Formation FI(A) : Les virages à grandes inclinaisons (Briefing long AéroPyrénées)

Briefing long : Virages à grande inclinaison

Objectif :

Utilité :

Virages à grande inclinaison

OBJECTIFS ET UTILITE

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Stabiliser des virages à 45° d’inclinaison en palier et en descente.

Effectuer des manœuvres d’évitement.

Sortir d’un virage engagé ou d’une position inusuelle.

Virages à grande inclinaison François SUTTER (25/02/2016)

Chapitre I : Rappel des connaissances 05• L’équation de sustentation 06• Evolution de la résultante aérodynamique 07• Facteur de charge et vitesse de décrochage 10

Chapitre II : Les virages à grandes inclinaisons 15• Définition 16• Circuit visuel 17• Contrôle de la trajectoire par la résultante aérodynamique 18• Contrôle de la trajectoire par l’inclinaison 19• Roulis induit par différence de portance 20• Symétrie du vol 21• Méthode pour stabiliser un virage à 45° en palier 22• Méthode pour stabiliser un virage à 45° en descente 23


SOMMAIRE


Chapitre III : Le virage engagé 24• Exemple de situations 25• Origine aérodynamique 26• Conséquences 27• Prévention 28• Méthodologie de sortie 29• Actions à ne pas faire 30

Chapitre IV : Quizz 31

Chapitre V : Les erreurs fréquentes 34

Conclusions & Questions 36

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Certaines connaissances sont indispensables pour

appréhender les virages à grande inclinaison

Chapitre I : Rappels de connaissances-> L’équation de sustentation-> Evolution de la résultante aérodynamique-> Facteur de charge et vitesse de décrochage

Virages à grande inclinaison François SUTTER (25/02/2016) 4/36


RAPPELS : L’équation de sustentation (1/3)

[I] RAPPELS – [II] VIRAGE GRANDE INCLINAISON – [III] VIRAGE ENGAGE

Formule de la portance :Fz = ½ P x V2 x S x CzP (Rho) : Masse volumique de l’airV : vitesse au carréS : surface alaire de l’avion en m2Cz : Coefficient de portance

La valeur de la résultante aérodynamique dépend du couple V et Cz.

Pour augmenter la valeur Ra, le pilote a 3 options :

Augmenter Cz en augmentant l’incidence (via une assiette à cabrer) ;

Augmenter V (via la manette des gaz) Augmenter simultanément Cz et V



RAPPELS : Evolution de la résultante aérodynamique (2/3)

Pour maintenir l’équilibre Portance/Poids dans le plan vertical, il faut augmenter la valeur de la portance.

A 60° d’inclinaison, la portance (P) doit être doublée.

P

P

P

φ = 30° φ = 45° φ = 60°

P P RAP P

P P P



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φ = 60°

PP

P

φ = 70°

PP

P




A 70° d’inclinaison, la portance (P) doit être triplée.



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A 75° d’inclinaison, la portance (P) doit être quadruplée.


En virage : la portance doit être supérieure

au poids

φ = 60°

RAP

P

φ = 75°

RAP

P


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RAPPELS : Facteur de charge et vitesse de décrochage (3/3)

Le facteur de charge (n) est directement fonction de l’inclinaison en virage :

En ligne droite :φ = 0

1cos φ

n =

cos 0° = 1,

= 1n = 11

RA

P



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A 30° d’inclinaison on a :φ = 30

1cos φ

n =

cos 30° 0,9,

1,15n =1

0,9φ = 30°

RA

P



L’inclinaison augmentela vitesse de décrochage

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A 60° d’inclinaison on a :φ = 60

1cos φ

n =

cos 60° = 0,5,

= 2n =1

0,5φ = 60°

RA

P



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Le facteur de charge (n) est également fonction de la vitesse de décrochage :

A 60° d’inclinaison on a :n = 2

φ = 60°

RA

P

Vsn = Vsn=1 . √n

√2 ≈ 1,41

Si la vitesse de décrochage du Pa28 en ligne droite est de 44 kts, elle sera de 62 kts à 60° d’inclinaison.

