Transcript La vrille Analyser et comprendre le phénomène pour ne pas s’y trouver…

La vrille
Analyser et comprendre le phénomène
pour ne pas s’y trouver…
et savoir en sortir.
Contenu de l’exposé

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




Le mécanisme de déclenchement
Description de la trajectoire
Les facteurs déclencheurs
Les facteurs aggravants
Les manœuvres de sortie
Qui est concerné ?
Les réflexes à retenir
Le mécanisme de
déclenchement
Influence de l’incidence sur l’écoulement
Le décrochage
Influence du dérapage
Evolution de l’écoulement
avec l’incidence

Décrochage d’une aile :
Vent relatif
(VR)
Evolution de l’écoulement
avec l’incidence

Décrochage d’une aile :
Vent relatif
(VR)
Evolution de l’écoulement
avec l’incidence

Décrochage d’une aile :
Vent relatif
(VR)
Evolution de l’écoulement
avec l’incidence

Décrochage d’une aile :
Vent relatif
(VR)
La portance diminue, l’aile s’enfonce.
Incidence forte

Illustration du
décrochage des filets
d’air à forte incidence.
L’écoulement n’est
plus laminaire.
Le décrochage


Passé un angle de 15° d’incidence,
l’écoulement devient perturbé et la portance
de l’aile diminue sensiblement.
La vitesse n’est pas le facteur référant, mais
c’est l’incidence de l’aile.
La vrille se produit quand seule
une partie de la voilure décroche (dérapage).
Description de la
trajectoire en vrille
Vue dans le plan vertical
Vue dans le plan horizontal
Les variations de trajectoire
Vue dans le plan vertical



L’aile qui décroche en premier
s’enfonce sur une trajectoire
quasiment verticale.
L’aile extérieure tourne autour
avec une vitesse de rotation plus
élevée.
L’incidence peut dépasser les 40°
et atteindre parfois 55°.
Axe de la vrille
Vue dans le plan horizontal
Axe de la vrille


Vent relatif
(VR)

L’axe de rotation est
situé à l’intérieur de
la trajectoire
hélicoïdale décrite
par le CG du
planeur.
L’extrémité de l’aile
décrochée en
premier peut dans
certains cas reculer
par rapport au CG.
Le vent relatif
aborde le fuselage
du coté opposé à la
rotation
Les variations de trajectoire


Le comportement du planeur est irrégulier
autour des 3 axes ;
la vitesse de rotation de la vrille  :
 =  P²+Q²+R² = cte si P/S=cte



P = vitesse de rotation en roulis
Q = vitesse de rotation en tangage
R = vitesse de rotation en lacet
Vitesses angulaires exprimées en Rad/s
Pour la certification, vrille autorisée signifie :
délai de sortie de moins d’un tour pour vrille stabilisée.

Les variations de trajectoire



 est constante mais c’est P, Q, R qui varient
au cours de la vrille.
Il en résulte des mouvements cycliques à
cabrer ou à piquer, d’augmentation ou de
diminution de l’inclinaison, des mouvements
en lacet.
Ces oscillations peuvent sembler
contradictoires avec les actions entreprises
lors de la manœuvre de sortie, surtout si le
délai est important (secteur et temps).
Les facteurs
déclencheurs de la vrille
Vol à incidence élevée en ascendance
Vol lent avec dissymétrie
Braquage des ailerons
Rotation en lacet
Synthèse
Dans l’ascendance : l’aile se soulève
du coté du noyau
Sauf que...
Dans l’ascendance : l’aile se soulève
du coté du noyau
Départ en autorotation
du coté du noyau
Dans l’ascendance : l’aile décroche
du coté du noyau

Pourquoi l’aile qui reçoit la rafale décroche alors que son
assiette est la même ?
Sous l’effet de la rafale,
l’incidence critique est atteinte.
VR1
Avant l’entrée dans l’ascendance,
le vent relatif et l’incidence des
deux ailes sont identiques
VR1
VR2
RAFALE
L’incidence résultante est
changée et dépasse la limite
Le phénomène est d’autant plus aggravé que le pilote contrera aux ailerons.
Vol lent dissymétrique

Le planeur vole
symétriquement,
puis sur une action
au palonnier, une
aile s’accélère et
l’autre ralentit.
Vol lent dissymétrique

Pourquoi l’aile qui ralentit décroche alors que son assiette est la
même ?
Avant l’action au palonnier,
le vent relatif et l’incidence des
deux ailes sont identiques
L’aile droite est ralentie
sur sa trajectoire
L’aile gauche accélérée
L’incidence résultante est
changée et passe la limite
VR1
VT
VR
VR
Vzp
Vzd
VT
VR1
Vzp
Vzd
VR
VR
Braquage des ailerons

