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Un planeur est un aérodyne dépourvu de moteur, généralement de fort allongement, optimisé pour le vol plané et le vol à voile (utilisation des courants aériens ascendants en guise de propulsion). Les qualités principales d'un planeur de performance sont son taux de chute minimum (moins de 0,5 m/s), sa finesse maximale (rapport entre distance parcourue et altitude perdue, qui peut dépasser 60 km pour 1 000 m), sa charge alaire, qui conditionne sa finesse à vitesse plus élevée, et sa vitesse à ne pas dépasser (jusqu'à près de 300 km/h).

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ASW 20 en phase d'atterrissage
ASW 20 en phase d'atterrissage

Par conditions aérologiques favorables, un planeur peut rester plusieurs heures en l'air (couramment 5 à 10 heures, le record étant de 57 h 40 min depuis 1954), gagner de l'altitude (1 000 à 2 000 m en plaine, 3 000 à 5 000 m en montagne, le record d'altitude absolu est de 22 646 m), voler à une vitesse moyenne de 100 à près de 300 km/h) et parcourir de grandes distances sur la campagne (300 à 1 000 km, record de 3 009 km en 15 heures environ sous le vent de la cordillère des Andes).

Un motoplaneur est un planeur doté d'un moteur d'appoint, escamotable ou non, permettant le décollage autonome. Quand le moteur est de faible puissance et ne permet que la poursuite du vol en l'absence d'ascendances (pour rejoindre un aérodrome), on parle de moteur et de planeur « turbo ».


Lancement


Remorquage d'un Grob G103 Twin Astir II par un Robin DR-400
Remorquage d'un Grob G103 Twin Astir II par un Robin DR-400

Il existe plusieurs moyens de lancement pour les planeurs. Excepté les décollages d'Otto Lilienthal qui courait face au vent dans une pente en portant son planeur, le moyen le plus ancien a été le sandow qui fut détrôné après la Seconde Guerre mondiale par le treuil qui lui-même fut supplanté par le remorquage par un avion dit remorqueur. Le lancement par voiture est aussi possible mais cette technique très ancienne n'est quasiment plus utilisée en France. Enfin la dernière méthode de lancement se fait grâce à un moteur incorporé. On parle de motoplaneur si le groupe propulseur est fixe ou de planeur autonome si le groupe propulseur est escamotable.


Treuillage


Début de treuillée d'un ASK13
Début de treuillée d'un ASK13

Le treuil est une machine à moteur électrique ou thermique qui enroule un câble d'acier ou synthétique sur une bobine. Le câble est déroulé sur la plus grande longueur disponible devant le planeur prêt au décollage soit la longueur de toute la piste et plus si le treuil peut être placé plus loin. En enroulant le câble, le planeur roule, décolle, accélère vers 100 km/h, effectue une rotation et monte avec un angle de 45-55° en gardant une vitesse proche de 100 km/h et atteint une altitude de 400 m en 40 s. Le treuillage permet de monter un biplace de 500 kg à des hauteurs au moins égales à 350-450 m par vent nul et 1 000 m de câble utilisés[1].

Le treuillage est un moyen de lancement à bon prix assez populaire en Europe (en particulier en Allemagne où la pratique est très répandue) mais qui n'est pas très populaire aux États-Unis, entre autres, car des accidents se sont produits. Ainsi en cas de rupture de câble peu après le décollage, le planeur a une assiette (en montée) telle que si le pilote ne réagit pas immédiatement, par une action du manche vers l’avant, le planeur peut décrocher à proximité du sol[2].

Le treuillage est moins cher que le remorquage et le rythme des décollages plus élevé.

Le principe du treuillage s'appuie sur la théorie des profils minces. Le câble applique sur le planeur une force extérieure dirigée vers l'avant puis vers l'avant et le bas simultanément. Dans le référentiel du planeur, il se retrouve dans une configuration de vol stabilisée avec un « faux horizon » qui peut aller jusqu'à 45° environ au-dessus de l'horizon réel[3].


