009 Effets pervers des commandes de vol et moteurs…

009 Effets pervers des commandes de vol et moteurs…

Cela paraît surprenant au premier abord mais sur une machine volante, et ce, quelle qu'elle soit, il y aura toujours des effets induits, pervers, sur la trajectoire du vol en fonction des actions menées. Ces effets seront générés par les commandes ou par le (les) moteur dès l'instant que l'on agit sur l'un ou l'autre de ces éléments. Plus encore si plusieurs actions se trouvent conjuguées simultanément.

Alors quels sont donc ces éléments perturbateurs... ?

Couple de tangage...

Quand on augmente la Puissance au GMP cela induit un léger couple à cabrer.

Quand on baisse la Puissance au GMP, cela induit un léger couple à piquer.

Cette variation de P entraîne obligatoirement une variation de portance, cela agit donc automatiquement sur la tenue d'altitude. Le trimmer d'assiette permet de palier aussitôt ce changement.

Souffle hélicoïdal...

Quand le moteur tourne, le souffle de l'hélice ne part pas tout droit en suivant la ligne de foi de l'avion. Non, il produit un souffle hélicoïdal qui part de l'hélice montante, passe au-dessus de la cellule pour redescendre à l'arrière de l'aile opposée. Ensuite il va revenir par dessous l'avion en remontant pour frapper la dérive du côté de cette hélice montante (à gauche pour nos appareils occidentaux).

Ce parcours n'est pas simple, je vous le concède, mais c'est ainsi !

Alors un truc simple pour imaginer ce circuit complètement barriqué...

Il suffit de se rappeler que la pale montante vient frapper la dérive (donc du même côté). Comme les moteurs d'avions occidentaux ont des moteurs qui tournent vers la droite (vu de la place pilote), eh bien la pale montante est à gauche et vient frapper la dérive arrière sur son flanc gauche. Il faudra donc mettre un peu de pied à droite au moment de la mise en puissance GMP pour contrer cet effet pervers !

Les moteurs de nos avions légers ont une ligne de foi, de montage sur leurs châssis, décalée de 2 où 3° environs, afin de minimiser dès le départ cet effet perturbateur du souffle hélicoïdal. Cette astuce est particulièrement peaufinée sur les avions de voltige pour qui, le moindre effet pervers du souffle sera néfaste sur la symétrie du vol pour le rendu des figures.

NB : Sur certains bimoteurs légers (Piper Seneca par ex), le constructeur a «fait disparaître» cet effet du souffle en disposant à l'aile gauche un moteur «normal» et à l'aile droite un moteur inversé (sens de rotation du GMP inversé). Ce qui fait que les souffles des deux moteurs sont convergents sur la dérive arrière et viennent donc s'annuler. Maintenant en cas de panne d'un GMP il faudra vraiment comprendre l'effet pervers de la perte de « ce » moteur (D ou G) car les corrections a apporter à la symétrie du vol seront elles aussi inversées.

Sur bimoteurs traditionnels (2 moteurs identiques), il y aura l'un des deux (en général le gauche) qui sera classé «moteur critique». Ceci à cause du souffle de celui-ci qui touche la dérive et la rend donc plus sensible alors que le souffle du droit ne la touchera pas. En cas de panne du GMP gauche, la tenue d'axe de l'appareil surtout à l'atterrissage sera bien plus difficile à tenir... D'où cette notion de "moteur critique" sur l'aile G (il ne faut surtout pas qu'il tombe en panne !).

Couple gyroscopique...

L'avion en vol, par son moteur en rotation axiale (sur la ligne de foi) se comporte comme un gyroscope. Si vous tentez de changer la direction de cet axe, un effet pervers va contrer cela en déviant votre action de 90°. Il est très facile de vérifier cet effet avec une perceuse... Vous prenez une perceuse dans la main et la faites tourner à grande vitesse en la tenant bras levé à l'horizontal devant vous. Puis brutalement vous levez, abaissez, partez à droite ou à gauche et là, vous allez voir qu'elle ne vous obéit pas mais part à 90° de ce que vous lui demandez de faire ! C'est le résultat et la mise en évidence de ce couple gyroscopique*.

Eh bien sur nos avions, c'est idem ! Ainsi...

Si je change l'assiette à cabrer, l'avion part un peu à gauche.
Si je change l'assiette à piquer, l'avion part un peu à droite.
Si je veux virer à gauche, l'avion pique légèrement.
Si je veux virer à droite, l'avion monte légèrement.

