Préparation à l'écrit Brevet de Pilote Confirmé Parapente / Delta PDF

Brevet de Pilote Confirmé Parapente / Delta Préparation à l’écrit « mécanique du vol, aérodynamique », « météorologie, aérologie » « pilotage » « réglementation aérienne, espace aérien » Rappels, compléments, suppléments Robert ALA...

Brevet de Pilote Confirmé Parapente / Delta Préparation à l’écrit « mécanique du vol, aérodynamique », « météorologie, aérologie » « pilotage » « réglementation aérienne, espace aérien » Rappels, compléments, suppléments Robert ALAKIAN intégrale  Pour la Préparation à l'examen écrit du Brevet de Pilote Confirmé, il est proposé deux documents: 1°/ "préparation à l'écrit /référentiel de correction" doit être suffisant à la préparation de l’écrit, 2°/ " préparation à l’écrit / annexes " ouvert à ceux qui veulent aborder la théorie avec un œil plus critique, et aller plus loin dans l'analyse. Enfin, le document intégral, qui retrace le travail de préparation effectué pour en extraire les deux premiers livrets. bonne lecture! r.a. Recommandations aux lecteurs et candidats dans la lecture des manuels : Livret 1 : Préparation à l’écrit / référentiel de correction ‘Questions Ouvertes’ : connaissance et compréhension indispensable mais suffisante pour l’examen écrit. Livret 2 : Préparation à l’écrit / annexes ‘Rappels’ : propose des rappels, voire une mise à jour des connaissances. Il est fortement recommandé de la consulter. ‘Compléments’ : approche graphique des conditions limites en vol classique. ‘Suppléments’ (Bonus) : réservé pour ceux qui veulent aller plus loin dans l'analyse. Des renvois aux suppléments sont notés au bas de certaines réponses du livret 1. Le chapitre 'suppléments' doit néanmoins rester accessible à une majorité élargie de vélibéristes, mais est hors programme.  Avant-Propos Ce manuel s’adresse aux pilotes de Parapente et Aile Delta, qui souhaitent approfondir leurs connaissances et se préparer à l’examen de la partie théorique du Brevet de Pilote Confirmé. Il pourra servir de support aux formateurs, pour préparer la qualification de leurs candidats, ainsi qu’aux correcteurs du BPC. Les confirmés, déjà anciens, pourront rafraichir leurs connaissances. La qualification du Brevet de Pilote Confirmé est nécessaire à la participation aux compétitions, pour la formation bi-placeur et accompagnateur de club. Dans cette préparation à la partie théorique du Brevet de Pilote Confirmé, l’auteur a pris en compte une liste de questions couvrant la totalité des différents thèmes enseignés dans la formation du pilote au BPC, et de proposer une réponse à chacune d’entre-elles. Depuis plusieurs années déjà, l’examen théorique du BPC comporte un QCM (Questionnaire à Choix Multiple) de 30 questions et une partie rédactionnelle portant sur 2 ou 3 questions ouvertes. Le QCM est orienté selon la spécialité du candidat, QCM parapente ou QCM delta. Le QCM est largement diffusé et la FFVL propose un outil d’entrainement, que l’on peut télécharger librement. La prise de connaissance du présent manuel « Préparation à l’écrit / référentiel de correction » du Brevet de Pilote Confirmé, demande une implication sérieuse. Le futur candidat pourra se préparer efficacement, il devra chercher à comprendre chaque réponse, le bachotage est improbable. L'enseignement au sein du club ou à la ligue est recommandé. Après les questions ouvertes classées par thèmes, nous trouverons des rappels et compléments permettant un recentrage parfois indispensable. Pour ceux qui veulent aller plus loin : les « Bonus ». Souvent, une question peut en soulever d’autres, les Bonus répondent à ces questions. Enfin un index pour retrouver les termes employés. Sur la forme du document : nous avons voulu une présentation la moins sophistiquée possible. Les dessins et schémas simplement réalisés. Le candidat devrait se sentir capable de les refaire et ainsi, mieux s’impliquer dans le travail attendu. L'expression " la Force Aérodynamique" FA remplace définitivement "la Résultante des Forces Aérodynamique" RFA. La recommandation faite par la Fédération, aux correcteurs : « Rappels sur les critères de notation :  clarté et justesse des schémas et commentaires,  syntaxe, grammaire et orthographe ne sont pas à prendre en compte. » BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 3  Structure du document : Table des Matières Questions ouvertes :  Mécanique du vol / aérodynamique  Météorologie / aérologie  Pilotage  Réglementation aérienne / espace aérien Compléments pour remise à jour des connaissances Mécanique du vol Météorologie Réglementation / espace aérien Suppléments aux réponses proposées Mécanique du vol Météorologie Pilotage Index BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 4  Table des Matières Questions portant sur : MÉCANIQUE du VOL - AÉRODYNAMIQUE........................................................... 13 1- Quelles vont être les conséquences, en termes de capacité de vol de votre aile, d’un gradient de vent à l’atterrissage (schéma et explications) ? Quels types de manœuvres éviterez-vous et mettrez-vous en place et pourquoi ?..................................................................................................................................................................... 13 2- A l’aide d’un schéma, décrivez les forces en présence lors d’un virage équilibré....................................................... 15 3- Quel est le terme définissant le rapport entre la Portance et la Trainée ? Illustrez à l’aide d’un schéma..................... 16 4- Dans un vol plané équilibré, quels sont les vecteurs, angles, et droites de référence qui permettent de visualiser et de déterminer la finesse. Schéma ?............................................................................................................................... 17 5- La finesse d’une voile change-t-elle proportionnellement à la charge emportée ? A l’aide d’un schéma de polaire, illustrez les modifications principales.......................................................................................................................... 18 6- Quelles sont les deux droites qui définissent un angle de dérive ?............................................................................... 19 7- Si on diminue nettement la charge alaire d’une aile, quelles vont en être les conséquences en termes de qualité de vol et pourquoi ?........................................................................................................................................................... 19 8- Si on augmente nettement la charge alaire, quelles vont en être les conséquences et pourquoi ?................................ 20 9- Dans un vol turbulent vous venez de subir une fermeture asymétrique, liée à des variations de paramètres essentiels pour notre vol : Lesquels ? A l’aide d’un schéma simple, préciser ces paramètres...................................... 21 10- Durant votre vol, vous entrez dans un thermique. Décrivez, par un schéma simple, l’effet sur votre voile................ 22 11- Comment expliquez-vous une fermeture frontale et ce qui a pu l’engendrer ?............................................................ 23 12- Le départ en vrille est lié à un problème mécanique simple. Lequel ?......................................................................... 24 13- A l’aide de schémas, illustrez une aile proche de la « sur-incidence » et de la « sous-incidence ». Quelles peuvent être les causes liées à ces 2 situations ?........................................................................................................................ 25 14- Le décrochage est lié à un problème mécanique simple. Lequel ?............................................................................... 26 15- Expliquez les causes d’un départ en autorotation......................................................................................................... 28 16- En se lestant un maximum, vous influencez considérablement certains paramètres de vols. Lesquels ? En quoi certaines habitudes de pilotes peuvent-elles être dangereuses par cette forte augmentation de charge alaire ?........... 29 17- Le fait de se mettre « aux oreilles » fait-il varier l’angle d’incidence ? Précisez à l’aide d’un schéma....................... 30 18- Que pensez-vous de l’affirmation : « se lester diminue les risques de fermeture »?.................................................... 32 Questions portant sur : MÉTÉOROLOGIE / AÉROLOGIE.............................................................................. 33 1- Qu’est-ce qu’une confluence et quelles peuvent en être les origines ?......................................................................... 33 2- En montagne, vous observez des altocumulus en formation, quelle est votre analyse ? Quels éléments vous permettent d’anticiper l’évolution ?.............................................................................................................................. 35 3- Décrivez les caractéristiques spécifiques d’un Front froid (schéma et explications) et le type de masse d’air rencontrée généralement les 2 à 3 jours suivants.......................................................................................................... 