Pour effectuer un virage à grande inclinaison, il faut augmenter la vitesse



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Le facteur de charge (n) est également fonction de la vitesse de décrochage :

Vsn = Vsn=1 . √n

Inclinaison Formule Approximation

15° Vs15° = Vs0°+ 2% Majoration de 02 %






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Quels sont les éléments caractéristiques des virages

à grandes inclinaisons ?Chapitre II : Les virages à grandes inclinaisons-> Définition-> Circuit visuel-> Contrôle de la trajectoire verticale-> Roulis induit et symétrie du vol-> Stabiliser un virage à 45° en palier-> Stabiliser un virage à 45° en descente


Approches et atterrissages adaptés

VIRAGE GRANDE INCLINAISON : Définition (1/8) Il n’y a pas de taux particulier qui définit la « grande inclinaison ». On

peut considérer qu’au-delà de 45°, il s’agit de grande inclinaison.



Virage à inclinaison moyenne (10/30°)

Virage à grande inclinaison (45° et +)

L’effort au manche est proportionnel au facteur de charge

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Approches et atterrissages adaptés

VIRAGE GRANDE INCLINAISON : Différences visuelles (2/8) Quelles sont les différences visuelles entre une inclinaison nulle et une inclinaison ?



Inclinaison nulle : Repère RPB sur l’horizon Absence de

défilement du paysage Maquette au neutre

Inclinaison : Repère RPB incliné sur l’horizon

Défilement du paysage

Maquette indique le taux du virage

La réalisation doit se faire par la visualisation des reperes extérieurs, la visualisation instrumentale n'est

qu'informative.16/36


VIRAGE GRANDE INCLINAISON : Contrôle de la trajectoire verticale par la Ra (3/8)

On ajuste la valeur de Portance, en jouant sur l’équilibre


P P

De faibles variations de P imposent de fortes modifications de RA donc de l’incidence.

Compte tenu de la proximité de l’incidence de décrochage, la possibilité d’augmenter P est tres limitée.

P

P

P


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S’il n’est plus possible d’équilibrer P en augmentant P, il ne reste plus qu’une seule solution : diminuer l’inclinaison.


P

P Ф=60°

P Ф=50°

=60°=50°

Diminuer l’inclinaison de 10° revient à

augmenter RA de 25% !


VIRAGE GRANDE INCLINAISON : Contrôle de la trajectoire verticale par l’inclinaison (4/8)

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VIRAGE GRANDE INCLINAISON : Roulis induit par différence de portance (5/8)

En virage à grande inclinaison, la vitesse de l’aile extérieure est plus importante que celle de l’aile intérieure : … la portance sur l’aile extérieure est donc plus grande que sur l’aile intérieure.


Le roulis induit est ainsi beaucoup plus important qu’en virage à moyenne inclinaison. Une action permanente sur le manche du côté

opposé au virage est nécessaire pour s’y opposer.

d

D dD


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VIRAGE GRANDE INCLINAISON : Symétrie du vol (6/8)

En augmentant P, on augmente la force déviatrice FD.


Le rayon de virage diminue et la force centrifuge FC augmente.

P

P

FD

Le poids apparent PA est modifié à son tour et induit une perturbation de la symétrie du vol.

Attention au contrôle de la

symétrie

P

FDFC

PA


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Sécuriser la vitesse indiquée en gérant la puissance : Avec une inclinaison de 45° en palier, la vitesse de décrochage augmente de

1,18 (Racine carrée du facteur de charge qui est de 1,4).

La vitesse de décrochage est donc de 52 kts (44 x 1,18) pour notre avion.


Il faut ensuite appliquer un coefficient de sécurité pour ne pas décrocher en virage. Avec une marge de 1,45 Vs, on obtient une Vi qui doit être de 75 kts au minimum (52 x 1,45 = 75)

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VIRAGE GRANDE INCLINAISON : Stabiliser un virage 45° en palier (7/8)


Visualiser les reperes extérieurs (RPB et capot sur l’horizon). La visualisation instrumentale reste uniquement informative.

