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Le pilotage des planeurs

Le planeur est un aérodyne à voilure fixe généralement sans moteur et qui utilise les vents pour voler. La pratique du planeur est le vol à voile. Un moteur d'appoint escamotable peut être présent pour prendre de l'altitude, nous parlons alors de "planeur autonome".

Les performances du planeur

Il existe trois critères permettant de mesurer les performances d'un planeur : la finesse, la vitesse et la maniabilité en roulis.

La finesse

La finesse représente le ratio entre la distance parcourue horizontalement et la perte d'altitude. Par exemple, si le planeur perd 1 mètre d'altitude pour 50 mètres parcourus, la finesse est de 50. Un planeur standard possède une finesse d'environ 45, tandis que la finesse du planeur ETA atteint 72.

La vitesse

Un planeur évolue à des vitesses variant de 90 à 100km/h, pouvant atteindre 250km/h pour un planeur ETA. Une vitesse minimale faible permet au planeur d'évoluer plus lentement et d'exploiter plus facilement les ascendances.

Deux vitesses sont particulièrement importantes :

- La vitesse de taux de chute minimum : elle se situe légèrement au-dessus de la vitesse de décrochage. C'est celle pour laquelle le planeur descend le moins rapidement par rapport à la masse d'air. C'est aux alentours de cette vitesse qu'il faut spiraler dans les ascendances pour monter le plus vite possible. En pratique, vous pouvez spiraler un peu plus vite si vous augmentez beaucoup votre inclinaison, afin de ne pas décrocher.

- La vitesse de finesse max : c'est la vitesse à laquelle vous aurez la pente de descente la plus faible, c'est à dire la finesse la plus élevée. Cette vitesse est souvent utilisée pour transiter entre deux ascendances, pour perdre le moins d'altitude possible. Alourdir le planeur en remplissant les ballasts d'eau permet d'augmenter cette vitesse, et donc d'aller plus vite entre deux ascendances (voir section gestion du ballastage).

La maniabilité en roulis

La maniabilité mesure le taux de roulis, c'est à dire vitesse angulaire maximale ou encore la vitesse de rotation du planeur. Un bon taux de roulis est utile pour exploiter les ascendances.

Le lancement

Le remorquage par avion

X-Plane 9, 10 et 11 simulent le remorquage par avion.

Le planeur est remorqué par un avion vers la zone et l'altitude de vol à voile. Ce type de remorquage est flexible mais onéreux. Il permet de monter directement à une altitude suffisamment élevée pour accrocher des ascendances, ce qui n'est pas toujours possible au treuil suivant les conditions météo.

Déroulement d'un remorquage :

Décollage :

La plupart des planeurs ont un train d'atterrissage monotrace (une seule roue au centre). De ce fait, une aile du planeur est au sol avant le décollage. Dans la réalité, une personne en bout d'aile tient les ailes horizontales pour aider le pilote, mais cela n'existe pas dans X-Plane. Au début du roulage, après avoir lâché les freins, il faut donc commencer par remettre les ailes à plat avec les ailerons.

Commencez avec les ailerons à fond, puis remettez-les rapidement au neutre dès que l'aile quitte le sol pour éviter de taper le sol de l'autre côté !

Pendant ce temps, il faut aussi garder précisément l'axe de piste afin de ne pas avoir de surprise en quittant le sol. Cela est fait à l'aide du palonnier (gouverne de direction). Lorsqu'une vitesse suffisante est atteinte, une légère pression à cabrer sur le manche suffit à faire décoller le planeur. Certains décollent même d'eux-même. Les planeurs sont très légers, et décollent donc très rapidement.

Votre planeur décollera avant l'avion remorqueur. Il faut donc rester juste quelques mètres au-dessus de la piste le temps que le remorqueur ait assez de vitesse pour décoller à son tour.

La montée :

Lors de la montée, la tâche du pilote de planeur est de rester précisément derrière le remorqueur. La position du planeur par rapport au remorqueur se décompose en deux parties : l'étagement et l'écartement.

L'étagement :

La position idéale du planeur derrière le remorqueur est obtenue quand le pilote du planeur voit apparaître le remorqueur exactement sur l'horizon. S'écarter de cette position peut être dangereuse pour l'attelage, puisque la planeur peut faire cabrer ou piquer du nez l'avion remorqueur sans que le pilote de celui-ci ne puisse corriger sa trajectoire. Un planeur trop haut est par ailleurs beaucoup plus dangereux qu'un planeur trop bas. Cependant, dans X-Plane, le remorqueur ne quittera jamais sa route quelque soit votre position.

Sur certains planeurs, il se peut que le remorqueur soit en partie caché par votre tableau de bord lorsque vous le voyez sur l'horizon. Cela est du à la position très allongée des pilotes de planeur. Le remorquage peut s'en trouver complexifié, mais il se passe parfois la même chose dans la réalité !

A noter que dans certains pays, les pilotes préfèrent passer en position basse pour la montée, c'est-à dire sous le souffle de l'hélice du remorqueur.

