Rotation des thermiques

A la lecture de l’article capteur / déclencheur, Seb m’interroge sur la rotation des thermiques. Répondre en 2 mots au déco n’est pas facile.

Quelques pages ouvertes au hasard sur des sites dédiés au vol libre m’échauffent, une nouvelle recherche : sens de la spirale et sens du thermique m’a proposé des réponses sur des forums, sidérantes.

C’est simple : si on vous dessine un schéma représentant une belle flèche pointant vers l’extérieur du virage sans vous avoir auparavant précisé qu’on ne se plaçait plus dans un référentiel galiléen, la page est à fermer. Dans le référentiel terrestre pour un mobile en mouvement circulaire la force centrifuge n’existe pas. Et j’écrase avec rage la touche point et la barre espace.

Je sais, je sais… Je ne vais pas vous pipeauter, en 3/6 je suis bien comme vous écrasé dans la sellette. Ce qui m’écrabouille ce n’est pas la force centrifuge, c’est l’effet centrifuge. Si je change de référentiel pour me placer dans celui voile / pilote, qui n’est plus de ce fait galiléen puisqu’il tourne avec moi, pour représenter l’équilibre des forces, je dois faire appel à une réaction centrifuge d’inertie dite force centrifuge. Ceci étant dit, vous pouvez maintenant faire le ménage.

Pour expliquer, sens de la spirale versus sens du thermique, Puisqu’il pose la question Seb va me servir de cobaye.

Ce jour-là à Grenois, il touche au raz des arbres, 10 km/h de vent plein Sud. Ça tient juste, arrive la bulle salvatrice, Seb monte tout droit face à la plaine, scotché dans l’ascenseur. En 1 mn il a tout juste réussi à avancer d’une moitié de la largeur de la pente soit une 50aine de m. Sa voile vole à 35 km/h, il conserve donc 3 km/h de vitesse sol. La vitesse tangentielle Vt du thermique au point où Seb est placé est : Vt = 35 – 10 – 3 = 22 km/h = 6,11 m/s

Seb s’est un peu avancé et a gagné la hauteur c’est bon pour enrouler, 2 cas :

Virage à droite, planté ! ça dégueule. La bulle est à sa gauche et elle tourne dans le sens inverse de son virage.

Virage à gauche, gagné ! Je prends comme référentiel la masse d’air. Ce référentiel se déplace avec elle de façon rectiligne et uniforme, il est galiléen. Dans ces conditions la vitesse propre de Seb s’ajoute à la vitesse de rotation de la bulle soit : 35 + 22 = 57 km/h = 15,83 m/s

Pour faire simple je suppose que son virage centre parfaitement la bulle. Dans ces conditions j’évalue à une 60aine de m le diamètre de nos spirales sur le coteau. Pour décrire un cercle de 30 m de rayon, si F est la force centripète à appliquer à la voile pour la faire tourner, si m est la masse du parapente (voile + pilote), V sa vitesse et R le rayon de virage : F = m x V² / R. Soit a l’accélération, Newton nous dit : F = m x a. L’accélération a s’exprime donc : a = V²/R

Ici : a = 15,83² / 30 = 8,36 m/s² ; Seb ressent nettement l’accélération, le g vaut 9,81 m/s², sa valeur est proche de 1 g.

Même condition mais il tourne dans le sens opposé à celui du thermique, la résultante des vitesses n’est plus que de : 35 – 22 = 13 km/h = 3,61 m/s
a = 3,61²/30 = 0,43 m/s² c’est insensible, 4% de g

Une remarque, dans le 1er cas compte tenu du facteur de charge le poids apparent du couple Seb + voile a presque doublé, sa charge alaire aussi, pour nos parapentes cela provoque une augmentation de la vitesse de la voile sur sa trajectoire. La voile étant inclinée la composante de la portance dirigée vers le centre du virage augmente en fonction du carré de l’augmentation de la vitesse par le cosinus de l’inclinaison. Elle s’ajoute à notre force centripète de départ, le rayon de virage diminue, le facteur de charge augmente etc. etc. etc… C’est le virage engagé qui se termine mal, si le pilote sous une voile stable spirale ne contre pas.

Comme tout le monde suit, je complique. Seb vole toujours sur le fil du coteau, il veut ne pas se faire reculer, il doit donc faire un virage complet fixe par rapport au sol. Je dois changer de référentiel pour me placer dans le référentiel terrestre. Je conserve le même thermique pour les calculs.

Dans le virage effectué dans les sens de la rotation du thermique, Sur l’arrête du coteau face au vent, pour Seb la somme des vitesses est de 35 + 22 – 10 = 47 km/h = 13,05 m/s cela me donne une accélération a = 13,05² / 30 = 5,68 m/s², après le ½ tour, vent dans le dos 35 + 22 + 10 = 67 km/h = 18,61 m/s, soit a = 18,61² / 30 = 11,55 m/s². Seb subit une variation de 38 % de son poids apparent pendant les 360° du virage.

Dans le virage à l’opposé au sens de rotation du thermique, face au vent a = 0,02 m/s². vent dans le dos a = 1,36 m/s². La variation de son poids apparent n’est plus que de 14 %. Non seulement Seb subit moins de « g », mais son virage est bien plus facile à contrôler, la variation de son poids apparent est plus de 2 fois moindre.

Point de vue strictement comptable, pour un même rayon de virage tout le monde comprend qu’il est préférable de spiraler contre qu’avec le thermique, moins de facteur de charge, virage plus facile à tenir, meilleur taux de chute.

Pour déterminer le sens de rotation de la bulle, si le pilote ressent le facteur de charge, il vire dans le même sens que la bulle. Dans le sens contraire il ne ressent pas d’effet notable.

Comme je complique tout, je nuance tout de même. Après l’accident j’ai perdu plus de 12 kg, auparavant sous mon USport j’étais au PTV max, la voile était réactive, blindée, un régal. Aujourd’hui je ne suis même pas sûr d’être dans tous mes vols dans la fourchette. Les jambes qui déconnent ne m’aident guère dans mes appuis sellette. Ma voile a perdu toute sa vivacité, je ferme les bouts de plumes au moindre éternuement de la bulle. Quand il me faut enrouler le cul dans les branches ou pas haut sur les blés. Si j’ai le choix, j’enroule dans le sens de la bulle. Je compense largement la dégradation du taux de chute, par le gain de réactivité et de sécurité. Une fois la bulle décollée du sol, au fur et à mesure que nous gagnons de l’altitude sa vitesse de rotation diminue, le plus souvent à partir d’une certaine hauteur  elle ne devient même plus sensible, la question du sens ou du contre sens perd alors tout son sens.

 

27 août 2017  –  j jacques