Faire varier l’assiette à cabrer pour maintenir la portance supérieure au poids afin de conserver une pente de trajectoire nulle. L’effort au manche sera proportionnel au facteur de charge.

Contrer les effets et revenir doucement à une inclinaison nulle (attention à sa propre turbulence de sillage) et penser au cap d’anticipation (en l’espèce 15° avant).


Sécuriser la vitesse indiquée en gérant la puissance : Avec une inclinaison de 45° en palier, la vitesse de décrochage augmente de

1,18 (Racine carrée du facteur de charge qui est de 1,4). La vitesse de décrochage est donc de 52 kts (44 x 1,18) pour notre avion.


Il faut ensuite appliquer un coefficient de sécurité pour ne pas décrocher en virage. Avec une marge de 1,45 Vs, on obtient une Vi qui doit être de 75 kts au minimum (52 x 1,45 = 75)

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VIRAGE GRANDE INCLINAISON : Stabiliser un virage 45° en descente (8/8)


Visualiser les reperes extérieurs (RPB et capot sur l’horizon). La visualisation instrumentale reste uniquement informative.

Faire varier l’assiette à piquer pour atteindre l’altitude souhaitée. L’effort au manche sera proportionnel au facteur de charge.

Contrer les effets et revenir doucement à une inclinaison nulle (attention à sa propre turbulence de sillage) et penser au cap d’anticipation (en l’espèce 15° avant) ainsi qu’à l’altitude d’anticipation (1/10 de la Vz).

Le virage engagé est caractérisé par une grande

inclinaison et fait partie des positions

dites inusuellesChapitre III : Le virage engagé-> Exemple de situations-> Origine aérodynamique-> Conséquence-> Prévention-> Méthode de sortie-> Action à ne pas faire



VIRAGE ENGAGE : Exemples de situations (1/6) Le virage engagé peut venir de plusieurs situations :

Lors du survol de la maison d’amis, pendant lequel le pilote se concentre sur le sol sans faire attention à l’inclinaison.

Lors de vols à vue quand le pilote se retrouve accidentellement dans la couche nuageuse en raison d'une situation météo qui se dégrade rapidement.


Lors d’un meeting, pendant lequel le pilote d’essai va vouloir montrer son habileté en faisant évoluer l’avion à ses limites opérationnelles.


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https://www.youtube.com/watch?v=sjFIB1L3BPU


VIRAGE ENGAGE : Origine aérodynamique (2/6)

D’un point de vue aérodynamique, le virage engagé à pour origine :

une résultante aérodynamique d’intensité insuffisante (incidence ou vitesse trop faible),

une inclinaison trop forte qui ne permet pas d’établir une composante P de valeur suffisante.



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VIRAGE ENGAGE : Conséquences (3/6)

Le virage engagé à pour conséquence une perte de contrôle :

de l’assiette (variation à piquer) ;

de l’inclinaison ;


de l’assiette et de l’inclinaison.


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VIRAGE ENGAGE : Prévention (4/6) Pour se protéger d’un départ en virage

engagé, il faut : majorer sa vitesse et/ou augmenter Cz

en augmentant l’incidence, pour conserver l’équilibre dans le plan vertical ;

Bien contrôler la symétrie et les effets induits.


Détecter immédiatement toute variation d’assiette à piquer lors d’un virage à grande inclinaison.

RA =12

ρ.S.V².Cz ;

P

P

P


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VIRAGE ENGAGE : Méthode de sortie (5/6) Pour sortir d’un virage engagé vers le sol, il faut agir rapidement sur ses causes dans un

ordre précis :1) Réduction de puissance (attention au braquage des gouvernes lors de vitesses proches de la VNE) ;2) Retour à une inclinaison nulle avec l’axe de roulis (ailerons) ;


3) Ressource souple avec l’axe de tangage (profondeur) pour regagner de l’altitude (assiette à cabrer) ;


4) Remise progressive de la puissance (contrôle de la symétrie avec les palonniers).

