-Cready est calée sur la valeur de Vza, l’aiguille du variomètre indique la vitesse de transition qui donnera la vitesse de croisière maximale.
85100
110
16 0
150
180
130
PARAMÈTRES INFLUENÇANT LA VCR
Influence de la Vza
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110
160
150
180
130
Soit 3 planeurs identiques calés à 2 m/sExemple n°1
Vz
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
La Vi de transition des 3 planeurs en air calme est de 150 km/h.
le pilote n°1 monte à Vza = 1 m/s Vcr pilote n°1 = 60 km/hle pilote n°2 monte à Vza = 2 m/s
Vcr pilote n°2 = 85 km/hle pilote n°3 monte à Vza = 3 m/s
Vcr pilote n°3 = 100 km/h
Conclusion : il vaut mieux bien monter que bien caler !
Influence du cheminement sur la Vcr
Exemple n°2
Vz
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
Vzw = 0Vzw = +0.5 m/s
Vzw = -0.5 m/s
hypothèses : Vza = 2 m/s calage MC : 2 m/s
85100
110
160
150
180
130
pilote n°1 :pilote n°2 :pilote n°3 :
un bon cheminement est particulièrement intéressant.Conclusion partielle :
Vzw = 0 Vi = 135 km/h Vcr ≈ 85 km/hVzw = -0.5 m/s Vi = 145 km/h Vcr ≈ 75 km/hVzw = +0.5 m/s Vi = 125 km/h Vcr ≈ 95 km/hVza
Influence du cheminement sur la Vcr
Exemple n°2
Vz
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
Vzw = 0Vzw = +0.5 m/s
Vzw = -0.5 m/s
hypothèses : on a toujours Vza = 2 m/s on conserve l’exemple des pilotes 1 et 2 qui ont calé à 2 m/s
85100
110
160
150
180
130
pilote n°1 :pilote n°2 :pilote n°3 :
Vzw = 0 Vi = 135 km/h Vcr ≈ 85 km/hVzw = -0.5 m/s Vi = 145 km/h Vcr ≈ 75 km/hVzw = +0.5 m/s Vi = 125 km/h Vcr ≈ 95 km/h
MC = 2 m/sMC = 2 m/sMC = 1 m/s
le pilote n°3 cale à 1 m/s…
Vi = 110 km/h Vcr ≈ 90 km/hVza
Il vaut mieux bien cheminer que bien caler !
Influence du vent sur la Vcr
hypothèses : Vza = 2 m/s Vw = -40 km/h (vent de face)
Vz
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
vent40 km/h
0’
1. Détermination de l’équivalent vent :
Vza
équivalent vent ≈ 0.4 m/s
Exemple n°3
Influence du vent sur la Vcr
hypothèses : Vza = 2 m/s Vw = -40 km/h (vent de face)
Vz
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
vent40 km/h
0’
1. Détermination de l’équivalent vent :
Vza
équivalent vent ≈ 0.4 m/s2. Détermination de Vcr avec équivalent vent : Vcr = 87 km/h
Exemple n°3
Influence du vent sur la Vcr
hypothèses : Vza = 2 m/s Vw = -40 km/h (vent de face)
Conclusion : on ne prend pas en compte l’équivalent vent dans le calcul de la Vcr
On a : Vcr = Vcr sans vent ± vent de faceVz
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
vent40 km/h
0’
1. Détermination de l’équivalent vent :
Vza
équivalent vent ≈ 0.4 m/s2. Détermination de Vcr avec équivalent vent : Vcr = 87 km/h3. Détermination de Vcr sans équivalent vent : Vcr = 83 km/h
Exemple n°3
CALAGE MAC CREADY
Erreur de calage – Incorrect ring setting
Exemple n°1
85100
110
16 0
150
180
130
Vz
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
hypothèses : Vza = 2 m/s calage MC : 0
Vza
Vcr = 75 km/hVi = 95 km/h
calage MC
VcrVi
0
75 km/h95 km/h
