Mécanique du virage en parapente

1. Les axes

Si vous connaissez les 3 axes, vous pouvez comprendre le fonctionnement du virage… Que ce soit en parapente ou en avion. Un beau schéma vaut mieux que de longues explications.

Les axes… suite

Un parapente tourne d’une part par le déplacement du poids du pilote. L’aile s’incline alors en roulis. C’est léger, sur certaines ailes, c’est à peine sensible.

Par contre ce roulis induit du lacet. Et ça on le voit très rapidement.

Bien sûr, on tourne aussi avec les freins. En baissant un frein, l’aile tourne en roulis et lacet. Et ce lacet induit aussi du roulis… pas simple hein ?

Et puis comme on peut le voir sur le schéma ci-dessous, si vous regardez les flèches de directions, on voit bien qu’il y a aussi une rotation autour de l’axe de tangage.

On voit donc que l’aile tourne bien autour des 3 axes

2. Physique élémentaire

On va parler forces, moments de forces et vecteurs. Si vous connaissez, passez direct au point 3. Mais si c’est loin ou que vous maîtrisez mal le sujet, prenez quelques minutes pour remettre tout ça dans l’ordre.

Une force modélise, en physique classique, une action mécanique exercée sur un objet ou une partie d’un objet par un autre objet ou partie d’objet (source Wikipédia).

Une force peut-être « translatée », donc déplacée latéralement.
Et elle peut être additionnée. Comme on le voit sur le schéma ci-dessus.

3. Le virage sellette

Nous allons partir du principe que l’aile est « bien conçue » (nous verrons dans un prochain article que la forme de la voûte, la longueur du cône, le réglage des freins… influent directement sur la qualité du virage).

Revenons au virage sellette. Une aile qui vole droit voit sa portance bien répartie symétriquement autour de sa voûte.

Comme on le voit sur cette image, la RFA (Résultante des Forces Aérodynamiques) est dans l’axe de symétrie de l’aile, et passe par le CG (pilote)

L’aile est équilibrée.

 Virage sellette : 1er effet de roulis

Mais si le pilote déporte son poids sur la gauche, la répartition du poids ne sera plus symétrique autour de la voûte.

Le CG (environ à la tête du pilote) sera situé un peu sous l’aile gauche, alors que la RFA est toujours symétrique, ce qui va générer un bras de levier par rapport à la ligne de force de la RFA, et donc un moment de rotation autour du CG.

Donc l’aile se déporte vers la gauche. Elle s’incline à gauche en roulis si vous préférez.

En réalité, la RFA lors d’un appuis sellette, se décale très peu côté appuis. Ce qui explique que le roulis est faible. La force est importante, mais le bras de levier très court. Donc un moment de F assez faible.

Virage sellette : 2ème effet de roulis

Lorsqu’un pilote se penche dans la sellette, la voûte se déforme. Au centre, un certain nombre de caissons se plient vers l’intérieur du virage.

La portance, toujours perpendiculaire aux caissons, est donc dirigée (pour ces quelques caissons ou cellules) vers l’intérieur du virage. Ce qui accentue la mise en roulis.

Les deux effets sont en réalité simultanés. Je les ai dissociés uniquement pour permettre une meilleure compréhension. Et ils sont directement liés au réglage de la ventrale. Plus celle-ci est ouverte, plus le roulis est important.

4. L’effet girouette

Imaginez-vous au sol en gonflage face voile avec du vent de travers.

L’aile d’où vient le vent est moins bien exposée que l’autre sur laquelle le vent relatif frappe quasiment perpendiculaire.

Il est donc assez facile de comprendre que l’aile exposée va monter plus vite que l’autre. Et donc l’aile dans son ensemble, va avoir une tendance à se mettre face au vent. C’est ça l’effet girouette.

Alors les angles d’incidence au sol lorsque nous faisons du gonflage ne sont pas les mêmes qu’en l’air lorsque nous volons… C’est donc juste pour comprendre l’effet girouette, qu el’on détail dans le point suivant.

7 Le virage aux freins

Nous allons aussi partir du principe que l’aile est bien conçue. Nous verrons plus loin, comme pour le virage sellette, que plusieurs paramètres influent sur la qualité du virage.

 Il est assez facile de comprendre que lorsqu’on freine la voile, le volet de frein crée de la traînée du côté freiné et que l’autre côté allant plus vite, tourne autour. Créant un ainsi un virage autour de l’axe de lacet.

 Sur le schéma ci-dessous, le volet de frein droit est baissé, créant une force vers l’arrière (FF). Le bras de levier (L) est relativement important. Le tout crée du lacet à droite

 C’est un effet de lacet direct donné par le freinage.

8 Le roulis donné par le freinage

Là aussi, comme pour le virage sellette, on part d’une portance symétrique lorsque le pilote a les deux mains à la même hauteur,

La RFA est juste au-dessus du pilote. Et donc symétrique.

 Lorsque le pilote baisse la main droite, la RFA se décale et s’incline du côté freiné, Pour une aile bien réglée, l’axe de la RFA passe un peu au-dessus du centre de gravité, ce qui crée un moment de force du côté freiné.

Petit rappel sur l’effet du frein sur un profile :

Sans frein

L’effet de roulis direct : 

 La Portance augmente du côté droit (freiné).

 La RFA (sur l’ensemble de l’(aile) se décale et s’incline du côté freiné.

 Toujours en partant du principe que l’aile est bien conçue, l’axe de la RFA passe à gauche du pilote, ce qui crée un bras de levier qui donne un moment de roulis à droite.

Effet de lacet direct

 La traînée augmente du côté freiné

 Cette traînée crée un mouvement de lacet côté freiné.

 Donc l’aile tourne en lacet du côté freiné. De ce fait, le vent relatif vient du côté opposé au côté freiné.

Effet roulis induit par le lacet

L’incidence augmente du côté freiné à cause du dérapage provoqué par le lacet (vu ci-dessus)

 Donc la portance augmente encore du côté freiné.

 La RFA globale se décale et s’incline du côté freiné.

 Le moment de roulis augmente dû à l’effet induit par le lacet.

 C’est donc un décalage de la RFA côté freiné couplé au dérapage qui induit le roulis lorsque nous tournons en freinant.