Et plus la Puissance affichée sera forte, plus l'effet se fera sentir.

NB : cet effet se fera dans un sens ou dans l'autre en fonction, encore une fois du sens de rotation du moteurs. Rappel : sur certains bimoteurs légers, un moteur contrarotatif est parfois monté à droite. Donc effets inversés

«au couple gyroscopique classique» sur avions équipés ainsi. Sur avions Russes, par exemple, ce sera l'inverse car leurs moteurs « tournent à l'envers de nous» - Dmitry Grave, un grand mathématicien russe est passé par là (voir énigme N°146).

Couple moteur...

Cette fois, c'est la variation du régime moteur qui va induire un roulis induit. L'inertie mécanique du GMP va avoir tendance à entraîner la cellule de l'appareil dans sa propre rotation.

Au sol... A la mise en Puissance, la roue gauche va s'écraser un peu.
En vol... L'augmentation de P va induire du roulis à gauche (aile G s'enfonce un peu).
En vol... La diminution de P va induire du roulis à droite (aile D s'enfonce un peu).

5. lacet inverse, Roulis induit : La mise en virage...

On a vu les effets de la variation de Puissance sur les trajectoires. Maintenant les effets des commandes de vol.

La mise en virage de l'appareil va induire du lacet inverse et du roulis induit...

Voyons donc pourquoi ce lacet inverse et comment le corriger.

Quand on veut faire un virage à gauche, on met tout simplement un peu de manche à gauche. Cela a pour effet de relever l'aileron sur l'aile gauche et d'abaisser celui sur l'aile droite. L'appareil va «pencher» à gauche. Bien ! Oui mais cela a une autre conséquence... C'est de modifier la portance et la traînée sur les 2 ailes différemment.

Sur l'aile gauche, l'aileron, en montant va être masqué par l'épaisseur de l'aile, il va se produire une petite perte de portance et l'aile va s'abaisser.

Sur l'aile droite, l'aileron va baisser, la portance augmente mais la traînée va aussi augmenter. Et là, avec cet effet, l'avion va pivoter un peu autour de son axe de lacet (à droite en l'occurrence car traînée droite sup et au final l'avion va se tourner dans le sens opposé à celui demandé ! Eh oui, on met du manche à gauche pour tourner à gauche et le nez de l'avion part légèrement à droite. On comprend donc que la mise en virage va induire du lacet inverse (sous-entendu au sens du virage demandé).

Ce premier effet est donc pervers car trompeur.

Pour le corriger, il faudra donc mettre quasi en même temps, un peu de pied « dans le virage » (gauche pour notre exemple de départ). Plus l'inclinaison demandée sera forte et plus le pied devra agir en conséquence.

Ensuite du roulis induit...

Cet effet est la conséquence directe du premier...

En effet, on vient de voir que la mise en virage va produire du lacet inverse par rotation du nez de l'appareil vers l'extérieur du virage. L'action pour corriger cet effet consistera donc à mettre du pied du côté du virage pour contrer ce lacet inverse et ramener le nez de notre oiseau au centre ! Mais du coup, en mettant du pied dans l'intérieur du virage, le vol devient dissymétrique et l'aile extérieure au virage va voir sa portance encore augmenter (car Vi plus grande)... Si on laissait faire l'avion ainsi, il engagerait une mise en tonneau barriqué, régulière, sans s'arrêter. Donc dès la mise en virage et après avoir mis du pied pour corriger l'effet du lacet inverse, il va falloir recentrer les commandes au neutre pour stopper le roulis induit ! Et la, l'appareil se stabilise en virage au taux demandé par la conjugaison des commandes « au manche et au pieds - palonniers ».

Voici donc pourquoi ce deuxième effet (roulis induit) est la conséquence du premier (lacet inverse) et que les deux seront toujours intimement liés. Ils doivent être corrigés de manière séquentielle et bien dosée en fonction du taux de virage demandé.

Un dernier cas très particulier... L'atterrissage vent de travers.

En atterrissant avec un fort vent traversier, les commandes de vol seront croisées au moment du toucher final. Ainsi l'appareil va se poser sur un seul train, celui situé du côté d'où vient le vent. Même si cela n'engage pas d'effet pervers supplémentaire, cette condition de poser sera rendu forcément acrobatique par ce fait même du vent fort traversier. Vous vous retrouvez donc dans des conditions extrêmes où tous les phénomènes précédemment décris vont s'ajouter et inter-agir entre eux, d'où une très grande prudence.

Qu’on se le dise …et bon vol !

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