36 4- Par un schéma, décrivez le passage d’une perturbation et citez les phénomènes associés (nuages, vents, précipitations…)........................................................................................................................................................... 38 5- Quels sont les nuages associés à une masse d’air instable ? De quoi sont-ils annonciateurs et quelle est leur évolution possible ?...................................................................................................................................................... 40 6- Décrivez à l’aide de schémas commentés, le phénomène d’effet de Foehn (causes et conséquences)........................ 42 7- Décrivez les différents étages de la troposphère et les nuages associés....................................................................... 44 8- Citez et décrivez les différentes situations où l’on peut rencontrer des cisaillements.................................................. 46 9- Expliquez à l’aide de schémas les raisons de la mise en place des différents régimes de brises. Quelles peuvent être leur évolution au cours de la journée ?.................................................................................................................. 48 10- Décrivez une masse d’air favorable à la formation d’un cumulonimbus et les évolutions aérologiques associées...... 50 11- Décrivez, à l’aide d’un schéma, les raisons de la formation d’un cumulus humilis..................................................... 52 12- Décrivez et expliquez les causes de la formation des brouillards d’advection et de rayonnement............................... 53 13- Décrivez à l’aide d’un schéma, le trajet d’une particule d’air en mouvement ascendant selon une adiabatique sèche, lors d’une situation aérologique instable sur 800m........................................................................................... 54 BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 5 Questions portant sur : PILOTAGE.................................................................................................................... 55 1- Vous subissez une fermeture latérale de 50% de l’aile à 300m sol sans relief proche. Comment gérez-vous cela ? Quelles sera votre attitude en cas de cravate ?..............................................................................................................55 2- Décrivez les différentes techniques de descentes rapides et les situations dans lesquelles vous pourriez être amené à les utiliser...................................................................................................................................................................56 3- Vous entrez dans une forte ascendance qui augmente franchement l’assiette de votre aile. Quelle est votre réaction en terme de pilotage afin d’exploiter cette ascendance ? Pourquoi ?..............................................................58 4- Vous entamez votre finale d'atterrissage sur un terrain au gradient marqué. Quelle est votre attitude en termes de pilotage ? Quelles manœuvres éviterez-vous et pourquoi ?..........................................................................................59 5- A l’aide d’un schéma simple, décrivez les éléments et le conditionnement d’un parachute de secours. Quelles précautions prenez-vous lors du pliage et du conditionnement afin qu’il fonctionne correctement ?..........................60 6- Votre êtes plusieurs à la même altitude en approche. Décrivez à l’aide d’un schéma la ou les solution(s) que vous adopterez.......................................................................................................................................................................61 7- Sur une aile équipée de trims (à relâcher et à tirer) et d’un accélérateur, dans quelles situations les utiliserez-vous ? décrivez les systèmes à l’aide de schémas simples....................................................................................................62 8- Vous décidez de faire les grandes oreilles. A quoi ferez-vous attention lors de la mise en œuvre, pendant la phase de vol, puis à la réouverture ?.......................................................................................................................................65 9- Sur un décollage pentu avec un vent soutenu, quelle sera la technique que vous adopterez ? Quels sont les risques en cas de gestuelle inappropriée ?.................................................................................................................................66 10- Sur un décollage peu pentu et peu alimenté, quelle sera la technique que vous adopterez ? Quels sont les risques en cas de gestuelle inappropriée ?.................................................................................................................................68 11- Vous êtes en soaring sur une crête où quelques thermiques déclenchent régulièrement. Comment vous y prendrez-vous pour les exploiter ?................................................................................................................................69 12- Quels sont les principes de fonctionnement d’un variomètre et d’un GPS ? Dans quelles situations sont-ils le plus utiles ?...........................................................................................................................................................................70 13- Vous venez de changer de sellette. Sur quoi portez-vous votre attention en termes de réglages ? En quoi la sellette peut-elle vous aider à optimiser le pilotage ?....................................................................................................72 14- Comment expliquez-vous la mise en virage d’un parapente ?......................................................................................73 Questions portant sur : RÈGLEMENTATION / ESPACE AÉRIEN................................................................. 75 1- Lors de vos prochaines vacances en France, vous vous rendez sur un site nouveau, avec pour objectif de faire du vol de distance. Comment prenez-vous connaissance de l’information aéronautique ?...............................................75 2- Quelles sont les cartes aéronautiques utiles à la pratique du Vol Libre en France? Quelles sont leurs caractéristiques ?...........................................................................................................................................................75 3- Sur l’extrait de carte aéronautique ci-dessous, il y a des sites de Vol libre à droite des espaces aériens contrôlés décrits, proches du mont Nivolet. Quelle lecture faites-vous des éléments de cette carte datant de 2002 ? Quelle serait votre mise en application pratique lors d’un vol dans ce secteur ?......................................................................76 4- Que représente la figure suivante ? Quelles informations pratiques un pilote de Vol Libre peut-il déduire ?..............78 5- Quelles sont les différentes références altimétriques utilisées sur les cartes aéronautiques? Comment les convertissez-vous pour votre utilisation pratique ?.......................................................................................................78 6- Que représente la figure suivante ? Comment un pilote de Vol Libre peut-il en déduire les informations pratiques ?.....................................................................................................................................................................79 7- Demain, les prévisions météorologiques sont favorables au vol de distance. Comment préparez-vous concrètement le vol pour respecter la réglementation aérienne ?..................................................................................80 8- Espaces de classe G et espaces de classe E, quelles sont les différences ? Quelles mesures concrètes prenez-vous dans votre pratique du Vol Libre ?................................................................................................................................81 Notations et quelques rappels pour la MÉCAVOL:............................................................................................... 83 1- Symboles et sigles :.......................................................................................................................................................83 2- Rappel de définitions....................................................................................................................................................84 3- Eléments sur vecteurs :.................................................................................................................................................85 4- Les Moments :..............................................................................................................................................................86 BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 6  5- L'inertie:....................................................................................................................................................................... 