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La vrille
Analyser et comprendre le phénomène pour ne pas s’y
trouver…et savoir en sortir.
Contenu de l’exposé
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 dedéclenchement
Influence de l’incidence sur l’écoulement
Le décrochageInfluence du dérapage
Evolution de l’écoulementavec l’incidence
Décrochage d’une aile :
Vent relatif (VR)
Décrochage d’une aile :
Evolution de l’écoulementavec l’incidence
Vent relatif (VR)
Décrochage d’une aile :
Evolution de l’écoulementavec l’incidence
Vent relatif (VR)
Décrochage d’une aile :
La portance diminue, l’aile s’enfonce.
Evolution de l’écoulementavec l’incidence
Vent relatif (VR)
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 seuleLa vrille se produit quand seuleune partie de la voilure décroche (dérapage).une partie de la voilure décroche (dérapage).
Description de latrajectoire en vrille
Vue dans le plan verticalVue dans le plan horizontalLes 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
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
Vent relatif (VR)
Axe de la vrille
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 facteursdéclencheurs de la vrille
Vol à incidence élevée en ascendanceVol lent avec dissymétrie
Braquage des aileronsRotation en lacet
Synthèse
Dans l’ascendance : l’aile se soulève du coté du noyau
Sauf que...
Départ en autorotationdu coté du noyau
Dans l’ascendance : l’aile se soulève du coté du noyau
VR2
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.
L’incidence résultante estchangée et dépasse la limite
Avant l’entrée dans l’ascendance,le vent relatif et l’incidence des
deux ailes sont identiquesRAFALE
VR1
VR1
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 ?
L’aile droite est ralentiesur sa trajectoireL’aile gauche accélérée
L’incidence résultante estchangée et passe la limite
Avant l’action au palonnier,le vent relatif et l’incidence des
deux ailes sont identiques
VR1
VR1
VT
VzpVR
VT
VzpVR
VT
VzdVT
Vzd
VR
VR
Braquage des ailerons
Action en roulis = incidence dissymétrique des ailes
L’incidence limiteest franchie
Vent relatif (VR)
Vent relatif (VR)
RxD
RxG
VR
Synthèse, les erreurs classiques
Action au palonnier
Action manche arrière etéventuellement à l’opposé
Synthèse, les symptômes
Assiette cabrée Dissymétrie
Vitesse etBruit faibles
Taux dechute fort
Vibrations auxcommandesou en cabine
Les facteurs aggravants
La proximité du relief ou du solLe gauchissement à contre
Les aérofreinsLes volets de courbure
La masseLe 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
Le pilote se trouvant bas (refus du sol), assiette cabrée et peu d’inclinaison
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…
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.
Qu’il combat par une action manche arrière et à gauche.
Dernier virage(gauchissement, commandes croisées)
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 anti-redresseur
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’auto-tonneau
Délai de sortie variable mais vitesse élevée
Le gauchissement pendant la vrille Manche du coté de la vrille (peu habituel)
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
Délai de sortie plus long ( incidence élevée)
La sortie des aérofreinspendant 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
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…
RxD
RxG
sens de rotationde la vrille
lacet
Les volets de courbure
Influence des volets de courbure
Les volets de courbure peuvent aggraver la difficulté à stopper la vrille car ils maintiennent une incidence plus forte au cours de la vrille.
VR
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
d
Tendance à piquerIncidence faible
Favorable à l’arrêt de la vrille
Le centrage
Centrage arrière
d
Tendance à cabrerIncidence 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 manœuvresde 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
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).
Vent relatif (VR)
Cas de la profondeur cruciforme
La gouverne de direction est partiellement masquées par la profondeur.
L’action au palonnier n’est pas prépondérante.
L’action à piquer participe fortement à réalimenter la direction.
Vent relatif (VR)
Exemples de consignes spécifiques
Cas particulier de certaines profondeur cruciformes (cap10)
La gouverne de direction est masquée
Le plus efficace est de mettre manche arrière !
Vent relatif (VR)
Exemples de consignes spécifiques
Cas particulier des certaines profondeurs cruciformes
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.
Vent relatif (VR)
Exemples de consignes spécifiques
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 catégorie U
VAVRA
VNE
Domaine de vol
n
VD
Risque de déformationou de flutter
5,3
-2,65
Zone dedécochage
Risque dedéformation
0
Zone dedécochage
+4
-1,5
Risque derupture
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 thermiquePrincipalement mais pas exclusivement
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 :
(dans tous les cas, se référer au manuel de vol pour les cas particuliers)
Ce qu’il faut retenir (I)
Manche vers l’avant en conjuguant
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).
Ce qu’il faut retenir (II)
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 vrillePlaneur autorisé vrille : Accoutumer les élèves à la vrille (plus d’un tour) dans le cadre du perfectionnement
Planeur non autorisé vrillePlaneur 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 « se conformer aux consignes décrites dans le manuel de vol, qui est le document de manuel de vol, qui est le document de
référence »référence »En l’absence de manuel de vol, appliquer la procédure En l’absence de manuel de vol, appliquer la procédure suivante :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)AttentionAttention : ne pas débuter l’exercice en dessous de
800m/sol * Ces manœuvres peuvent être faites simultanément.
Daniel SERRES
