La vrille

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La vrille

• Analyser et comprendre le phénomène pour ne pas
  sy trouver
• et savoir en sortir.

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Contenu de lexposé

• 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

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Le mécanisme dedéclenchement

• Influence de lincidence sur lécoulement
• Le décrochage
• Influence du dérapage

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Evolution de lécoulementavec lincidence

• Décrochage dune aile

Vent relatif (VR)
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Evolution de lécoulementavec lincidence

• Décrochage dune aile

Vent relatif (VR)
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Evolution de lécoulementavec lincidence

• Décrochage dune aile

Vent relatif (VR)
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Evolution de lécoulementavec lincidence

• Décrochage dune aile

Vent relatif (VR)
La portance diminue, laile senfonce.
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Incidence forte

• Illustration du décrochage des filets dair à
  forte incidence. Lécoulement nest plus
  laminaire.

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Le décrochage

• Passé un angle de 15 dincidence, lécoulement
  devient perturbé et la portance de laile diminue
  sensiblement.
• La vitesse nest pas le facteur référant, mais
  cest lincidence de laile.

La vrille se produit quand seuleune partie de la
voilure décroche (dérapage).
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Description de latrajectoire en vrille

• Vue dans le plan vertical
• Vue dans le plan horizontal
• Les variations de trajectoire

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Vue dans le plan vertical

• Laile qui décroche en premier senfonce sur une
  trajectoire quasiment verticale.
• Laile extérieure tourne autour avec une vitesse
  de rotation plus élevée.
• Lincidence peut dépasser les 40 et atteindre
  parfois 55.

Axe de la vrille
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Vue dans le plan horizontal

• Laxe de rotation est situé à lintérieur de la
  trajectoire hélicoïdale décrite par le CG du
  planeur.
• Lextrémité de laile décrochée en premier peut
  dans certains cas reculer par rapport au CG.
• Le vent relatif aborde le fuselage du coté opposé
  à la rotation

Axe de la vrille
Vent relatif (VR)
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Les variations de trajectoire

• Le comportement du planeur est irrégulier autour
  des 3 axes
• la vitesse de rotation de la vrille ?
• ? ? P²Q²R² cte si P/Scte
• 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 dun tour pour vrille
  stabilisée.

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Les variations de trajectoire

• ? est constante mais cest P, Q, R qui varient au
  cours de la vrille.
• Il en résulte des mouvements cycliques à cabrer
  ou à piquer, daugmentation ou de diminution de
  linclinaison, 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).

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Les facteursdéclencheurs de la vrille

• Vol à incidence élevée en ascendance
• Vol lent avec dissymétrie
• Braquage des ailerons
• Rotation en lacet
• Synthèse

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Dans lascendance laile se soulève du coté du
noyau
Sauf que...
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Dans lascendance laile se soulève du coté du
noyau
Départ en autorotationdu coté du noyau
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Dans lascendance laile décroche du coté du
noyau

• Pourquoi laile qui reçoit la rafale décroche
  alors que son assiette est la même ?

Sous leffet de la rafale, lincidence critique
est atteinte.
Avant lentrée dans lascendance, le vent relatif
et lincidence des deux ailes sont identiques
Lincidence résultante estchangée et dépasse la
limite
Le phénomène est dautant plus aggravé que le
pilote contrera aux ailerons.
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Vol lent dissymétrique

• Le planeur vole symétriquement, puis sur une
  action au palonnier, une aile saccélère et
  lautre ralentit.

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Vol lent dissymétrique

• Pourquoi laile qui ralentit décroche alors que
  son assiette est la même ?

Avant laction au palonnier, le vent relatif et
lincidence des deux ailes sont identiques
Laile droite est ralentiesur sa
trajectoire Laile gauche accélérée
Lincidence résultante estchangée et passe la
limite
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Braquage des ailerons

• Action en roulis incidence dissymétrique des
  ailes

Lincidence limiteest franchie
Vent relatif (VR)
Vent relatif (VR)
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Synthèse, les erreurs classiques
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Synthèse, les symptômes
Assiette cabrée
Dissymétrie
Vitesse et Bruit faibles
Taux de chute fort
Vibrations aux commandes ou en cabine
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Les facteurs aggravants

• La proximité du relief ou du sol
• Le gauchissement à contre
• Les aérofreins
• Les volets de courbure
• La masse
• Le centrage
• Lagitation de la vrille

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La proximité du relief ou du sol

• 1 tour de vrille 70 à 130 m de chute selon les
  configurations
• Lors dun 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.

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Dernier virage(gauchissement, commandes croisées)
Le pilote se trouvant bas (refus du sol),
assiette cabrée et peu dinclinaison
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Dernier virage(gauchissement, commandes croisées)
28
Dernier virage(gauchissement, commandes croisées)
Quil combat par une action manche arrière et à
gauche.
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Questions

• Quelle est la configuration des commandes ?
• Quel effet sur lincidence ?
• Quel effet sur la perte de hauteur par tour ?
• Quel est leffet sur le délai de sortie ?