86 6- La force Centripète: Fcp............................................................................................................................................... 87 7- La force Centrifuge: Fc................................................................................................................................................. 87 8- Le Foyer aérodynamique et le point de Calage:........................................................................................................... 88 9- Le centre de poussée: Cp.............................................................................................................................................. 89 10- Les axes fondamentaux de l'aéronef............................................................................................................................. 89 11- L’angle de plané (évolution) :...................................................................................................................................... 90 13- Contribution à la sustentation:...................................................................................................................................... 94 14- Fermetures :.................................................................................................................................................................. 96 15- Origine du décrochage:................................................................................................................................................. 99 16- Décrochage :............................................................................................................................................................... 100 17- L’Assiette â :.............................................................................................................................................................. 102 18- Les forces en présence lors d’un vol rectiligne équilibré :....................................................................................... 103 19- Le Roulis :.................................................................................................................................................................. 104 Compléments de MÉTÉOROLOGIE.................................................................................................................... 109 1. Les couches de l’atmosphère...................................................................................................................................... 109 2. La troposphère :.......................................................................................................................................................... 109 3. La pression atmosphérique :....................................................................................................................................... 110 4. Caractéristiques de l’air:............................................................................................................................................. 110 5. Loi générale sur les gaz parfaits ramenée à la théorie de la pompe à vélo et du gazogène :...................................... 111 6. Diagramme des changements d’état :......................................................................................................................... 111 7. Conséquences des Lois de la thermodynamique :...................................................................................................... 112 8. Modèle d’émagramme 45° vierge utilisable pour le parapente ou delta..................................................................... 114 9. direction des vents :.................................................................................................................................................... 114 Compléments de PILOTAGE................................................................................................................................ 115 1. Décollage en pente très forte...................................................................................................................................... 115 2. Améliorer le lacet:...................................................................................................................................................... 116 3. Virer à plat, taux de chute réduit:............................................................................................................................... 116 4. L'effet Girouette......................................................................................................................................................... 117 Compléments de RÈGLEMENTATION / ESPACE AÉRIEN............................................................................. 119 1. Division de l’espace aérien......................................................................................................................................... 119 2. Les zones à statuts particuliers :................................................................................................................................. 122 3. NOTAM..................................................................................................................................................................... 125 4. Lecture des cartes : interprétation des limites plancher, plafond :............................................................................ 126 5. Traçons le Volume autour de l’aéroport de Valence-Chabeuil depuis les données de la carte :................................ 127 Suppléments pour Mécanique du vol.................................................................................................................... 128 Bonus Q2 : Vitesse, rayon et poids apparent en fonction de l’inclinaison dans virage stabilisé.............................. 128 Bonus Q4 : Finesse air, finesse sol.................................................................................................................................. 130 Bonus Q5 : Règle et coefficient de proportionnalité....................................................................................................... 131 Bonus Q10 : Entrée et sortie d’un thermique................................................................................................................ 132 Bonus Q11 : Attitude souhaitable du pilote sur une frontale....................................................................................... 133 Bonus Q13 : Poids d’une rafale dans le risque de fermeture ou de décrochage......................................................... 134 Bonus Q15 : Rappel sur l’Allongement.......................................................................................................................... 137 Suppléments pour Météorologie........................................................................................................................... 139 BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 7  Bonus Q6 : Axes rotors et rouleaux.................................................................................................................................139 Bonus Q12 : définition de l’Advection et du Rayonnement...........................................................................................139 Suppléments pour Pilotage.................................................................................................................................... 140 Bonus Q3 : cas d’un petit thermique...............................................................................................................................140 Bonus Q5 : Le parachute de secours : description.........................................................................................................140 Bonus Q13 : Eléments de choix de la sellette..................................................................................................................140 Bonus Q10 : Sous le vent du thermique: la Schlag ou l'effet Bagnard.........................................................................141 Index....................................................................................................................................................................................143 BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 8 BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 9 BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 10 BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 11 BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 12  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique Questions portant sur : MÉCANIQUE du VOL - AÉRODYNAMIQUE 1- Quelles vont être les conséquences, en termes de capacité de vol de votre aile, d’un gradient de vent à l’atterrissage (schéma et explications) ? Quels types de manœuvres éviterez-vous et mettrez-vous en place et pourquoi ? a) Définition du gradient du vent, d) Manœuvres à éviter, b) Conséquence aérodynamique sur l’aile, e) Précautions à prendre. c) Cas possibles de trajectoires, a- Définition du gradient du vent : Le vent décroit à l’approche du sol. Le gradient est plus ou moins marqué en fonction de la nature du sol, et sa configuration. Le gradient apparait par vent fort et généralement sur un terrain dégagé. b- Conséquence aérodynamique sur l’aile : En approche du sol vent de face, le vent relatif va décroitre. Progressivement, la FA diminue et l’incidence augmente, il y a risque de décrochage.  