L'écartement :

Le planeur doit rester aligné derrière l'avion remorqueur, sans se décaler à droite ou à gauche. Pour y parvenir, il suffit de toujours garder exactement la même inclinaison que le remorqueur. Essayez de rester symétrique (regardez votre fil de laine !).

Une fois arrivé à l'altitude désirée, ou dans une ascendance, larguez-vous, et il ne reste plus qu'à profiter du reste du vol !

Le remorquage par voiture

Xplane 9 ne simule pas le remorquage par voiture.
Le remorquage par voiture fait appel à un véhicule puissant qui tracte le planeur sur une grande distance. Le planeur prend alors de la vitesse et de l'altitude avant de dépasser la voiture et larguer son câble. Le véhicule peut aussi entrainer vers une falaise le planeur qui prendra son envol en étant projeté dans le vide. Au XIXe siècle, Jean-Marie Le Bris utilisait une technique similaire en remorquant son planeur par une charrette à cheval lancé à au galop.

Le treuillage

Le lancement par treuillage est simulé par Xplane 9, 10 et 11.
Cette technique utilise un treuil relié au planeur par un câble. Le treuil rembobine très rapidement le câble, permettant au planeur d'accélérer en une quinzaine de seconde à une vitesse d'environ 90km/h. Le planeur prend de l'altitude, le câble se détache à la verticale du treuil à une altitude d'environ 400 mètres. Le cable est freiné dans sa chute au sol par un parachute.


 

Le décollage autonome

Les planeurs équipés d'une motorisation d'appoint peuvent gagner l'altitude de vol à voile par leurs propres moyens. Le planeur déploie alors une hélice au décollage, prend de l'altitude comme un avion puis rétracte son hélice quand l'altitude de vol à voile est atteinte.

Les types de vols du planeur

L'objectif du vol à voile est d'évoluer dans des masses d'air ascendantes (ascendances) afin de gagner de l'altitude tout en conservant son énergie cinétique (énergie que possède le planeur par son mouvement). Sans ascendances, le planeur peut gagner de l'altitude mais perd de l'énergie cinétique, sa vitesse. Les courants d'air ascendants lui permettent de gagner en altitude tout en conservant son énergie cinétique.

Vol thermique

Le vol thermique est modélisé en partie par Xplane 9.
L'échauffement du soleil sur le sol peut créer des courants d'air chaud (aussi appelés "pompes") qui montent et forment des cumulus quand le temps est plutôt humide. Si le temps est sec, on appel ça un "thermique pur" car il n'y a pas formation de cumulus. Ces colonnes d'air chaud partent du sol et peuvent culminer à plusieurs kilomètres d'altitude. Le planeur les emprunte en effectuant un mouvement circulaire pour rester dans la colonne de portance et ainsi gagner de l'altitude. Une bonne maniabilité en roulis l'aidera à se maintenir dans la zone ascendante.Il n'est pas permis de poursuivre l'ascension à l'intérieur du cumulus avec un planeur classique car les vols sans visibilités nécessitent un équipement spécifique. Un vent trop fort peut briser la colonne thermique et la rendre inutilisable.

Des thermiques peuvent aussi apparaître sur la face des montagnes éclairées par le soleil. Le pilote de planeur cherche dont les versants Est le matin, les versants Sud le midi et les versants Ouest l'après-midi et le soir.

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).

Xplane 9 simule ce types d'ascendances de façon imprécise :

  • Les courants d'air chaud seront toujours de forme parfaitement verticale. Dans la réalité, la présence de vents peut déformer la forme du cylindre de courants d'air chaud.
  • Ces thermiques peuvent être repérables par les cumulus qui les surplombes. Xplane 9 n'affiche pas ces cumulus et les cumulus affichés par le logiciel ne sont pas liés à des courants ascendants.
  • Les thermiques générés par X-Plane 9 sont tous identiques, contrairement au thermiques ascendants réels.
  • Les versants éclairées par le soleil ne favorisent pas la création de thermiques.

Vol de pente

Le vol de pente est modélisé par X-Plane.
Le vol en pente se pratique en montagne. Un vent suffisamment fort qui rencontre un relief monte le long de son versant et forme ainsi une ascendance. Les masses d'air franchissent la crête et composent ensuite des courants rabattants qui descendent le long du versant opposé. Ce phénomène est appelé soulèvement orographique. Le planeur profite de ces courants montants le long du versant de la montagne jusqu'à la crête, c'est le vol de pente, beaucoup utilisé par les planeurs en montagne. Le planeur effectue des aller-retours sans dépasser la ligne de crête pour ne pas rencontrer les courants descendants qui le rabattraient alors vers le sol.

Vol d'onde

Le vol d'onde n'est pas modélisé par X-Plane 9.

