Q : Le poids affecte-t-il la durée pendant laquelle vous restez dans l’effet de sol ?

Mon copain et moi pilotons le même modèle et la même taille de planeur, cependant, il pèse environ 30 livres de moins que moi et il semble qu'il reste en GE plus longtemps que moi et qu'il a besoin d'un flair moins agressif. Il semble que ma fenêtre de flair soit plus courte et que je doive faire un flair plus fort si je veux un no-stepper.

Attention : il est un peu du côté léger de son planeur et je suis plutôt dans la fourchette de poids moyenne à supérieure.

R : Cette question fait suite à la dernière question que nous avons reçue, qui portait également sur la charge alaire… mais celle-ci implique une phase très spécifique de chaque vol : le rasage du sol ou « effet de sol ».

Avant d’aborder les effets de la charge alaire, je devrais parler brièvement de « l’effet de sol ». Commençons par ce qu’il signifie en termes très généraux : une augmentation de l’efficacité aérodynamique (meilleure glisse) qui se produit lorsqu’un avion vole près du sol. Il sera également important de comprendre d’où cela vient dans une minute, alors approfondissons-le un instant…

Il existe deux modèles de la façon dont une aile produit de la portance. L'un dit qu'elle crée une différence de pression entre le haut et le bas de l'aile, et que cette différence de pression veut naturellement s'égaliser, et donc une force de portance est appliquée à l'aile. L'autre modèle est que l'aile fonctionne pour dévier l'air vers le bas, et comme chaque action a une réaction égale et opposée, en poussant l'air vers le bas, l'aile est également poussée vers le haut (portance). Peu importe le modèle que vous préférez, ils sont tous les deux plus ou moins les mêmes ici (en vérité, ce sont probablement deux points de vue sur la même chose, et donc tous deux précis). Quoi qu'il en soit, une aile produit de la portance, n'est-ce pas ? Mais là où l'aile se termine, à l'extrémité, une partie de cette portance « se répand » autour de l'extrémité, et des tourbillons d'extrémité tourbillonnants se produisent en conséquence. Une aile en vol tire l'air dans ces tourbillons, et c'est ce qu'on appelle la TRAÎNÉE. Les performances de plané sont la portance divisée par la traînée... donc même des réductions mineures de la traînée peuvent sensiblement améliorer la plané. L’idée de l’« effet de sol » est que, lorsque l’aile est proche du sol, ces tourbillons heurtent le sol et se brisent, et donc la masse d’air que l’aile tire est moindre… en d’autres termes, moins de traînée. Moins de traînée = plus de plané.

Un avion volant à travers les nuages ​​montre les tourbillons

La raison pour laquelle je voulais approfondir ce qu'est l'effet de sol et d'où il vient, c'est parce que les deltaplanes sont un peu différents des avions (pas évident, n'est-ce pas ?). Un deltaplane n'a pas de queue (encore une fois, pas évident, n'est-ce pas ?)… ou le fait-il ?! Pour obtenir le même résultat qu'une queue, les extrémités d'un deltaplane, qui sont la partie la plus en arrière de l'aile en raison de la flèche, sont tordues pour avoir un angle d'attaque inférieur à celui de la racine (centre). La portance augmente avec l'angle d'attaque, tout comme la traînée induite (y compris les tourbillons d'extrémité). L'inverse est également vrai : plus l'angle d'attaque est faible, moins il y a de portance et moins il y a de traînée, n'est-ce pas ? Donc... si vous pensez à l'angle sous lequel les extrémités d'un deltaplane se déplacent dans l'air... il n'y a probablement pas beaucoup de portance à cet endroit, et donc il n'y a probablement pas non plus d'énormes tourbillons. En plus de cela, le pilote et le cadre de contrôle se trouvent tous deux sous l'aile... ce qui limite la distance à laquelle l'aile peut se rapprocher du sol.

Est-ce que je dis que l'effet de sol n'existe pas dans les deltaplanes ?!?! Non, ce n'est pas ce que j'ai dit ! Un bon ami et l'une des personnes les plus brillantes du deltaplane, pour qui j'ai un immense respect, a dit exactement cela... et j'ai beaucoup de mal à être en désaccord avec quelqu'un que je sais être beaucoup plus compétent et expérimenté que moi... et en même temps, j'ai du mal à accepter qu'il n'y ait AUCUNE efficacité accrue de l'effet de sol dans les deltaplanes. Il existe peut-être un juste milieu - il existe, mais il n'est pas aussi important qu'on le pense.

Si nous remplaçons l'expression « effet de sol » par effet de sol, cela donne une perspective entièrement nouvelle. Peut-être que la plupart (si ce n'est la totalité ?) de ce que nous attribuons à l'augmentation de l'efficacité aérodynamique est bien plus une simple conversion de l'énergie cinétique (vitesse de l'air) en énergie potentielle (altitude). Mais dans l'effet de sol, nous ne gagnons pas d'altitude, n'est-ce pas ? Par rapport au sol, non. Mais si un deltaplane descend généralement dans l'air à 200 pieds/min, et que pendant l'effet de sol, le planeur ne descend plus, cette portance accrue doit venir de quelque part... et la réponse est qu'elle est alimentée par la vitesse de l'air accumulée.

Explorons cela : la vitesse de l'air en tant qu'altitude mémorisée. Un objet en mouvement restera en mouvement jusqu'à ce qu'il soit soumis à une force égale ou supérieure... dit le type qui a été frappé à la tête par une pomme. Dans ce cas, l'objet en mouvement est le combo pilote/planeur... et la force qui le ralentit est la traînée.