Remorquage


Le remorquage est nettement plus cher mais permet de larguer le planeur ailleurs qu'à la verticale du treuil et à une altitude supérieure ce qui laisse plus de latitude au pilote pour trouver des zones ascendantes. Les tarifs varient entre 4 et 7 euros par minute sachant qu'un remorquage dure environ 7 à 8 minutes (selon le désir du pilote d'aller plus ou moins haut).


Éléments constitutifs principaux


Monoplaces ou biplaces, on distingue trois parties essentielles :

Chaque aile est équipée d'aérofreins qui sont des dispositifs dont la fonction est d'augmenter la traînée et donc le taux de chute de la machine, principalement lors de l'atterrissage. Les modèles les plus performants disposent aussi de volets de courbure, appelés parfois dispositifs hypersustentateurs, dont la fonction est d'augmenter la portance à basse vitesse lorsqu'ils sont braqués en positif (vers le bas) et de diminuer la traînée s'ils sont braqués en négatif (vers le haut) dans les hautes vitesses.
Les recherches en aérodynamique ont fait progresser la technique et on trouve de nos jours des dispositifs de décollage et recollage de la couche limite. Vous pourrez observer sur les surfaces des profils de minuscules trous servant aujourd'hui au soufflage (ce qui permet le recollage de la couche limite) et qui demain serviront aussi à l'aspiration de cette couche limite. Ces dispositifs ont pour objectif d'améliorer les performances dans tout le domaine de vol (vitesse minimum et vitesse maximale en fonction des angles d'incidence) ;
Pour les modèles disposant d'un moteur, le fuselage abrite aussi ce dernier et, dans la plupart des cas, le pylône support de l'hélice et/ou du moteur. L'ensemble de ce dispositif est escamotable afin de conserver à la machine toutes ses qualités aérodynamiques ;

Assemblage d'un planeur


Un planeur peut être rangé dans une remorque, qui permet alors également son transport.


Construction des planeurs


Article détaillé : Construction des planeurs.

Historiquement on peut classer les différents types de fabrications de la façon suivante :


Instruments de vol et équipements


Intérieur d'une cabine de Pégase 90
Intérieur d'une cabine de Pégase 90
Instrumentation d'un planeur moderne
Instrumentation d'un planeur moderne

En France les dispositifs et les instruments d'aide au pilotage impératifs sont les suivants :

Les instruments complémentaires sont les suivants :

Pour finir, le ou les pilotes disposent généralement d'un parachute. Celui-ci est obligatoire dans certains pays, dont la France.


Paramètres de performance d'un planeur


Chaque type de planeur est un compromis entre les performances, en particulier la finesse et la vitesse de chute, et d'autres critères comme la facilité de pilotage, un comportement sain et homogène sur toute la plage de vitesse, la protection du pilote en cas d'accident, la facilité de montage et de démontage, son prix de revient, etc.


La finesse


La finesse est, en air calme, le rapport entre les distances horizontales et verticales qu’il peut parcourir. S’il parcourt 30 km pour une perte d’altitude de 1 000 mètres (km), il a une finesse de 30. Ce paramètre est aussi le rapport portance/traînée (ou « lift/drag ratio », L/D en anglais).

Quelques ordres de grandeur de finesses maximale finesse
très vieilles machines (le Grunau Baby de 1931 avait une finesse de 17) 20
planeurs de compétition des années 1960 35
planeurs actuels de classe standard 45
planeurs actuels de classe libre 55 à 60
Le planeur ETA (envergure 30 m) 72

À titre indicatif l'oiseau le plus performant en vol à voile, l'albatros, a une finesse estimée à 20[5].


Les vitesses


Ce paramètre est très important pour la performance, par exemple lorsque le planeur doit remonter le vent (ce qui le ralentit par rapport au sol et dégrade sa finesse apparente) ou bien lorsqu’il traverse une zone de descendances dont il a intérêt à sortir rapidement en perdant un minimum d'altitude.