l’aile va abattre pour reprendre de la vitesse. i0 G i1 id L’angle d’incidence î est l’angle d’attaque du vent relatif sur le plan de l'aile d'un aéronef. Sur une aile de parapente, il est déterminé par la corde de l’aile et la direction vent relatif. Soit v0 le vent relatif et î0 l’incidence de l’aile. Si du gradient G apparait : il en résulte un nouveau vent relatif ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑉1 = ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑉0 + 𝐺 , d’amplitude inférieure, et donnant une nouvelle incidence î1 plus grande. Avec un gradient encore plus fort, il y aura risque de décrochage si le vent relatif prend la direction Sd qui détermine le seuil de l’incidence de décrochage îd… BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral Page 13  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique c- Cas possibles de trajectoires : deux cas possibles, Gradient près du sol : L’aile est toujours en recherche de vitesse, la finesse est dégradée. Le posé se fait avant le point d’aboutissement sans gradient. Le pilote devra anticiper le freinage final, ce dernier se confondant avec l’arrondi. C’est aussi le cas si le pilote prend en compte tardivement le gradient. Gradient haut : L’aile abat pour prendre de la vitesse, après ce passage transitoire, la finesse sol est plus grande qu’avant le gradient. Le posé se fait après le point d’aboutissement. Ici, la prise de vitesse a été maximale, l’aile accélère et, sur la fin, le gradient disparaissant pratiquement, l’aile a eu le temps de prendre de la vitesse sol… On va être long. d- Manœuvres à éviter : - basse vitesse, - oreilles, - déclencher la prise de vitesse par un mouvement de tangage dans le gradient et non au-dessus, - s’opposer à la prise de vitesse normale (il faut accepter l’accélération), - virage près du sol (impliquant une demande de vitesse). BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 14  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique e- Précautions à prendre : - anticiper l’arrivée dans la zone de gradient en prenant de la vitesse, garder 'le contact' bras hauts (entre finesse max et taux de chute mini) et maintenir cette attitude, - si correction de cap à faire, privilégier les appuis sellette, - Finale : se relever dans la sellette plus tôt que d’habitude, - si turbulences, le pilote doit piloter son aile en ayant à l’esprit qu’il faut garder de la vitesse. 2- A l’aide d’un schéma, décrivez les forces en présence lors d’un virage équilibré Sommaire des éléments de réponse : a) Schéma du virage équilibré, b) Action des forces en présence, c) Conséquence sur les vitesses. a- Schéma de l’aile en virage équilibré : ⃗⃗⃗⃗⃗ FA ϴ̂ : thêta angle d’inclinaison, ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐹𝐴 : la force aérodynamique, CG : le Centre de Gravité,  CP CP : le Centre de Poussée, M: la masse du système, ⃗⃗⃗⃗⃗ : 𝑃𝑎 le poids apparent, ⃗⃗⃗⃗ 𝐹𝑐 : la force centrifuge, ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐹𝑐𝑝 : la force centripète, CG 𝑃𝑇𝑉 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ Fcp ⃗⃗⃗⃗ Fc Pa = = FA. cos 𝜃 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ PTV ⃗⃗⃗⃗ Pa b- Action et bilan des forces en présence : Au centre de poussée (CP), s’exerce la Force Aérodynamique FA, équilibrée par le Poids apparent Pa, force égale et opposée à FA. Au centre de gravité (CG), s’applique la force centripète qui imprime la rotation: la force centripète Fcp est équilibrée par la force centrifuge Fc. Pa = PTV / cos  Pa > PTV. ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐹𝐴 s'équilibre avec ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑃𝑎 c- Conséquence sur les Vitesses : En virage, le poids apparent (Pa) est plus grand que le poids en vol rectiligne (PTV). Pour équilibrer, l'aile doit voler avec une force aérodynamique FA plus grande. Bonus Q2 : Vitesse, rayon et poids apparent en fonction de l’inclinaison, dans virage équilibré. (Chapitre Suppléments) BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 15  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 3- Quel est le terme définissant le rapport entre la Portance et la Trainée ? Illustrez à l’aide d’un schéma. Sommaire des éléments de réponse : a) Définition de la portance et de la trainée, c) Schéma des forces et angles en présence. b) Définition de la finesse, a- Définition de la portance et de la trainée: La portance P est la composante de la Force Aérodynamique FA, qui s'exerce perpendiculairement au vent relatif. La trainée T est la composante de la force aérodynamique Fa, qui s'exerce dans la direction du vent relatif. b- Définition de la finesse : Ici on considère la finesse air, qui est égale à la finesse sol en air calme (sans vent). La finesse f est définie par le rapport de la distance parcourue sur la hauteur perdue. Portance La finesse est aussi le rapport entre la Portance P et la trainée T : f = Trainée La finesse est une grandeur sans unité. b- Schéma des forces et angles en présence Avec le schéma suivant, on va montrer que f est égal au rapport Portance sur Trainée : V H Distance parcourue DH Par définition la finesse f = =. hauteur perdue DV Faisons un peu de géométrie : Considérons les triangles rectangles abc et eda aux cotés perpendiculaires entre eux : ̂ = 𝑑𝑒𝑎 nous avons l’égalité des angles, 𝑏𝑎𝑐 ̂  𝛽̂ = 𝑝̂. Ces deux triangles sont semblables et les côtés correspondants proportionnels. 𝑎𝑏 𝑏𝑐 𝑎𝑏 𝑒𝑑 P DH Donc : =  =. En donnant aux côtés leurs valeurs respectives : = =f 𝑒𝑑 da 𝑏𝑐 da T DV DH DH DV V horizontale f peut aussi s’exprimer en fonction des vitesses : f = = / = DV 𝑡 𝑡 V verticale Par vent, on parlera de finesse sol, ce qui est plus réaliste. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 16  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 4- Dans un vol plané équilibré, quels sont les vecteurs, angles, et droites de référence qui permettent de visualiser et de déterminer la finesse. Schéma ? Sommaire des éléments de réponse : a) Définition de la portance et de la trainée , c) Représentation des forces et angles. b) Définition de la finesse, a- Définition de la portance et de la trainée: La portance P est la composante de la Force Aérodynamique FA, qui s'exerce perpendiculairement au vent relatif. La trainée T est la composante de la force aérodynamique Fa, qui s'exerce dans la direction du vent relatif. b- Définition de la finesse : Ici on considère la finesse air, qui est égale à la finesse sol en air calme (sans vent). La finesse est le rapport entre distance horizontale parcourue et la hauteur perdue. c- Représentation des forces et angles : V H Distance parcourue DH par définition f = = hauteur perdue DV Considérons les triangles rectangles semblables abc et eda.  𝛽̂ = 𝒑 ̂ angle de plané. 𝑃⃗ la Portance et 𝑇 ⃗ la Trainée. ⃗ et bc = 𝑇 ab = 𝑃 ⃗ ab de Portance DH Dans les triangles semblables : =  = =f la finesse. bc da Trainée DV DH DH DV V horizontale La finesse s’exprime aussi en fonction des vitesses : f = = / = DV 𝑡 𝑡 V verticale DV 1. ̂ : tan 𝒑 Relation entre finesse et angle de plané 𝒑 ̂ = DH  ̂= tan 𝒑 𝑓 Bonus Q4 : Finesse air et finesse sol. (chapitre suppléments) BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 17  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 5- La finesse d’une voile change-t-elle proportionnellement à la charge emportée ? A l’aide d’un schéma de polaire, illustrez les modifications principales Sommaire des éléments de réponse : a) Influence de la charge, b) Schéma de la transformation de la polaire, c) Influence d’une charge plus forte, d) Influence d’une charge moins forte. a- Influence de la charge : A incidence constante, la charge alaire n’influe pas sur la finesse. La finesse dépendra du régime de vol, mais pas de la Charge Alaire. Si la charge varie, la polaire des vitesses est transformée homothétiquement selon un cône de projection de sommet O. La polaire se déplace à gauche pour un poids plus faible, et à droite pour un poids plus grand (en supposant qu’il n’y a pas de déformation due à la charge). b- Schéma de la transformation de la polaire : aile + /- chargée O VH PTV2 PTV PTV1 PTV2 < PTV < PTV1 Vv c- Incidence d’une charge plus forte : 1- Les vitesses augmentent :  Il faudra courir plus vite au décollage,  L’atterrissage sera réalisé à plus vive allure,  L’aile sera plus maniable et moins sensible aux turbulences, mais en cas de fermetures, celles-ci seront plus brutales. 2- La vitesse max augmente, ce qui peut être intéressant par vent fort. 3- La vitesse de décrochage augmente, le pilote doit en être averti. 4- Le taux de chute mini augmente : cela peut pénaliser, en petites conditions. d- Incidence d’une charge moins forte : 1- Les vitesses diminuent :  Il faudra courir moins vite au décollage,  L’atterrissage sera réalisé à allure modérée,  L’aile sera moins maniable et plus sensible aux turbulences ; mais en cas de fermetures, celles-ci seront moins brutales. 2- La vitesse max diminue, ce qui peut être intéressant par vent faible. 3- La vitesse de décrochage diminue. 