Et enfin, nous sommes prêts à examiner le rôle de la charge alaire ici (désolé pour ce long moment) ! Si nous ne tenons pas compte des effets probablement minimes de la charge alaire sur une aile flexible (torsion/délaminage accrus, traînée accrue)… nous pouvons conclure que la force que la traînée exerce sur le planeur et le pilote pendant le rasage du sol est à peu près la même. MAIS, une aile plus lourdement chargée aura plus d’élan qu’une aile plus légère voyageant à la même vitesse. Alors peut-être que nous pourrions penser que l’aile plus lourde serait capable de voyager plus loin avant de s’immobiliser ? Peut-être… mais une aile plus lourdement chargée a également une vitesse de décrochage plus élevée. Donc si les deux pilotes volaient jusqu’à ne plus pouvoir voler, l’aile la plus lourdement chargée s’écraserait avant l’aile la plus légère. Qui irait le plus loin ? Hmmm… Nous ne le savons pas vraiment, car ESPÉRONS que ces pilotes ne s’écrasent pas ! Ils s’écrasent et atterrissent sur leurs pieds. Sans entrer dans les détails de l'aérodynamique de l'arrondi, rappelons-nous qu'une aile plus lourde a plus d'élan à une vitesse donnée et qu'elle décroche à une vitesse plus élevée. Cela signifie que l'aile plus lourde devra s'arrondir beaucoup plus tôt. L'aile plus légère peut continuer à voler un peu plus longtemps (temps de parole, pas distance), et à une vitesse plus lente, avant de devoir s'arrondir, car il n'en faut pas autant pour arrêter une aile plus lente avec un peu moins d'élan.

L'aile la plus lourde devrait avoir les mêmes performances de plané, L/D, mais cela se produit à une vitesse plus élevée et avec un angle d'attaque légèrement plus élevé. Un angle d'attaque plus élevé pourrait signifier des tourbillons d'extrémité plus grands, donc peut-être que nous pensons que l'aile la plus lourde irait plus loin dans « l'effet de sol », car ce pilote verrait une plus grande réduction de traînée ? Mais si l'effet de sol est grandement surestimé dans les deltaplanes…

J'ai dit plus tôt quelque chose sur lequel nous devons revenir avant de conclure. J'ai dit :

Si nous ne tenons pas compte des effets probablement minimes de la charge alaire sur une aile flexible (torsion/lavage accrus, traînée accrue), nous pourrions conclure que la force que la traînée exerce sur le planeur et le pilote pendant le rasage du sol est à peu près la même.

Et si nous ne sous-estimions pas l'effet de la charge alaire sur l'aile flexible ? La torsion et le gauchissement dans un deltaplane sont en grande partie contrôlés par la tension latérale de la voile, en particulier le long du bord de fuite. Ouvrir les ailes plus largement (tirer sur VG) tend la voile et aplatit l'aile en réduisant la torsion. Plus la voile est tendue, moins la charge alaire va ajouter de torsion ou de gauchissement. Dans une aile haute performance, voler à une charge alaire plus élevée augmentera toujours la vitesse de décrochage, la vitesse de trim, le taux de chute, etc… mais n'aura probablement que très peu d'effet sur les performances. Sur un planeur à voile beaucoup plus lâche, cependant… voler à une charge alaire plus élevée pourrait avoir un effet plus important. Dans ce message, le pilote dit que lui et son copain volent sur le même modèle et la même taille de planeur, juste à des charges alaires différentes, et le copain volant à une charge alaire beaucoup plus élevée va plus loin en rase-sol… ce qui semble un peu contre-intuitif. Peut-être que le modèle spécifique du planeur est un facteur ici ?

Il faut également noter que les deltaplanes sont plus ou moins fabriqués à la main. Le plus gros fabricant peut se permettre un peu plus d'outillage et de machines pour assurer la précision et la cohérence, mais même dans ce cas, les voiles sont collées et cousues par des humains. Et les autres fabricants, beaucoup plus petits ? Je ne les rabaisse pas du tout, ni ne dis qu'ils ne font pas un excellent travail… mais sans les mêmes ressources, ils ne sont tout simplement pas capables d'être aussi précis lorsqu'ils percent des trous et découpent des voiles. Ce que je veux dire, c'est que j'ai observé que, chez certains fabricants plus que chez d'autres, il peut y avoir des variations notables dans la façon dont un planeur « fonctionne »… indépendamment des compétences du pilote.

Et puis il y a la FORME PRONE - quel pilote est capable d'être le plus propre dans les airs, même si vous volez tous les deux avec exactement le même harnais ? Et rappelez-vous qu'il ne s'agit pas seulement de la position du corps, mais aussi que tout transfert de poids réduit l'efficacité... alors qui est capable d'être le plus propre et le plus fluide dans la phase de survol du sol ? Et... qui a les transitions les plus douces et les plus sûres vers la position verticale ? Être capable de maintenir cette forme couchée propre même un peu plus longtemps peut faire une différence en termes de 10 pieds parcourus. Et s'il y a des fluctuations de tangage pendant cette transition, c'est de la vitesse (énergie, distance) perdue...

Alors, après tout ça… pourquoi votre ami vole-t-il avec la même aile, mais avec une charge alaire plus légère, capable de voler plus longtemps au ras du sol (distance ou temps ?), et pourquoi semble-t-il avoir besoin d'un arrondi moins agressif ? La réponse aux deux questions est probablement la charge alaire… et j'espère que si vous êtes arrivé jusqu'ici, vous avez une meilleure compréhension du POURQUOI il en est ainsi. Et aussi une meilleure compréhension de ce qu'est « l'effet de sol » et de certaines des variables qui peuvent avoir un impact sur celui-ci.

Merci d'avoir écrit, et si j'ai oublié quelque chose ou si cela conduit simplement à de nouvelles questions, faites-le moi savoir ! 

Acclamations!