Pour sortir d’un virage engagé vers le ciel, il faut agir rapidement sur ses causes dans un ordre précis :

1) Retour à une inclinaison nulle avec l’axe de roulis (ailerons) ;2) Augmentation de puissance (plein gaz) ;3) Ressource avec l’axe de tangage (profondeur) pour afficher une assiette à piquer ;

4) Réduction progressive de la puissance (contrôle de la symétrie avec les palonniers) pour revenir en régime de croisière en palier stabilisé.

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VIRAGE ENGAGE : Actions à ne jamais faire (6/6) Compte tenu de l’inclinaison importante, une action à cabrer ne permettra

pas de rétablir l’équilibre dans le plan vertical.



Attention au facteur de charge

Par contre, en fonction de l’inclinaison, une action à cabrer peut entraîner de graves conséquences

Accentuation de la pente de trajectoire => Perte de hauteur rapide => Collision avec le sol.

Augmentation rapide de la vitesse et du facteur de charge => Dépassement du domaine de vol => Rupture en vol de la structure.

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Les questions et réponses permettent de bien

mémoriser les points essentiels à retenir

Chapitre IV : Quizz-> Quelques questions

Approches et atterrissages adaptés François SUTTER (24/02/2016) 30/36


QUIZZ

La vitesse de _____________ est proportionnelle à la racine carrée du facteur de charge.

décrochage

Approches et atterrissages adaptés François SUTTER (24/02/2016)

A inclinaison nulle (φ = 0), le facteur de charge est de : 1

Qu’est-ce que le roulis induit par différence de portance ? En virage à grande inclinaison, la vitesse de l’aile extérieure est

plus importante que celle de l’aile intérieure : … la portance sur l’aile extérieure est donc plus grande que sur l’aile intérieure.

A soixante degré d’inclinaison (φ = 60°), le facteur de charge est de :

2

Si un avion décroche en lisse à 44 kts, à inclinaison nulle, quelle sera sa vitesse de décrochage à 60° d’inclinaison :62 kts [ 44 + (44 x

1,41) ]

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QUIZZ

Quelle est l’action à ne jamais faire en virage engagé (vers le sol) ? Tirer sur le manche pour prendre une assiette à cabrer.

Approches et atterrissages adaptés François SUTTER (24/02/2016)

Quel est le risque de dépasser le facteur de charge ? Rupture de la structure de l’avion.

Quelles sont les actions pour sortir d’un virage engagé vers le sol ?1) Réduction de puissance ;2) Inclinaison nulle ;3) Ressource souple ;4) Remise progressive de la puissance et contrôle de la symétrie.

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Les erreurs fréquentes à anticiper et surveiller

Chapitre V : Les erreurs fréquentes


Mauvaise maîtrise de l’assiette en virage,

ERREURS FREQUENTES


Pas d’apport de puissance,

Mauvais contrôle de la symétrie,

Mauvais dosage des corrections d’assiette à cause des efforts aux commandes,

Fatigue due à l’encaissement des G,

Non connaissance des techniques utilisées par les voltigeurs (contraction des abdos, blocage de la respiration).


Rappel : La vitesse de décrochage est proportionnelle à la racine

carrée du facteur de charge : 30° d’inclinaison = √ 1,15 (soit 1,07) 45° d’inclinaison = √ 1,4 (soit 1,18) 60° d’inclinaison = √ 2 (soit 1,41) L’inclinaison augmente la vitesse de décrochage.

Résultante aérodynamique En virage, il faut augmenter la puissance pour que la

portance compense le poids qui augmente. A une certaine inclinaison, il n’est plus possible

d’augmenter la portance par l’incidence. La seule solution est de diminuer l’inclinaison.

Stabiliser un virage à grande inclinaison en palier

Prendre une vitesse adaptée (1,45 Vs). Afficher un repere visuel. Faire des variations d’assiette à cabrer. Contrôler le taux d’inclinaison et la symétrie. Effectuer une sortie douce et anticiper le cap.

Stabiliser un virage à grande inclinaison en descente

Prendre une vitesse adaptée (1,4(5Vs). Afficher un repere visuel. Faire des variations d’assiette à piquer. Contrôler le taux d’inclinaison et la symétrie. Effectuer une sortie douce et anticiper le cap et l’altitude.

Conclusion & Questions


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