Le vol d'onde utilise un phénomène en lien avec le soulèvement orographique (voir Vol de pente). Il arrive que les courants rabattant produisent des ressauts qui renvoient le flux d'air en altitude avant de retomber. Plusieurs ressauts peuvent se produire. Ce phénomène est exploité par les planeurs pour battre les records de distance. 

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

Les instruments du planeur

Le variomètre

Le variomètre est un instrument permettant de mesurer la variation d'altitude. Il fonctionne au moyen d'une bouteille dont la pression s'équilibre en un temps connu avec l'air ambiant. Il est ainsi possible de comparer les pressions respectives de l'environnement et de la bouteille et d'en déduire la vitesse de variation d'altitude. Cet instrument est composé de deux graduations, une positive et une négative. Si l'aiguille se situe dans la partie supérieure, l'avion monte, tandis que si elle se situe dans la partie inférieure, l'avion perd de l'altitude.

Le variomètre compensé

Le variomètre compensé (ou variomètre à énergie totale) est utilisé dans le domaine du vol à voile pour connaître la variation de la somme de des énergies potentielles et cinétiques : 
- l'énergie cinétique : représente représente l'énergie accumulée par le planeur grâce à sa vitesse;
- l'énergie potentielle : représente l'énergie disponible grâce à l'altitude du planeur.
Concrètement, le variomètre compensé renseigne le pilote sur la variation d'énergie dû à la vitesse verticale de la masse d'air. Un courant ascendant à exploiter se traduira par une valeur positive.

L'Anémomètre

L'anémomètre (ou badin) sert à mesurer la vitesse relative de l'avion par rapport à la masse d'air (Vi - vitesse instruments) grâce au tube pitot et aux prises de pression statiques. Cette vitesse s'exprime généralement en nœuds et représente la vitesse propre (Vp) à la pression de 1 013,25hPa et à la température de 15 degrés. Cette vitesse Instruments (Vi) se différencie donc de la Vitesse propre (Vp) à des températures et pressions différentes. Elle se différencie également de la vitesse Sol (Vs) car elle est mesurée par rapport à la masse d'air ambiante.

La gestion du vol

La portance

Description des mécanismes de portance : ailes, surpression, dépression

La gestion du ballastage

Pour une mise en pratique dans X-Plane 9, voir la section "le ballastage sous X-Plane 9".

L'action de ballaster (ou lester) un planeur consiste à l'alourdir en remplissant d'eau des réservoirs qui peuvent être vidés pendant le vol. L'objectif de ce ballastage est de changer les propriétés de vol en modifiant son poids.

Le ballastage permet de bénéficier des avantages suivants :
- le planeur est plus lourd et donc plus rapide (voir le paragraphe sur "la vitesse"), conséquence de son augmentation de poids;
- la finesse (voir le paragraphe correspondant) reste inchangée, c'est à dire le rapport entre la distance parcourue et la perte d'altitude. Un planeur ballasté et le même planeur non ballasté parcourront la même distance en perdant la même altitude, mais le planeur lesté sera plus rapide;

En revanche, ballaster un planeur présente aussi des inconvénients :
- en raison de la vitesse plus importante, le rayon des virages est plus important, il devient donc plus difficile d'exploiter les ascendances en restant dans le cône thermique;
- le planeur profite moins des courants ascendants en raison de son poids plus important.

Il faut donc gérer les ballasts en fonction des phases de vol et des conditions météorologiques :
- en compétition, le ballastage permet d'acquérir rapidement une vitesse plus importante et donc d'avantage d'énergie cinétique avant largage aux premières thermiques;
- lester le planeur permet de se déplacer plus vite pour trouver des thermiques ou rejoindre une zone de vol;
- quand le planeur rencontre une thermique satisfaisante, déballaster diminue son poids et donc accroit la vitesse ascensionnelle. Le planeur plus léger est aussi moins rapide et peut donc effectuer des mouvements circulaires de rayons plus faibles pour rester dans la colonne de portance;
- le délestage permet de s'adapter à une dégradation des conditions météorologiques, par exemple quand la force des courants ascendants diminue;
- les ballasts doivent être vidés pour les séquences de voltige.

La gestion du centre de gravité

Le centre de gravité d'un planeur, tout comme n'importe quel autre avion, influe directement sur ses performances. Voici les principaux effets d'un écart de centre de gravité :

- centre de gravité vers l'avant : Le planeur gagne en stabilité et perd en maniabilité : il semblera plus lourd aux commandes. Par ailleurs, l'action à cabrer nécessaire à la profondeur pour garder le planeur en ligne de vol augmente la traînée, et diminue donc les performances du planeur, en particulier la finesse.
- centre de gravité vers l'arrière : Le planeur devient beaucoup plus maniable, mais aussi plus instable. Les performances sont un peu meilleures du fait de la traînée diminuée, mais il ne faut pas en abuser. En effet, le planeur peut devenir vicieux aux commandes, en particulier proche du décrochage. Un planeur centré arrière est beaucoup plus dangereux qu'un planeur centré avant. Un planeur centré trop arrière peut même rendre impossible une sortie de vrille.