4- Le taux de chute mini diminue : cela peut aider, en petites conditions. Bonus Q5 : Règle et coefficient de proportionnalité. (chapitre Suppléments) BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 18  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 6- Quelles sont les deux droites qui définissent un angle de dérive ? La dérive apparait lorsque l’aile subit un vent latéral : l’aile avance alors en crabe. L’angle de dérive δ ̂ est l’angle entre la trajectoire air et la trajectoire sol ou l’angle entre le vecteur-vitesse air et le vecteur-vitesse sol, portés respectivement sur ces trajectoires. On peut aussi dire que l’angle de dérive est l’angle formé entre corde centrale et la trajectoire sol. 7- Si on diminue nettement la charge alaire d’une aile, quelles vont en être les conséquences en termes de qualité de vol et pourquoi ? Sommaire des éléments de réponse : a) Définition de la charge alaire, b) Incidence d’une diminution de la charge alaire, c) Conséquences sur le vol. a- Définition de la charge alaire : La charge alaire est le rapport entre le PTV et la surface projetée de l’aile (en kg/m2). b- Incidence d’une diminution de la charge alaire : Si on diminue la charge alaire, la polaire des vitesses subit une réduction homothétique : toutes les vitesses diminuent. c- Conséquences sur le vol : Si on diminue nettement la charge alaire, 1- Les vitesses diminuent :  Il faudra courir moins vite au décollage,  L’atterrissage sera réalisé à allure modérée,  L’aile vole moins vite, les commandes sont plus molles,  L’aile devient plus vulnérable aux variations d’incidence liées à des turbulences, on augmente le risque la fermeture. 2- La vitesse max diminue, ce qui peut être intéressant par vent faible. 3- La vitesse de décrochage diminue… ! 4- Le taux de chute mini diminue : cela peut aider, en petites conditions. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 19  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 8- Si on augmente nettement la charge alaire, quelles vont en être les conséquences et pourquoi ? Sommaire des éléments de réponse : a) Définition de la charge alaire, b) Incidence d’une augmentation de la charge alaire, c) Conséquences sur le vol. a- Définition de la charge alaire : La charge alaire ( kg/m2) est le rapport entre le PTV et la surface projetée de l’aile. b- Incidence d’une augmentation de la charge alaire : Si on augmente la charge alaire, la polaire des vitesses subit un accroissement homothétique : toutes les vitesses augmentent. c- Conséquences sur le vol : Si on augmente nettement la charge alaire, 1- Les vitesses augmentent :  Il faudra courir plus vite au décollage,  L’atterrissage sera réalisé à allure vive, pour ne pas risquer un décrochage prématuré,  Plus grands efforts aux commandes,  L’aile sera plus réactive et moins sensible aux turbulences, ce qui est toujours intéressant, mais en cas de fermetures, celles-ci seront plus brutales. 2- La vitesse max augmente, ce qui peut être intéressant par vent fort. 3- La vitesse de décrochage augmente, le pilote doit en être averti. 4- Le taux de chute mini augmente : cela peut pénaliser, en petites conditions. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 20  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 9- Dans un vol turbulent vous venez de subir une fermeture asymétrique, liée à des variations de paramètres essentiels pour notre vol : Lesquels ? A l’aide d’un schéma simple, préciser ces paramètres. Définition de la fermeture asymétrique : La fermeture asymétrique est due à une diminution non symétrique de l’incidence sur une partie de l’envergure de l’aile. Il suffira que la nouvelle incidence passe en sous-incidence pour déclencher la fermeture. Cette diminution de l’incidence est due à la variation du vent relatif causée par : Les rafales R, de face, de dessus, arrière plongeante, toutes les rafales du demi-quadrant supérieur, composent avec le vent relatif v0 pour présenter un nouveau vent relatif v1 avec pour conséquence une incidence î1 réduite.  rafale de face, V0 i i 1 0 V1 R  rafale arrière plongeante V1 i1 R i 0 V0  rafale de dessus (ou descendante). V1 i i 1 0 V0 R. ** NB : dans la rose des rafales 'chapitre suppléments', seules les rafales du ½ cadran supérieur sont capables des réductions d'angle d'incidence. Alors que dans le ½ cadran inférieur les rafales augmentent l'angle d'incidence BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 21  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 10- Durant votre vol, vous entrez dans un thermique. Décrivez, par un schéma simple, l’effet sur votre voile. Sommaire des éléments de réponse : a) Le gradient des forces ascendantes dans le thermique, b) Entrée dans le cœur, montant, a- Le gradient des forces ascendantes dans le thermique : Nous exclurons les zones descendantes jouxtant extérieurement une ascendance thermique et présenterons le cœur montant. Dans la traversée du thermique, nous rencontrons un gradient de courant thermique croissant vers le centre ( 0.., +0,5..,+1.., +2.., ++ ). On se trouve dans le cas de rafales verticales de dessous. a- Entrée dans le cœur, montant : En entrant dans le courant ascendant, je remonte les mains pour retrouver une incidence correcte! V0 i 0 V0 i i 0 1 V1 R En effet, la rafale montante va transitoirement induire une nouvelle vitesse v1: v1 > v0 L’incidence î augmente, la trainée augmente et freine l’aile ; le pilote continue à avancer par inertie, l’effet pendulaire cabre l’aile et nécessite une remontée des mains, qui réduira l’incidence. Plus je me rapproche du cœur, et plus le courant ascendant est fort. En entrée du thermique, j’adopte la correction mains hautes, tout en assurant le contact, d’autant que l’ascendance est brutale. NB:"Un pilote de cross aura tendance à freiner en entrée de thermique pour en profiter, et pour engager le virage lève le bras extérieur (cadencement)." Bonus Q10 : Entrée et sortie d’un courant thermique. (chapitre Suppléments) BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 22  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 11- Comment expliquez-vous une fermeture frontale et ce qui a pu l’engendrer ? Sommaire des éléments de réponse : a) Définition et conditions de Fermeture frontale, c) Processus conduisant à cette fermeture. b) Le point d'arrêt, a- Définition et conditions de Fermeture frontale : Une fermeture frontale est un incident qui se passe au niveau du bord d’attaque de la voile sur toute l’envergure, ou dans son milieu. b- Point d’arrêt PA: zone de la surface du profil qui est perpendiculaire à la trajectoire des particules d’air. C'est là où les filets d'air contournant le profil se séparent: la pression y est maximale. _ _ _ en incidence normale i + + PA + _ + + Quand l'incidence baisse: la dépression sur l'extrados diminue: la succion se réduit, PA, perpendiculaire au vent relatif, se déplace vers la partie haute du bord d'attaque. Au franchissement du seuil de fermeture, la situation est la suivante: succion réduite, pression accrue sur la partie haute du bord d'attaque, dissipation de la pression interne de l'alvéole. Il y a perte de portance, le bord d'attaque ferme. L'aile ne portant plus, se chiffonne.. Si la longueur est importante, nous parlerons de fermeture « massive ». _ _ au seuil de la fermeture i + PA + _ + __ __ c- Processus conduisant à cette fermeture : L’origine peut être la conjugaison de: - abattée de forte amplitude, et non temporisée, - vitesse à la limite préconisée pour l'aile, - voile fortement détrimée (calée avec une incidence faible), - rafale descendante : î ↘ - rafale de face : î ↘ (en théorie, mais c'est moins marqué) Bonus Q11 : Attitude souhaitable du pilote sur une frontale. (chapitre Suppléments) BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 23  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 12- Le départ en vrille est lié à un problème mécanique simple. Lequel ? Sommaire des éléments de réponse : a) Le décrochage asymétrique, b) justification aérodynamique. a- définition du décrochage asymétrique : Un décrochage se produit quand l’incidence du profil passe en sur-incidence. Le décrochage est dit Asymétrique quand il se produit seulement sur une demi-aile, et que l’autre côté continue à voler. - C’est donc en portant au décrochage un coté du parapente en le ralentissant par excès et en laissant l’autre côté voler, que l’on peut amorcer un décrochage asymétrique c’est-à-dire une vrille. Un décrochage sur la demi-aile droite peut être obtenu: - par ralentissement de l’aile, puis lever la commande gauche tout en enfonçant la commande droite, - en entrant dans le thermique on freine légèrement pour profiter, si on veut enrouler on lève le bras extérieur  pas de risque. Si par contre on abaisse la commande intérieure, on décroche la demi-aile et on se prend une vrille. b- justification aérodynamique : La demi-aile décrochée s’enfonce alors que la demi-aile portante va avancer et tourner autour de l’axe de lacet : c’est le départ en vrille. Notons que la vrille ne fait pas perdre beaucoup d’altitude, c’est sa sortie qui est délicate. NB: sortie de vrille: manœuvrer jusqu'à la marche arrière, sans nécessité d'aller au décrochage; cela s'apprend en stage de pilotage (SIV) BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 24  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 13- A l’aide de schémas, illustrez une