Action en roulis = incidence dissymétrique des ailes
L’incidence limite
est franchie
Vent relatif
Vent relatif
(VR)
(VR)
VR
RxG
RxD
Synthèse, les erreurs classiques
Action au palonnier
Action manche arrière et
éventuellement à l’opposé
Synthèse, les symptômes
Assiette cabrée
Vitesse et
Bruit faibles
Dissymétrie
Taux de
chute fort
Vibrations aux
commandes
ou en cabine
Les facteurs aggravants
La proximité du relief ou du sol
Le gauchissement à contre
Les aérofreins
Les volets de courbure
La masse
Le centrage
L’agitation de la vrille
La proximité du relief ou du sol



1 tour de vrille = 70 à 130 m de chute
selon les configurations
Lors d’un départ accidentel, la vrille fait
un ½ tour et le planeur se retrouve
face au relief… (rafale côté relief).
Selon le planeur et le réflexe du pilote,
la manœuvre de sortie peut durer 1
tour, ne laissant aucune chance de
récupération à proximité du sol.
Dernier virage
(gauchissement, commandes croisées)
Le pilote se trouvant bas
(refus du sol), assiette
cabrée et peu d’inclinaison
Dernier virage
(gauchissement, commandes croisées)
Il fait virer le planeur par
une action au palonnier
droit. Un roulis induit
apparaît produisant une
tendance à piquer et une
augmentation de traînée,
entraînant une variation
d’assiette à piquer…
Dernier virage
(gauchissement, commandes croisées)
Qu’il combat par
une action manche
arrière et à gauche.
Questions

Quelle est la configuration des commandes ?

Quel effet sur l’incidence ?

Quel effet sur la perte de hauteur par tour ?

Quel est l’effet sur le délai de sortie ?
Le gauchissement pendant la vrille

Manche du coté opposé à la vrille
(réflexe courant du pilote qui contre)






L’aileron intérieur
traîne plus, et crée
un couple antiredresseur
Cette action entraîne
un couple piqueur
Augmentation de la
perte de hauteur de
20% par tour
La rotation est plus
rapide en roulis
Evolution vers l’autotonneau
Délai de sortie
variable mais vitesse
élevée
Le gauchissement pendant la vrille

Manche du coté de la vrille
(peu habituel)





Délai de sortie plus long ( incidence élevée)

L’aileron extérieur
traîne plus, et crée
un couple redresseur
Cette remise dans
l’axe du fuselage
crée un couple
cabreur car
l’inclinaison diminue.
L’incidence
augmente.
Réduction de la
perte de hauteur de
-30% par tour
Vrille plate et agitée
La sortie des aérofreins
pendant la vrille entraine :






Couple redresseur en lacet
Inclinaison diminuée
Variation d’assiette à piquer
Taux de chute / tour x 1,8 à 2,5
Délai de sortie inchangé
sens de rotation
de la vrille
lacet
RxG
RxD
Le facteur de charge en sortie de vrille peu atteindre
3,8g lors de la ressource, or les AF sont limités à 3,5
à la VNE…
Les volets de courbure

Influence des volets de courbure
VR
Les volets de courbure peuvent aggraver la
difficulté à stopper la vrille car ils
maintiennent une incidence plus forte au
cours de la vrille.
La masse


La masse du planeur joue sur l’inertie et
augmente le temps de sortie, elle augmente
également la vitesse de rotation .
Quand la répartition des masses est éloignée
du CG, la sortie est rendue plus difficile par
une réaction inertielle (grande plumes,
dispositif d’envol, ballast).
Le centrage

Centrage avant
Tendance à piquer
Incidence faible
Favorable à l’arrêt de la vrille
d
Le centrage

Centrage arrière
d
Tendance à cabrer
Incidence plus forte
Défavorable à l’arrêt de la vrille
L’agitation de la vrille


Phénomène classique sur les appareils
de grande envergure (traînées
différentielles).
Les variations de vitesse de rotation en
lacet et les variations d’assiette ou
d’inclinaison, peuvent donner
l’impression d’effets contradictoires avec
les actions de sortie entreprises.
Les manœuvres
de sortie
Les manœuvres de sortie classiques
Les consignes spécifiques
Les manœuvres de sortie classiques

En général :




*action du palonnier à l’opposé de la rotation,
*manche vers l’avant,
*maintien des ailerons au neutre,
dès l’arrêt de la rotation, ramener le palonnier au neutre et
retour à l’assiette de référence par une ressource souple.
* Ces manœuvres peuvent être faites simultanément.