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Le gauchissement pendant la vrille

• Manche du coté opposé à la vrille
• (réflexe courant du pilote qui contre)

• 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 lauto-tonneau
• Délai de sortie variable mais vitesse élevée

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Le gauchissement pendant la vrille

• Manche du coté de la vrille (peu habituel)

• Réduction de la perte de hauteur de -30 par tour
• Vrille plate et agitée

• Délai de sortie plus long ( incidence élevée)

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La sortie des aérofreinspendant la vrille
entraine

• Couple redresseur en lacet
• Inclinaison diminuée
• Variation dassiette 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

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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.
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La masse

• La masse du planeur joue sur linertie 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
  denvol, ballast).

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Le centrage

• Centrage avant

Tendance à piquer Incidence faible Favorable à
larrêt de la vrille
d
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Le centrage

• Centrage arrière

d
Tendance à cabrer Incidence plus
forte Défavorable à larrêt de la vrille
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Lagitation de la vrille

• Phénomène classique sur les appareils de grande
  envergure (traînées différentielles).
• Les variations de vitesse de rotation en lacet et
  les variations dassiette ou dinclinaison,
  peuvent donner limpression deffets
  contradictoires avec les actions de sortie
  entreprises.

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Les manœuvresde sortie

• Les manœuvres de sortie classiques
• Les consignes spécifiques

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Les manœuvres de sortie classiques

• En général
• action du palonnier à lopposé de la rotation,
• manche vers lavant,
• maintien des ailerons au neutre,
• dès larrêt de la rotation, ramener le palonnier
  au neutre et retour à lassiette 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)

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Exemples de consignes spécifiques

• Cas de la profondeur en T
• Les gouvernes de direction et de profondeur sont
  alimentées par le vent relatif.
• Laction au palonnier est efficace de suite (pas
  deffet de masque).

Vent relatif (VR)
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Exemples de consignes spécifiques

• Cas de la profondeur cruciforme
• La gouverne de direction est partiellement
  masquées par la profondeur.
• Laction au palonnier nest pas prépondérante.

Vent relatif (VR)

• Laction à piquer participe fortement à
  réalimenter la direction.

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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)
43
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.
• Cest une formule qui évite le masquage total de
  la direction.

Vent relatif (VR)
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Efficacité de laction au palonnier

• Si langle de dérapage est important (planeur à
  dispositif denvol incorporé vrille à plat), le
  braquage de la gouverne de direction à contre
  aura peu dinfluence sur larrêt de la vrille.

Vent relatif (VR)
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Gérer la sortie de vrille

• Après les actions darrêt en 1 à 2 tours la
  vrille cesse
• la rotation sarrête
• la vitesse augmente
• Il faut gérer la ressource

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Domaine de vol du planeur catégorie U
n
Risque de déformation
Risque de rupture
5,3
4
Zone de décochage
Risque de déformation ou de flutter
Domaine de vol
0
VA VRA
VNE
VD
Zone de décochage
-1,5
-2,65
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Qui est concerné ?

• Tout le monde est concerné
• Jeunes pilotes inexpérimentés
• Pilotes dexpérience 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

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Ce quil faut retenir (I)

• La vrille étant le résultat dune dissymétrie aux
  grands angles dincidence,
• il faut appliquer systématiquement les réflexes
  de mise en garde chaque fois quapparaissent les
  symptômes de départ
• (dans tous les cas, se référer au manuel de vol
  pour les cas particuliers)

Manche vers lavant en conjuguant
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Ce quil faut retenir (II)

• Les actions au manche en gauchissement à contre
  aggravent toujours les conditions de
  déclenchement puis dentretien de la vrille.
• En thermique on ne volera pas en dessous de
  1,1.Vs compte tenu de linclinaison et du facteur
  de charge résultant.
• En montagne, on ne volera jamais en dessous dune
  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 napporte rien à la manœuvre de
  sortie de vrille et dans certains cas peut
  laggraver (manuel de vol).

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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 lhiver
  2003

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Exercices en vol
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Formation

• Montrer aux débutants le départ,
• Enseigner et faire exécuter les manœuvres
  darrêt,
• Entraîner au réflexe de mise en garde.

Planeur autorisé vrille Accoutumer les élèves à
la vrille (plus dun 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).
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Manœuvre darrêt
 se conformer aux consignes décrites dans le
manuel de vol, qui est le document de référence 
En labsence de manuel de vol, appliquer la
procédure suivante

• action du palonnier à lopposé de la rotation,
• manche vers lavant,
• maintien des ailerons au neutre,
• dès larrêt de la rotation, ramener le palonnier
  au neutre et retour à lassiette 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 lexercice en dessous
de 800m/sol Ces manœuvres peuvent être faites
simultanément.
Daniel SERRES