aile proche de la « sur-incidence » et de la « sous- incidence ». Quelles peuvent être les causes liées à ces 2 situations ? Sommaire des éléments de la réponse : a) sous-incidence définition et cause, b) sur-incidence définition et cause c) Représentation sur un profil. a- Sous-incidence définition et cause : La sous-incidence est atteinte quand l’angle d’incidence égale ou passe sous le seuil de la fermeture. La sous-incidence pourra se produire sur un évènement transitoire qui réduit brutalement l’incidence de l’aile par exemple : - En zone de turbulence : une rafale forte descendante ou de face, - Une abattée non temporisée, - Une accélération qui produit un calage fortement modifié. b- Sur-incidence définition et cause : La sur-incidence est atteinte quand l’angle d’incidence égale ou dépasse le seuil de décrochage. La sur-incidence pourra se produire sur un évènement transitoire qui accroit brutalement l’incidence de l’aile par exemple : - En zone de turbulence, une rafale forte montante ou arrière, - Surpilotage: pomper lors de l'atterrissage - c- Représentation sur un profil : V1 i F V2 i D iD = seuil de fermeture sous-incidence. iD = seuil de décrochage sur-incidence. Bonus Q13 : Poids d’une rafale dans le risque de fermeture ou de décrochage. (chapitre Suppléments) BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 25  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 14- Le décrochage est lié à un problème mécanique simple. Lequel ? Sommaire des éléments de réponse : a) Quand se produit le décrochage, b) Schéma des flux et forces appliqués sur un profil, c) Démonstration aérodynamique. a- Quand se produit le décrochage : Le décrochage se produit quand l’aile passe en sur-incidence. b- Schéma des flux et forces appliqués sur un profil : En fait que se passe-t-il sur l’aile : Pour la représentation, les échelles de FA et PTV sont volontairement réduites par rapport aux champs de forces. En vol équilibré, o 𝑣 le vent relatif, o ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐹𝐴 est égale et opposée au ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑃𝑇𝑉, o Cp le centre de poussée, o FA résulte des forces d’intrados et des forces d’extrados, o PA le point d'arrêt où le flux se subdvise pour parcours intrados et extrados. Un instant avant le décrochage, (avant franchissement du seuil de décrochage), o L'incidence est proche du seuil de décrochage, 𝑣 diminue o ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ reste encore équilibré par ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑃𝑇𝑉 𝐹𝐴, BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 26  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique o PA a migré plus bas sur le bord d'attaque, l' intrados plus ouvert au flux exerce une plus forte pression; coté extrados, l'air est plus fortement accéléré et se décolle rapidement., o L'éventuelle migration du Centre de poussée vers le bord d'attaque pourrait générer une modification d'assiette à cabrer (pour que le centre de gravité du système repasse sous le Cp). o Le système devient très instable et va déclencher. Déplacement du point de décollement de l'air sur l'extrados: Dans le régime normal, la circulation d'air est pratiquement laminaire tout au long du profil, la viscosité de l'air assure le 'contact' avec la surface. Alors que l'écoulement sur l'extrados était laminaire de bout en bout, apparait quelques turbulences vers le bord de fuite. L'air se déplace encore dans le bon sens A l'approche du seuil de décrochage: L'espace laminaire se réduit vers le bord d'attaque, l'extrados est envahi par les turbulences en extrémité du profil en sous-pression, l'air de l'intrados, en partie, remonte vers l'extrados par le bord de fuite, des tourbillons apparaissent, l'air commence à perdre le contact. Laminaire turbulent tourbillonnaire Le flux turbulent remplace progressivement le flux laminaire, pendant que le flux tourbillonnaire gagne sur le flux turbulent. Le décrochage est un évènement aérodynamique brutal qui ne prévient pas, représenter alors les vecteurs forces et vitesse n'a plus de sens, car le vent relatif est nul, c'est le chaos, la voile est en chiffon et tombe derrière le pilote. c- Démonstration aérodynamique : L’air se partage sur le bord d’attaque au Point d’Arrêt (PA). Si l’incidence augmente fortement (aile cabrée) le point d’arrêt migre vers le bas et se rapproche de l’intrados. Sur l’intrados, la pression sera plus forte, car sa surface est plus ouverte au flux. Sur l’extrados, le cabré du profil déclenche rapidement le décollement des filets qui s’évacuent en tourbillons. La dépression, donc la force de sustentation, disparait brutalement de l'extrados. Cette succion contribuait en vol normal à l'essentiel de la force de portance. En absence de Portance, l’aile devient chiffon avec une trainée bien présente. L'aile s'arrête, mais continue à être chargée, elle passe derrière le pilote qui continue à avancer et se sent basculer vers l’arrière (tension des suspentes). BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 27  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 15- Expliquez les causes d’un départ en autorotation Sommaire des éléments de réponse : a) Facteurs favorisant, b) Causes, c) Manifestation d’une autorotation, d) Mécanisme aérodynamique. a- Facteurs favorisants :  vitesse,  forte charge alaire,  aile à grand allongement ,  effet pendulaire. b- Causes : Incident de vol pouvant être une fermeture asymétrique ou une cravate. Une fermeture asymétrique de type frontale peut en être la cause. c- Manifestation d’une autorotation : S'il n'y a pas correction, la ½ aile restée ouverte va tourner de plus en plus vite, autour de la ½ aile fermée qui freine, entrainant le pilote en marche arrière; l'accélération cessera lorsque l'axe de rotation sera entre le pilote et l'aile: c’est l’autorotation.. d- Mécanisme aérodynamique : Une ½ voile ferme, le Centre de Poussée s’éloigne du Centre de Gravité. La voile abat dynamiquement et plonge vers le bas, la trajectoire de l'aile puis et du pilote s’extériorisent. Le poids apparent augmente et contribue à maintenir l’autorotation… NB:  L'abattée et la vitesse de rotation varient selon le modèle de voile  Le SAT (Safety Acro Team) proche de l'autorot: voile avançant et pilote en vol arrière tournent autour d'un axe.  En 360, le pilote tourne autour de la voile qui pivote sur l'axe de rotation Q15 : rappel sur l’allongement. (chapitre Suppléments) BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 28  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 16- En se lestant un maximum, vous influencez considérablement certains paramètres de vols. Lesquels ? En quoi certaines habitudes de pilotes peuvent-elles être dangereuses par cette forte augmentation de charge alaire ? Sommaire des éléments de la réponse : a) Définition de la charge alaire CA, b) Effet du lest sur la polaire des vitesses, c) Conséquences sur le pilotage, d) Incidence sur le comportement de l’aile. a- Définition de la charge alaire CA : La charge alaire CA est le rapport entre le PTV et la surface projetée de l’aile [ kg / m2 ]. b- Effet du lest sur la polaire des vitesses : Si on augmente la charge alaire (CA1CA2),, la polaire des vitesses subit un accroissement homothétique : toutes les vitesses augmentent. CA2 PTV2 v2 = √CA1 *v1 = √PTV1 *v1 Pour une même incidence la vitesse horizontale augmente, le taux de chute (vitesse verticale) augmente : risque de fermeture amoindri. c- Conséquences sur le pilotage : Globalement, l’aile est plus physique à piloter, mais aussi plus vive à la sellette (au réglage de référence en rapport à l’homologation), permettant (ou demandant) un pilotage plus précis.  déséquilibres pendulaires à plus fortes amplitudes,  moins sensible aux turbulences; mais en cas de fermetures, celles-ci seront plus brutales. En cas de mauvaise réception au sol, la capacité musculaire du pilote sera fortement sollicitée par une masse totale de son équipement, trop forte. d- Incidence sur le comportement de l’aile : o déformation possible de la voute o usure prématurée des suspentes et des tissus o risque de rupture sous facteur de charge accru sur une aile en fin de vie, BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 29  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 17- Le fait de se mettre « aux oreilles » fait-il varier l’angle d’incidence ? Précisez à l’aide d’un schéma. Nous proposons deux réponses possibles : 1°/ intuitive : Représentons les vitesses Vh et Vv a Vh a Vh hor i Vv Vv V i V Sans oreilles Avec oreilles Lorsqu’on se met aux oreilles, une grande partie de la surface portante diminue. La force aérodynamique FA reste toujours égale au poids total en vol PTV; la trainée augmente à cause des oreilles et la portance va être réduite, maintenant ainsi l'amplitude de la FA... La vitesse horizontale va baisser et le taux de descente notablement augmenter, donnant une nouvelle trajectoire, plus plongeante : î augmente donc. 2°/ plus formelle : Toujours avoir en tête que le poids ne change pas quand on fait les oreilles. Pour l’équilibre du vol, c'est-à-dire sans accélération : - PTV = FA sans oreilles = FA avec oreilles = constante, ⃗⃗⃗⃗⃗ = ⃗⃗⃗⃗⃗ - 𝐹𝐴 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ , 𝑃0 + 𝑇0 - Considérons que le calage de l’aile est sensiblement inchangé:  assiette â constante, - L’angle de plané 𝑝̂ 0 détermine la trajectoire, donc l’incidence î. FA 0 â Hor i Cp 𝑝̂ 0 PTV Sans oreilles angle de plané : 𝑝̂ 0 =  ̂0 (angles dont les côtés homologues sont perpendiculaires entre eux) BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 30  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique FA 1 â H CP i 𝑝̂ 1 PTV Avec oreilles angle de plané : 𝑝̂ 1 =  ̂1 ⃗⃗⃗⃗⃗ va avoir de nouvelles composantes : A la mise aux oreilles, 𝐹𝐴 La portance devient 𝑃⃗1 et la trainée devient ⃗⃗⃗𝑇1. ⃗⃗⃗⃗⃗ = 𝑃⃗1 + ⃗⃗⃗𝑇1 il faut que ⃗⃗⃗𝑇1 croisse. Or la portance 𝑃⃗1 est moindre, pour maintenir la relation 𝐹𝐴 T1 conséquence : comme tan1 =  tan1 > tan0 P1 ̂ 1 > ̂ 0 entraine 𝑝̂ 1 > 𝑝̂ 0 Un nouvel équilibre de vol se crée avec une nouvelle trajectoire Traj1 et un angle d’incidence î1 qui a augmenté. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 31  BPC Mécanique du Vol – Aérodynamique 18- Que pensez-vous de l’affirmation : « se lester diminue les risques de fermeture »? Sommaire des éléments de réponse : a) Conséquences sur le pilotage, b) La vitesse préserve des fermetures faibles, c) Inconvénient si fermeture plus soutenues. a- Conséquences sur le pilotage : On pourrait réduire le risque de fermeture en adoptant un régime de vol lent, c'est-à-dire voler à incidence plus forte, mais ce n’est jamais recommandé de voler aux basses vitesses.  « Les modèles de voiles actuelles ont un rendement meilleur avec une charge alaire élevée » (PTV proche du maximum préconisé pour l’aile): vitesses sur trajectoires : plus élevées. Les tests de labellisation sont effectués aux PTV mini et maxi de la fourchette indiquée par le constructeur. La conséquence du choix d'une charge alaire est toujours un compromis.  Pour débuter en cross, une charge alaire élevée pourrait ne pas convenir.  La Charge Alaire plus élevée rend l'aile + réactive, + communicative. b- La vitesse préserve des fermetures faibles : Quand la charge alaire augmente, la polaire des vitesses subit un accroissement homothétique. Pour la même incidence, les vitesses croissent ainsi que la pression de l’air dans la voile. La structure devient plus solide (aile plus tendue) et moins sensible aux fermetures, contrairement à une voile moins chargée, molle et plus sensible aux fermetures. c- Inconvénient sur fermeture plus forte : La fréquence des fermetures est plus faible, mais quand celles-ci se produisent, elles sont plus massives et surtout plus vives. La réouverture sera aussi assez vive*. *NB: le pilote moins sollicité pour gérer ce risque pourrait plus facilement se laisser surprendre par ces fermetures fortes. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 32  BPC Météorologie - Aérologie Questions portant sur : MÉTÉOROLOGIE / AÉROLOGIE 1- Qu’est-ce qu’une confluence et quelles peuvent en être les origines ? Sommaire des éléments de réponse : a) Définition de la confluence, e) Brise thermique et vent météo, b) Principe de la confluence, f) Brise de mer et vent météo, c) Où rencontre- t-on des confluences ? g) Brise de mer et brise thermique. d) Brises de vallées, a- Définition de la confluence : Une zone de confluence est l’espace où se rencontrent deux masses d'air, qui peuvent être du vent, des brises comme indiqué après. La confluence génère une ascendance sur une largeur de quelques centaines de mètres à quelques kilomètres, parfois matérialisée par des cumulus. Des cisaillements peuvent être présents dans la zone d’affrontement. Cette confluence, parfois exploitable en vol libre, est souvent turbulente. La confluence peut exister jusqu’à plusieurs dizaines de kilomètres à l’intérieur des terres. Les deux masses d’air étant différentes, on obtient des plafonds de hauteurs différentes. La masse d'air relativement plus humide engendre un plafond d'altitude inférieure b- Principe de la confluence : c- Où rencontre- t-on des confluences ? :  Sur une crête,  Au croisement de deux ou plusieurs vallées,  A la croisée d’un col,  En bordure de côte, entre brise de mer et vent météo  A proximité des côtes, entre brise de mer et brise de vallée. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 33  BPC Météorologie - Aérologie d- Brises de vallées : Entre deux brises de vallée au-dessus d’un col ou d’une crête e- Entre un vent météo et une brise thermique : f- Entre une brise de mer et un vent météo : g- Entre brise de mer et brise thermique : à Font-Romeu, à 100km des côtes, en Cerdagne on exploite la confluence de fin d'après-midi. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 34  BPC Météorologie - Aérologie 2- En montagne, vous observez des altocumulus en formation, quelle est votre analyse ? Quels éléments vous permettent d’anticiper l’évolution ? Sommaire des éléments de réponse : a) Définition des Altocumulus, b) Evolution possible, c) Cas particuliers. a- Définition des Altocumulus : L’Altocumulus appartient à l’étage moyen. Sa base est rarement inférieure à 3000m et son sommet ne dépasse pas 5000m. En général, c’est un nuage constitué d’un nappage de cumulus, soudés ou non, à faible développements verticaux. L’Altocumulus comme tous les nuages cumuliformes prend la forme du courant qui l'engendre. b- Evolution : Les Altocumulus sont caractéristiques de l’arrivée d’un Front chaud et donc un changement de temps. Selon la rapidité de l’évolution, on peut s’attendre à de la pluie dans les heures qui suivent, ou le lendemain. c- Cas particuliers : Le Castellanus, en forme de tour, est un signe de forte instabilité à l’étage moyen. Cela peut annoncer la formation de Cumulonimbus dans la journée. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 35  BPC Météorologie - Aérologie 3- Décrivez les caractéristiques spécifiques d’un Front froid (schéma et explications) et le type de masse d’air rencontrée généralement les 2 à 3 jours suivants. Sommaire des éléments de la réponse : a) Les Fronts, b) Le Front froid et ses nuages, c) Ciel de traîne. a- Les fronts : Le front est une limite entre deux masses d’air de nature différente. Le Front froid est la limite entre l’air chaud et l’air froid postérieur. Le Front froid est abrupt, avance vite et peut rattraper le Front chaud qui le précède, il y a alors occlusion. Le Front froid pousse devant lui l’air chaud en le soulevant vivement. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 36  BPC Météorologie - Aérologie b- Le Front froid et ses nuages - Le Front froid repousse en altitude l’air chaud, ce mécanisme génère des Congestus ou des Cumulonimbus, entrainant des averses orageuses avec rafales de vent, grêle…. - Aux prémices du Front froid, la pression atmosphérique amorce une baisse, le vent s’oriente Sud, - A l’arrivée du Front froid, La pression atmosphérique baisse notablement, la température baisse, le vent forcit, s’orientant SSO, - Sous le Front froid, La pression atmosphérique remonte, la température continue à descendre, le vent s’oriente SO, - Derrière le Front froid, le ciel de traîne : la pression atmosphérique a retrouvé un niveau haut, la température a poursuivi sa baisse, le vent s’orientant O puis NO , décroit puis tombe au plus bas. c- Ciel de Traîne : L’arrière du Front froid donne un ciel de traîne. Après les pluies, le sol humide et l’arrivée du soleil entraînent de la convection et de la condensation : des cumulus se forment. Dans un premier temps les cumulus sont nombreux et importants, puis progressivement la masse d'air s'assèche, le ciel se dégage. Si la masse d’air est très instable et humide, la traîne peut être dite chaotique et générer des averses. Pour le vol : le premier jour de traîne est souvent accompagné d’un vent du Nord-Ouest trop fort, les conditions sont difficilement volables. Le vent et l’instabilité deviennent ensuite exploitables pour le vol libre et donnent souvent les meilleures conditions pour le cross. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 37  BPC Météorologie - Aérologie 4- Par un schéma, décrivez le passage d’une perturbation et citez les phénomènes associés (nuages, vents, précipitations…). Sommaire des éléments de réponse : a) Description d’une perturbation, d) Le Front froid, b) Le système nuageux, e) La traîne, derrière le Front Froid. c) Le Front chaud, a- Description d’une perturbation : Poussé par l’air froid et lourd, le Front froid rapide suit de près un Front chaud plus lent. Le Front froid apporte une masse d’air postérieure plus froide, alors que le Front chaud apporte un air postérieur plus chaud. b- Le système nuageux : Le Front froid se déplace plus vite que le Front chaud : s’il le rattrape, généralement dans le cœur de la dépression, ce sera l’occlusion. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 38  BPC Météorologie - Aérologie c- Le Front chaud : Tête de la perturbation, le Front chaud avance doucement et l’air chaud glisse au-dessus de l’air froid, plus dense, (pente d’environ 3‰). L’air chargé d’humidité, poussé sur le Front chaud, monte et condense : - Apparition successive des nuages : Cirrus (Ci), cirrostratus(Cs), cirrocumulus(Cc), altostratus(As), altocumulus(Ac), puis Nimbostratus (Ns) qui donnent des pluies fines et abondantes. - Vent : SE à SO. - La pression atmosphérique : devant le front, la pression baisse, sur le front, la pression reste sensiblement constante, après le front, la pression baisse encore un peu. Le vol libre au-devant d’un Front chaud est possible, mais les conditions thermiques en place ne seront pas optimum à cause de la nébulosité : voile de cirrus et de cirro-cumulus. Le dynamique peut être très intéressant ou dangereux si on s'aventure sous le vent du massif.  