Erreur de calage
85100
110
16 0
150
180
130
Vz
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
hypothèses : Vza = 2 m/s calage MC : 2 m/s
Vza
Vcr ≈ 90 km/hVi = 135km/h
calage MC 0
Vcr 75 km/hVi
2 m/s
90 km/h
135km/h95 km/h
Exemple n°2
Erreur de calage
85
100110
160
150
180
130
Vz
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
hypothèses : Vza = 2 m/s calage MC : 3 m/s
Vza
Vcr = 87 km/hVi = 155km/h
calage MC 2 m/s0
Vcr 90 km/h75 km/hVi
3 m/s
87 km/h
155km/h135km/h95 km/h
Exemple n°3
Erreur de calage
85100110
160150
180
130
Vz
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
hypothèses : Vza = 2 m/s calage MC : 1 m/s
Vza
Vcr = 85 km/hVi = 115km/h
calage MC 3 m/s2 m/s0
Vcr 87 km/h90 km/h75 km/hVi
1 m/s
85 km/h115km/h155km/h135km/h95 km/h
Exemple n°4
Erreur de calage
85100
110
160
150
180130
Vz
-1
-2
-4
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
hypothèses : Vza = 2 m/s calage MC : 0.5 m/s
Vza
Vcr = 80 km/hVi = 100km/h
calage MC 1 m/s3 m/s2 m/s0
Vcr 85 km/h87 km/h90 km/h75 km/hVi
0.5 m/s
80 km/h
100km/h115km/h155km/h135km/h95 km/h
Exemple n°5
Erreur de calage
1ère conclusion
Vcr est maximale si calage Mac Cready = Vza = 2 m/s
Cruising speed is maximum if Mac Cready setting = expected climb
Vz
-1
-2
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
Vza
calageMC
VcrVi
1 m/s3 m/s2 m/s0
85 km/h87 km/h90 km/h75 km/h
0.5 m/s
80 km/h
100km/h115km/h155km/h135km/h95 km/h
Erreur de calage
mais la différence de Vcr est faible, et les différences de finesse sont considérables.exemple : pour un planeur plastique =40 avec Vza = 2 m/s
calé à 3 m/s, on a ≈ 25 pour Vcr = 87 km/hcalé à 1 m/s, on a ≈ 35 pour Vcr = 85 km/h
2nde conclusion
calageMC
VcrVi
1 m/s3 m/s2 m/s0
85 km/h87 km/h90 km/h75 km/h
0.5 m/s
80 km/h
100km/h115km/h155km/h135km/h95 km/h
Vz
-1
-2
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
Vza
un sur-calage donne une Vcr un peu plus forte qu’un sous-calage…
Erreur de calage
calé à 0, Vcr = 75 km/h pour = 40 à 42calé à 0.5 m/s, Vcr = 82 km/h pour = 38 à 40
3ème conclusion
calageMC
VcrVi
1 m/s3 m/s2 m/s0
85 km/h87 km/h90 km/h75 km/h
0.5 m/s
80 km/h
100km/h115km/h155km/h135km/h95 km/h
on évite de caler à 0Vz
-1
-2
-3
(km/h)
(m/s)
+1
+2
Vi150 2000 50 100
+3
Vza
Autre Régime de Vol ?Le pilote peut-il voler à un autre régime que celui de finesse max et de croisière max ? Quel intérêt a-t il ?
Transition à vitesse de croisière maximale
« optimale »
Vfmax / Vcrmax… une histoire de compromis !
Compromis, expérience et prise en compte du contexte
Pris en compte du contexteAu départ, pas d’historique sur la qualité des conditionsCiel bleu ? Reliefs Altitudes disponiblesEspacement des ascendances
ExpérienceAppréciation du calage (bien caler)Entrainement (bien monter, bien cheminer)
CompromisAutonomie PerformancePerte de finesse
IL FAUT DONC BIEN CHOISIR EN TENANT COMPTE DANS TOUS LES CAS DES MODIFICATIONS DE PERFORMANCE (CONTEXTE, CALAGE, EXPERIENCE…) ET DONC D’AUTONOMIE QUE CELA PEUT ENGENDRER….