La maniabilité en roulis



Performances actuelles, records


Les machines les plus performantes affichent aujourd'hui des finesses de 60 à 70 pour le nec plus ultra (ETA) tandis que les constructeurs les plus à la pointe de la technologie assurent être techniquement capables de produire aujourd'hui des machines de finesse 100 ce qui reste encore une frontière mythique : parcourir 100 kilomètres pour une perte d'altitude de 1 000 mètres. Soit, pour une journée de vol en plaine dans une zone de climat tempéré, où les plafonds de l'ordre de 2 200 mètres sont fréquents, une autonomie théorique de 220 kilomètres

Article détaillé : Vol à voile (records).

Évolution des records et des réglementations sportives


Article détaillé : Vol à voile (histoire des records).

Lestage ou ballastage


Certains planeurs sont équipés de réservoirs leur permettant d'emporter de l'eau pour ballaster (alourdir) le planeur (eau, parfois additionnée d'antigel si le vol risque de s'effectuer dans des conditions de basse température). Le but de cet emport de poids supplémentaire est de décaler le domaine de haute performance du planeur vers les hautes vitesses (par exemple, la finesse maximale est obtenue à plus haute vitesse).

En effet, la finesse est maximale à un angle d'incidence donné. Si le poids est plus important, la vitesse nécessaire à la sustentation sera plus importante pour cet angle d'incidence. Alourdir le planeur permet donc de décaler la polaire des vitesses vers les vitesses élevées ce qui est avantageux tant pour la vitesse dans les compétitions que pour effectuer des liaisons dans des zones de descendance ou par vent de face.

L'inconvénient est une vitesse de chute minimale plus importante, obtenue à une vitesse horizontale plus importante. Il en résulte une moins bonne vitesse ascensionnelle et une difficulté accrue à exploiter des ascendances étroites.

Généralement, ce lest peut être évacué en vol. Ceci pour deux raisons : afin d'alléger le planeur si les conditions météorologiques conviennent mieux à une machine non ballastée et également pour éviter d'atterrir avec le ballast. Le surpoids peut endommager la machine en cas d'atterrissage dur. De plus, la vitesse d'approche est plus importante et la longueur de roulage augmentée ce qui est fort défavorable à un atterrissage en campagne.

Le ballastage est une technique relativement récente (apparue dans les années 1950 et généralisée dans les années 1970), elle évolue donc encore de nos jours, en termes de quantité d'eau embarquée ou de qualités de vol ballasts pleins.

Le poids de ballast qu'un planeur peut emporter varie :


Planeurs monoplaces


Article détaillé : Liste de planeurs.
Planeur école Schneider SG-38 utilisé au centre de formation de Wasserkuppe (Allemagne) jusqu'en 1945
Planeur école Schneider SG-38 utilisé au centre de formation de Wasserkuppe (Allemagne) jusqu'en 1945

Planeurs biplaces


Article détaillé : Liste de planeurs.
L'un des premiers planeurs de Schleicher, le Ka6 (1958)
L'un des premiers planeurs de Schleicher, le Ka6 (1958)

Types de planeurs



Planeurs de vol libre et radio-commandés


C'est souvent la première machine qu'un pilote d'avion ou de planeur ait piloté. En vol libre le planeur est réglé pour une vitesse de vol. En pilotage radio-commandé, le pilote peut faire évoluer son planeur comme s'il était à bord. Il existe des planeurs de début « deux axes » se contentant d'une radio à deux voies (profondeur et direction). Dans ce cas, c'est le braquage de la direction qui entraîne du roulis induit pour obtenir le virage. Les planeurs plus évolués disposent d'un pilotage classique sur trois axes (tangage, roulis, lacet) et parfois d'une commande d'aérofreins ou de mixage sur deux axes : roulis et lacet, ou d'autres possibilités.