Au passage du front : Les Nimbostratus provoquent des pluies fines et abondantes.  Entre les deux fronts : Si le corps de la perturbation est assez long, les nuages peuvent éventuellement se dissiper, laissant de belles éclaircies. d- Le Front froid : Le Front froid repousse l’air chaud vers le haut, d’autant plus violemment que les différences de températures sont fortes. Au niveau du Front froid, si l’instabilité est forte, il y a des Cumulonimbus (Cb) avec des vents forts, et des pluies importantes, grêle, foudre. - Vents SO à NE. - Pression atmosphérique : devant le front, la pression reste basse et sensiblement constante, sur le front, la pression augmente fortement, après le front, la pression augmente encore légèrement. Remarque : Une attention particulière doit être faite au front occlus, car les Cumulonimbus sont noyés dans la masse du Front chaud et cachés à l’observateur, « un Nimbostratus peut cacher un Cumulonimbus ! » e- La traine derrière le Front froid : Vient ensuite la traîne (coté air postérieur froid), les Cumulonimbus sont passés avec le front, alors apparaissent des cumulus. La traîne peut être accompagnée dans les premiers jours, d’un vent fort NO ou N et les conditions peuvent être difficilement volables. Le vent se calme ensuite puis est souvent favorable au vol libre, particulièrement en saison d’été. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 39  BPC Météorologie - Aérologie 5- Quels sont les nuages associés à une masse d’air instable ? De quoi sont-ils annonciateurs et quelle est leur évolution possible ? Sommaire des éléments de réponse : a) Définition de l’air instable, b) Nuages associés à l’air instable, c) Les nuages annonciateurs et leur évolution possible, d) Dangers du Cumulonimbus et Congestus. a- Définition de l’air instable : Une particule d’air est dans un air ambiant instable quand sa température reste supérieure à celle de l’air ambiant. La particule va monter tant que sa température sera supérieure à l’air ambiant. La tropopause en sera alors la limite absolue. b- Nuages associés à l’air instable : Les nuages associés à un air instable sont les nuages à développement verticaux de type cumuliforme. On trouve les Cumulus, Altocumulus-Castellanus, cumulus-Congestus et les Cumulonimbus. c- Les nuages annonciateurs : Les Altocumulus-Castellanus, nuages de l’étage moyen, en forme de tour sont révélateurs d’une instabilité à l’étage moyen. Les nuages à développement plus important tels que, Congestus et Cumulonimbus indiquent que la couche d’inversion a craqué, et que la limite du développement vertical, peut monter jusqu’à la tropopause. Ce sont des nuages dangereux pour le vol libre, même à une distance de quelques dizaines de kilomètres. Le cumulus Congestus est source d’ascendances trop violentes, générant de par son activité interne, une récupération des masses d’air à sa base augmentant les brises de vallées et les risques d’aspirations. Et parfois si l’instabilité est plus forte encore : le Congestus (Cg) évolue en Cumulonimbus(Cb) accompagné d’orages et de vents violents. d- Dangers du Cumulonimbus et Congestus : Le Cumulonimbus et le Congestus peuvent perturber l’air jusqu’à plus de 40 km, ce sont les nuages les plus dangereux. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 40  BPC Météorologie - Aérologie Notes personnelles : …..……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………….. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 41  BPC Météorologie - Aérologie 6- Décrivez à l’aide de schémas commentés, le phénomène d’effet de Foehn (causes et conséquences). Sommaire des éléments de réponse : a) Le Foehn, d) Système ondulatoire accompagnant le Foehn, b) L’effet de Foehn, e) La couche inférieure sous-ondulatoire. c) Le petit effet de Foehn, a- Le Foehn : Le Foehn est un phénomène météorologique qui se produit sous le vent d'une crête ou d'une chaine montagneuse. Lorsque le vent souffle perpendiculairement à une ligne de crête, il doit s'élever pour franchir l'obstacle. En prenant de l'altitude, l'air se refroidit par détente adiabatique (sans échange de chaleur avec l'extérieur). De l'autre côté de l'obstacle l'air redescend en se réchauffant par compression adiabatique. Il se réchauffe d’autant plus qu’il a perdu de l’humidité en amont du relief. Quand il y a Foehn, il y a toujours formation d’un nuage au vent de la crête. b- L’effet de Foehn : Lors de sa montée, l’air chargé de vapeur d’eau se refroidit selon l’adiabatique sèche (environ 1°C/100m) puis arrive la condensation (C) et la formation d’un nuage. L’air continue sa montée et sa détente selon une pseudo-adiabatique (perte de 0,65°C/100m). L’air se sature et condense, formant un nuage orographique, et continue sa montée mais perd au fur et à mesure de son humidité sous forme de précipitation. Au sommet, la masse d’air venant du bas s’est appauvrie en humidité et a une température qui aura décru selon, d’abord l’adiabatique sèche (1°C/100m), puis moins rapidement selon la pseudo- adiabatique (0,65°C/100m) ; l’air va redescendre de l’autre côté de la montagne. Arrivée sous-le-vent, et tant que la masse d’air reste en condensation, elle va descendre selon la pseudo-adiabatique, avec formation de ce côté d’un nuage. Cette masse d’air s’étant asséchée par précipitation coté au-vent, et la température ré-augmentant, la condensation cessera à une altitude plus élevée (D) que coté au-vent. S’ensuit la compression adiabatique sèche (1°C/100m). A une altitude identique la température sous le vent du relief est plus élevée que coté au-vent. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 42  BPC Météorologie - Aérologie c- Le petit effet de Foehn : C’est le cas où en s’élevant, au vent de la montagne, la masse d’air, qui se refroidit, selon le gradient de l’adiabatique sèche (1°C/100m), atteint son point de condensation à l’altitude C, forme un nuage et poursuit sa montée en se refroidissant selon l’adiabatique humide (0,65°C/100m), mais … ne provoque pas de pluie. La masse d’air et son nuage passent sous le vent de la montagne et descend la pente selon le même gradient humide, au niveau C la masse d’air a retrouvé la même température. C’est la fin de la condensation, on passe à l’état de vaporisation, le nuage se dissipe, l’air poursuit sa descente avec une élévation de température, selon l’adiabatique sèche (1°C / 100m). De part et d’autre de la montagne, les températures qui ont suivi les adiabatiques sont les mêmes aux mêmes niveaux. Conséquence pour le vol libre  La masse sous le vent est turbulente.  Présence d’un trou de Foehn ou ‘brèche de Foehn’ (trouée de bleu dans la couverture nuageuse) et de lenticulaires. d- Système ondulatoire accompagnant le Foehn : Les ondes se forment quand le vent fort est perpendiculaire au relief, que l’air est stable et que le vent se renforce en altitude. Longueur d’onde 3 à 15 km ascendances : max 10m/s ondulatoire : laminaire sous-ondulatoire : turbulent. On repère la couche ondulatoire à écoulement laminaire, par les lenticulaires lisses et réguliers ; en dessous de ces nuages, c’est la couche sous-ondulatoire, turbulente (rotors Cu + Sc). En règle générale, il ne faut pas voler sous le vent du massif qui génère le Foehn sur une distance au-delà de plusieurs dizaines de kilomètres. BPC PP / delta : préparation à l'écrit / intégral 43  BPC Météorologie - Aérologie e- La couche inférieure sous-ondulatoire : Dans la couche inférieure sous-ondulatoire apparaissent des rotors à axe horizontal, assez stables, fournissant de fortes ascendances dans leur partie montante, parfois coiffés de nuages orographiques à l’aspect déchiqueté (nuages de rotors) Le Foehn est particulièrement piégeux : peu de vent au déco et à l’atterro, ….lessiveuse en vol. Bonus Q6 : Axes rotors et rouleaux. (chapitre Suppléments) 7- Décrivez les différents étages de la troposphère et les nuages associés. Sommaire des éléments de réponse : a) La troposphère, ses limites, d) Familles de nuages, b) Les limites standards de température, e) Les nuages par étages, c) Classes de nuages des étages de la troposphère, f) Les nuages particuliers Cb Ns, Lenticulaires. a- La troposphère, ses limites : La troposphère est la première couche de l’atmosphère et s’étend de la mer niveau 0 à une hauteur moyenne de 12000m, cette hauteur varie (8 à 18 km) avec la saison et la latitude Elle est plus épaisse à l’équateur qu’aux pôles. La tropopause est sa limite avec la stratosphère, la température y est de -56°C La troposphère contient 80% de la masse d’air de l’atmosphère et la majorité de la vapeur d’eau. La stratosphère qui la couvre voit d’abord sa température se maintenir puis croitre, constituant ainsi un couvercle à tout développement nuageux de la troposphère. b- Les limites standards de température : Atmosphère standard (OACI) Classes de nuages des étages de la troposphère : Etage altitude Préfixe Stables : Stratiformes Instables : Cumuliformes Cirrus Cirro-cumulus Cumulonim