Dans tous les cas : lire les consignes spécifiques du
manuel de vol… (document de référence)
Exemples de consignes spécifiques

Cas de la profondeur en T


Vent relatif
(VR)
Les gouvernes de direction et de
profondeur sont alimentées par le
vent relatif.
L’action au palonnier est efficace
de suite (pas d’effet de masque).
Exemples de consignes spécifiques

Cas de la profondeur
cruciforme


La gouverne de direction est
partiellement masquées par la
profondeur.
L’action au palonnier n’est pas
prépondérante.
Vent relatif
 L’action à piquer participe (VR)
fortement à réalimenter la
direction.
Exemples de consignes spécifiques

Cas particulier de certaines
profondeur cruciformes (cap10)


Vent relatif
(VR)
La gouverne de direction est
masquée
Le plus efficace est de mettre
manche arrière !
Exemples de consignes spécifiques

Cas particulier des certaines
profondeurs cruciformes


Vent relatif
(VR)
La gouverne de direction est
dégagée quand la profondeur est
très en avant de la partie mobile.
C’est une formule qui évite le
masquage total de la direction.
Efficacité de l’action au palonnier

Si l’angle de dérapage est important (planeur
à dispositif d’envol incorporé – vrille à plat),
le braquage de la gouverne de direction à
contre aura peu d’influence sur l’arrêt de la
vrille.
Vent relatif
(VR)
Gérer la sortie de vrille

Après les actions d’arrêt en 1 à 2 tours
la vrille cesse :



la rotation s’arrête
la vitesse augmente
Il faut gérer la ressource…
Domaine de vol du planeur
n
Risque de
déformation
5,3
Zone de
décochage
-2,65
Risque de
rupture
+4
Zone de
décochage
0
catégorie U
Risque de
déformation
ou de flutter
Domaine de vol
VA
VRA
VNE
VD
-1,5
Qui est concerné ?

Tout le monde est concerné…





Jeunes pilotes inexpérimentés
Pilotes d’expérience moyenne (200-400 h)
Instructeurs
Compétiteurs
Dans quelle phase du vol ?



Prise de terrain basse hauteur
Vol près du relief
Vol thermique
Principalement mais pas exclusivement
Ce qu’il faut retenir (I)
La vrille étant le résultat d’une dissymétrie aux
grands angles d’incidence,

il faut appliquer systématiquement les réflexes de
mise en garde chaque fois qu’apparaissent les
symptômes de départ :
Manche vers l’avant en conjuguant
(dans tous les cas, se référer au manuel de vol pour les cas particuliers)
Ce qu’il faut retenir (II)





Les actions au manche en gauchissement à contre aggravent
toujours les conditions de déclenchement puis d’entretien de
la vrille.
En thermique on ne volera pas en dessous de 1,1.Vs
compte tenu de l’inclinaison et du facteur de charge
résultant.
En montagne, on ne volera jamais en dessous d’une vitesse
correspondant à celle de la finesse max (voire plus).
En tour de piste, même à basse hauteur, ne pas effectuer de
virage à plat.
La sortie des AF n’apporte rien à la manœuvre de sortie de
vrille et dans certains cas peut l’aggraver (manuel de vol).
Bibliographie sur la vrille



Manuel de pilote de planeur,
éditions Cepadues, Phase 6,
Cours de mécanique du vol, éditions
SEFA
Fiches techniques FFVV, réunions SV
de l’hiver 2003
Exercices en vol
Formation



Montrer aux débutants le départ,
Enseigner et faire exécuter les manœuvres d’arrêt,
Entraîner au réflexe de mise en garde.
Planeur autorisé vrille : Accoutumer les élèves à la vrille (plus d’un
tour) dans le cadre du perfectionnement
Planeur non autorisé vrille : démontrer le départ en provoquant la
vrille (nez légèrement plus haut, Vs majorée de 5km/h, actions
conjointes et rapides manche arrière et palonnier à fond).
Manœuvre d’arrêt
« se conformer aux consignes décrites dans le manuel
de vol, qui est le document de référence »
En l’absence de manuel de vol, appliquer la procédure suivante :
 *action du palonnier à l’opposé de la rotation,
 *manche vers l’avant,
 *maintien des ailerons au neutre,
 dès l’arrêt de la rotation, ramener le palonnier au neutre et
retour à l’assiette de référence par une ressource souple.
 Éventuellement sur planeur moderne, sortie des AF pour
limiter la vitesse (ne pas oublier que dans ce cas là, le
facteur de charge limite est de 3,5g à la VNE – voir manuel
de vol)
Attention :
ne pas débuter l’exercice en dessous de 800m/sol
* Ces manœuvres peuvent être faites simultanément.
Daniel SERRES