Planeurs à décollage à pied



Planeurs 3 axes

Il s'agit d'aéronefs pilotés par des gouvernes sur les trois axes. Ils entrent dans la catégorie des planeurs ultra-légers. Le pilote porte la machine; le décollage s'effectue en courant sur une pente, un manche à balai auxiliaire permettant le contrôle de la gouverne de direction. Une fois l'engin en vol, le pilote rentre les jambes dans le carénage et utilise un palonnier classique.

Ils sont adaptés au vol de pente et au vol thermique. Leur faible vitesse leur confère la possibilité d'exploiter de petites ascendances. Certains modèles ont un diamètre de spirale de 60 mètres seulement[6].

Les performances de quelques modèles sont les suivantes :


Planeurs de base


Ce sont des planeurs très simples, bon marché et légers qui peuvent décoller simplement en roulant dans une pente et aussi par les autres moyens connus pour mettre des planeurs en l'air (tracté par un ULM ou un avion, tracté par une voiture, au treuil, au sandow + pente)[11].


Planeurs de type aile volante


Ce sont principalement les ailes Fauvel[12] et ses dérivés comme les Marske (ailes droites et profil auto-stable, doubles gouvernails centraux), dont les performances sont, pour les modèles les plus performants, comparables à celles des planeurs de compétition classiques et l'on peut y ajouter les dérivés des planeurs Horten comme le Swift Light (ailes en flèche, stabilité par vrillage, avec ou sans winglets-gouvernails en bout d'aile ou doubles centraux) ou encore les ailes Mitchell.


Planeurs de compétition


Article détaillé : Planeurs de compétition.

Classe libre

--- Monoplaces : EB 29 --- Nimeta --- ASW 22 BL --- Nimbus 4 --- Nimbus 3 ---
   --- Biplaces : Eta --- EB 28 Édition --- EB 29D --- ASH 25 --- Nimbus 4D --- Nimbus 3D ---

Classe 18 mètres

--- Monoplaces : JS3 --- JS1 --- Discus 2C --- Ventus 2 --- Venuts 3 --- ASG 29 --- ASH 26 --- ASH 31 --- 
          ASW 28 --- AS 33 --- LS8 --- LS 10 --- DG 800/808 --- Antares 18 --- Hph 304 --- Lak 17B --- LS 6C -

Classe 15 mètres

--- Monoplaces : Diana 2 --- ASW 27 --- ASG 29 --- Ventus 2 --- LS 10 --- DG 808 --- Lak 17B --- LS 6 ---

Classe standard

--- Monoplaces : Discus 2 --- ASW 28 --- LS 8 --- Lak 19 ---

Classe Mondiale

--- Monoplace : ne comprend que le PW-5 "Piwi" ---

Classe Club

--- Monoplaces : LS 4 --- Pegase --- astir --- ASW 19 ---

Classe Multiplaces 20 mètres

--- Biplaces : Arcus --- Duo-Discus --- DG 1000/1001 --- Janus C --- TwinShark ---

Planeurs motorisés


Article détaillé : motoplaneur.

Les motoplaneurs sont des planeurs équipés d'un moteur, escamotable ou non, permettant au planeur de décoller par ses propres moyens, mais capables de voler à voile, moteur coupé, en utilisant les courants ascendants de l'atmosphère. Une fois l'altitude désirée atteinte, le groupe moto-propulseur rentre dans le fuselage du planeur, ou bien les pales d'hélice se replient dans ou le long du fuselage[14]. Ce type de planeur est autorisé en compétition si un enregistreur peut montrer que le moteur n'a pas été remis en route durant l'épreuve.

Les motoplaneurs dont le dispositif de propulsion n'est pas escamotable sont moins performants, mais restent plus fins que les avions, et aussi beaucoup plus sobres, ils offrent un bon compromis en alliant les avantages de l'un et de l'autre (on les appelle parfois avions-planeurs). Ils servent notamment de machine d'école, de remorquage ou de sondage météorologique.

