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Mecavol : notions de base

1- Pourquoi ça vole :

- Le vol est un phénomène aérodynamique c'est à dire qu'il est la conséquence directe du déplacement d'un mobile par rapport à l'air. Le mouvement dans l'air engendre des mouvements de l'air.

- L'écoulement de l'air autour du profil est à l'origine des forces aérodynamiques qui stabilisent la trajectoire.

- Il faut de la vitesse pour assurer le vol et celle-ci s'obtient grâce au poids de l'ensemble volant.
Exemple d'un objet qui roule ou glisse le long d'un plan incliné :


- La vitesse est liée au poids et à la traînée (forme, profil, rugosité, …) de l'objet
- La vitesse est liée aux caractéristiques du plan incliné (lisse ou rugueux)
- La vitesse est liée aux caractéristiques du volume traversé (air et eau)

Nous allons donner les définitions qui vont nous permettre d'adopter un langage commun tout en matérialisant, schématiquement, les différentes forces qui interviennent en vol stabilisé par vent nul :
Les angles - Les forces aérodynamiques - Le vent relatif - La charge alaire - Schéma de synthèse

2- Les angles

21- L'angle d'incidence (î) : c'est l'angle entre la corde et la trajectoire et donc également l'angle d'attaque du vent sur le profil (5 à 18° en parapente).

22- L'assiette (â) : c'est l'angle entre le plan de l'aile (ou la corde) et l'horizontale.
Le constructeur ajuste le calage du parapente (longueur des suspentes). La différence d'assiette entre la corde centrale et les extrémités s'appelle le vrillage.

23- L'angle de plané (a) : C'est l'angle entre l'horizontale et la trajectoire.

3- Les forces aérodynamiques (la stabilité aérodynamique)

31- La portance est une force qui s'exerce vers le haut, perpendiculairement à la vitesse de l'objet, du corps, …
Cette force est la résultante entre les forces de succion par dépression au-dessus (2/3) (capote de 2 CV) et appui par surpression en dessous (1/3). L'aile est principalement portée par le 1/3 avant.


32- La traînée est une force qui s'exerce dans le sens opposé de la vitesse. Nous distinguons :
- la traînée de forme qu'on limite en améliorant le profil
- la traînée de frottement située à la surface de l'objet sur laquelle " colle " l'air
- la traînée induite liée au recollement de l'air aux extrémités de l'objet (bord de fuite, extrémités de l'aile)
;o) Le parapente est un aéronef à traînée importante particulièrement à basses vitesses donc influence sur la maniabilité et la stabilité.

33- Portance (P) et traînée (T) sont proportionnelles :
a) à un coefficient de profil de l'objet (le Cz pour la portance)
b) à la masse volumique de l'air §
c) au carré de la vitesse de l'air (donc de l'objet)
d) à la surface

P = Cz x ½ § x V² x S
T = Cx x ½ § x V² x S
;o) Le décollage du Mont Blanc vous demandera une course d'élan plus rapide, et donc probablement plus longue, pour obtenir une portance équivalente à celle que vous avez au niveau de la mer.

La résultante de ces deux forces (portance et traînée) se nomme la Résultante des Forces Aérodynamiques (RFA). Elle s'exerce en un point appelé centre de poussée (CP) et est égale et opposée au PTV en vol plané !
;o) Lorsque RFA et PTV ne sont plus égaux et opposées, nous sommes dans des phases transitoires (cf. vol en turbulences).

4 - Schéma de synthèse

5 - Le vent relatif, vitesse air et vitesse sol

Le vent relatif est le vent qu'on perçoit, " nez au vent ". Il n'existe que pour l'objet qui se déplace. Il est sur le même axe et de sens opposé à la trajectoire.

Ne pas confondre la vitesse air de la vitesse sol qui ne sont égales que par vent nul.

6 - Le poids du pilote


La charge alaire est le rapport poids sur la surface (en général 2,5 à 4,5 kg par m²).
Si la voile fait 25 m², la charge alaire pour un pilote de 70 kg est de 2,8 kg/m². Pour un pilote de 90 kg, la charge alaire est de 3,6 kg/m².
Or, la vitesse évolue proportionnellement à la racine carré de la charge alaire. Ainsi pour la même aile, la vitesse max de 37 km/h pour un pilote de 70 kg passe à 42 km/h pour un pilote de 90 kg.

;o) Application pour un biplace :
Pour un PTV de 120 kg allant à 25 km/h, un PTV de 220 ira à 34 km/h.
Plus de charge engendre une vitesse plus grande sur trajectoire avec les conséquences suivantes :
- une augmentation de la vitesse de course au déco
- une distance de course plus longue au déco
- une arrivée plus rapide à l'atterro
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