Le Trésor Des Kerguelen

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017 Domaine de vol, étude du vol lent…

Définition...

Le domaine de vol d'un appareil est la plage de vitesses, globale, dans laquelle peut évoluer cet appareil.

Ensuite, on appelle « vol lent », tout vol effectué en dessous de 1,5 Vs. Vs étant la vitesse de décrochage.

Alors pourquoi étudier spécifiquement cette partie du domaine de vol... ?

Eh bien tout simplement, en préparant la machine pour l'atterrissage, vous mettrez obligatoirement l'avion dans cette configuration si particulière « de vol lent ».

Et là sur le plan de l'aérodynamique pure, on s'aperçoit que plus on cherche à voler lentement plus il nous faut de la puissance pour maintenir l'avion en vol (puissance et vitesse agissent en sens inverse). C'est donc un paradoxe qui apparaît alors que « normalement », au dessus de ces 1,5 Vs, c'est le contraire qui intervient (cette fois puissance et vitesse agissent dans le même sens). Il va donc se produire des phénomènes bien particuliers qu'il est très important de comprendre afin de maîtriser cette portion du domaine de vol que l'on peut définir comme « critique ». C'est la phase délicate de l'atterrissage.

Données générales de vitesses sur un avion, on trouvera ainsi...

Va  : Vitesse maxi de manœuvre en débattement total, des commandes de vol.

Vfe  : Vitesse maxi de sortie des volets.

Vi  : Vitesse de façon générale (donnée généralement en Noeuds (Nds/Kts), mais aussi en MpH, en Km/h ou en mach.

Vlo  : Vitesse maximum de sortie du train.

Vle  : Vitesse maxi de vol avec train sorti..

Vno : Vitesse normale en palier à ne pas dépasser avec turbulences.

Vne : Vitesse à ne jamais dépasser (base de certification de structure de l'avion).

Vp  : Vitesse propre de l'avion dans la masse d'air.

Vs  : Vitesse de décrochage en lisse.

Vso : Vitesse de décrochage train et volets sortis.

Ces différentes vitesses sont marquées (ou contenues) par des arcs de couleur sur le Badin (anémomètre), arc blanc, vert puis jaune. Ils peuvent plus ou moins se chevaucher en fonction du domaine de vol de l'appareil.

Enfin une butée rouge qui détermine la Vne. Le tout début des arcs blanc/vert, visualise la Vs.

Que trouve t-on dans ce domaine de vol lent...?

Un schéma étant plus explicite que du texte, je vous mets un diagramme de ces rapports entre la puissance utilisable (Pu) en vol et la puissance nécessaire au vol (Pnv)...

Plusieurs points importants vont clairement apparaître sur ce diagramme.

A gauche, la Puissance nécessaire au vol (Pnv) et la Puissance disponible (Pu) se recoupent. Ce point indique la vitesse de décrochage (Vs) et, conséquence immédiate : une grande instabilité de l'avion.

A droite, à l'opposé, ces 2 courbes se recoupent à nouveau pour donner la Vi maxi possible en palier (Vno). Là, l'appareil est dans un état de stabilité maxi.

Entre ces deux repères extrêmes, on va trouver un autre point clé caractéristique, là où les 2 courbes sont les plus éloignées l'une de l'autre. Sur l'axe des abscisses (en bas) ce point clé nous donne la Vi d'autonomie maxi (Vam) de l'avion et en même temps son taux maxi de montée (le Vz max).

Entre la Vz max et la Vno (partie droite), on va dire que l'avion vole en « premier régime ». C'est le vol normal en montée, palier ou en croisière. La vitesse et la puissance vont dans le même sens.

Cette fois, sur la partie gauche de la courbe, entre la Vz max et la Vs, on va alors dire que l'avion vole en « second régime » ou encore en « vol lent ». La vitesse et la puissance évoluent en sens inverse.

Cette approche du vol lent est toujours difficile à cerner par les pilotes car une augmentation de la puissance du GMP, paraîtra toujours s'associer à une augmentation de la vitesse. Oui, certes, sauf que, lorsque l'on sort des traînées supplémentaires (train, volets, becs, spoilers …), eh bien l'augmentation de traînée aérodynamique est telle, que cela demandera une augmentation (immédiate et simultanée) énorme de la puissance pour maintenir le vol à cette faible vitesse. C'est là tout le paradoxe du vol lent ! Ce schéma, très visuel, montre bien pourquoi il en est ainsi sur l'enveloppe globale du domaine de vol d'un avion.

Sur ce schéma, on trouvera un autre point remarquable pour le pilote, c'est la tangente à la courbe de Pnv qui donne le rayon maxi de l'appareil en palier (petit triangle bleu, rayon max)

On voit d'ailleurs bien sur ces courbes, que l'autonomie maxi et le rayon maxi ne sont pas confondus ! Ceci est encore un point important à comprendre. Cela signifie que si vous voulez « tenir longtemps en l'air », il faudra prendre une Vi inférieure (donc une Vi à Vz max). Mais que si vous voulez « aller plus loin en distance » la Vi de croisière devra être un peu plus grande que ce point caractéristique de Vz max (en pratique, 8 à 10% en sus de cette Vi/Vz max).

Enfin un dernier point d'observation de ces courbes qui donnera le plafond pratique de l'appareil. C'est la courbe pointillée notée ici Z = FL120. Celle-ci est un exemple mais les avions de base auront un plafond pratique de cet ordre de grandeur (moyenne de 12 à 16000 ft maxi). La Pn et la Pu se rejoignent en un seul point et par conséquent la Vs et la Vi max également. L'avion ne peut plus grimper plus haut tout en volant à la limite du décrochage (il est lent, très instable avec une assiette très positive).

Cette étude du vol lent doit être analysée avec minutie et approfondie car elle permet d'explorer à fond le domaine de vol d'un appareil. Cela me semble indispensable afin de pouvoir faire face à un problème technique en vol appelant forcément une parfaite compréhension de tous ces phénomènes aérodynamiques.

Qu’on se le dise …et bon vol !

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