Exemples de motoplaneurs certifiés :

Auxquels l'on peut ajouter de très nombreux planeurs ULM, pour n'en citer que quelques-uns :


Planeurs de voltige


Articles détaillés : Voltige aérienne#Avions et planeurs de voltiges et Vol à voile#Voltige.

La plupart des planeurs sont capables d'effectuer des figures de base de voltige, mais du fait de leur envergure, ils sont moins maniables que les avions. Pour les compétitions, il existe donc des planeurs de voltige, d'envergure moindre donc très maniables, mais dont la finesse plus faible les rend moins apte au vol à voile.


Planeurs de débarquement


Article détaillé : Planeur militaire.

Les planeurs de débarquement sont des planeurs lourds, pouvant transporter une dizaine de soldats ou plus d'une tonne de matériel, mais le plus souvent à usage unique car détruits à l'atterrissage. Ils ont été utilisés principalement par les armées de l'Allemagne, l'Union soviétique, le Royaume-Uni et les États-Unis pour l'acheminement et l'atterrissage de troupes aérotransportées spécialisées et d'équipements lourds vers une zone de combat, en particulier au cours de la Seconde Guerre mondiale, puis progressivement abandonnés dans les années 1950/1960.


Avions achevant leur vol en planant


Intercepteur Messerschmitt Me 163
Intercepteur Messerschmitt Me 163

Certains avions expérimentaux ou très spécifiques achèvent leur mission en vol plané mais ne sont pas des planeurs capable de vol à voile.

Parmi ces engins, on peut citer le Messerschmitt Me 163, le Bell X-S1, le North American X-15, les corps portants et la navette spatiale.

Ces engins, excepté le Me 163, planent généralement moins bien que des avions conventionnels.


Notes et références


  1. Pascal Jouannard, « Guide pratique du lancement de planeurs par treuil », Fédération française de vol à voile (consulté le )
  2. (en) Bernald Smith, « Winch launching revisited » (consulté le )
  3. (en) John Gibson, « The Mechanics of Winch Launch », British Gliding Association (en) (consulté le )
  4. « Laminarité et aviation légère » (consulté le )
  5. Michel Mouze et Hervé Belloc, « À plumes déployées », Aérial (ed. Glénat Presse), no 18, (lire en ligne)
  6. (en) Description de l'Archaeopteryx
  7. (en) C'est une construction amateur en bois et toile Description de l'ULF 1
  8. (fr) aeriane.com
  9. (fr) Description du swift light
  10. « Ruppert-Composite - ARCHAEOPTERYX », sur www.ruppert-composite.ch (consulté le )
  11. (en) Introducing the Basic Ultralight Gliders
  12. page sur les planeurs Fauvel
  13. Certains planeurs Fauvel ont un facteur de charge à rupture de 12G.
  14. Planeur Ventus à moteur électrique, http://cafe.foundation/blog/2017-green-speed-cup-airplanes-more-frugal-than-priuses/

Bibliographie



Voir aussi


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Articles connexes



Liens externes



Fédérations


На других языках


[de] Segelflugzeug

Ein Segelflugzeug ist ein für den Segelflug konstruiertes Luftfahrzeug. Das motorlose Fliegen bedeutet abwechselnd Steigen im Aufwind und Gleiten mit geringem Höhenverlust. In Deutschland werden Segelflugzeuge luftrechtlich als eigene Luftfahrzeugklasse eingestuft und dürfen bis zu 850 kg wiegen.

[en] Glider (sailplane)

A glider or sailplane is a type of glider aircraft used in the leisure activity and sport of gliding (also called soaring).[1][2] This unpowered aircraft can use naturally occurring currents of rising air in the atmosphere to gain altitude. Sailplanes are aerodynamically streamlined and so can fly a significant distance forward for a small decrease in altitude.
- [fr] Planeur



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