Un
planeur
est un
aerodyne
depourvu de
moteur
, generalement de fort
allongement
, optimise pour le
vol plane
et le
vol a voile
(utilisation des courants aeriens ascendants en guise de propulsion). Les qualites principales d'un planeur de performance sont son
taux de chute
minimal (moins de
0,5
m/s
), sa
finesse maximale
(rapport entre distance parcourue et altitude perdue, qui peut depasser 60
km
pour 1 000
m
), sa
charge alaire
, qui conditionne sa finesse a vitesse plus elevee, et sa
vitesse a ne pas depasser
(jusqu'a pres de
300
km/h
).
Par conditions
aerologiques
favorables, un planeur peut rester plusieurs heures en l'air (couramment 5 a 10 heures, le
record
etant de
57
h
40
min
depuis 1954), gagner de l'altitude (1 000 a 2 000
m
en plaine, 3 000 a 5 000
m
en montagne, le record d'altitude absolu est de 22 646
m
), voler a une vitesse moyenne de 100 a pres de
300
km/h
et parcourir de grandes distances sur la campagne (300 a 1 000
km
, record de 3 009
km
en 15 heures environ sous le vent de la
cordillere des Andes
).
Un
motoplaneur
est un planeur dote d'un moteur d'appoint, escamotable ou non, permettant le decollage autonome. Quand le moteur est de faible puissance et ne permet que la poursuite du vol en l'absence d'ascendances (pour rejoindre un aerodrome), on parle de moteur et de planeur ≪ turbo ≫.
Il existe plusieurs
methodes de lancement
pour faire decoller un planeur. Excepte les decollages d'
Otto Lilienthal
qui courait face au vent dans une pente en portant son planeur, le moyen le plus ancien a ete le
sandow
qui fut detrone apres la
Seconde Guerre mondiale
par le treuil qui lui-meme fut supplante par le remorquage par un avion dit remorqueur. Le lancement par voiture est aussi possible mais cette technique tres ancienne n'est quasiment plus utilisee en France. Enfin, la derniere methode de lancement se fait grace a un moteur incorpore. On parle de motoplaneur si le groupe propulseur est fixe ou de planeur autonome si le groupe propulseur est escamotable.
Monoplaces ou biplaces, on distingue trois parties essentielles : la voilure, le fuselage et les empennages.
La fonction de la voilure est d'assurer la
portance
de la machine. De 13 a 25 metres d'
envergure
, elle est constituee de deux ailes, aussi appelees plumes, qui assurent la portance. Celles-ci possedent a leurs extremites, sur le bord de fuite (partie arriere de l'aile), des ailerons qui controlent l'inclinaison sur l'axe de roulis.
Chaque aile est equipee d'aerofreins, dispositifs dont la fonction est d'augmenter la
trainee
et donc le taux de chute de la machine, principalement lors de l'atterrissage. Les modeles les plus performants disposent aussi de volets de courbure, appeles parfois
dispositifs hypersustentateurs
, dont la fonction est d'augmenter la portance a basse vitesse lorsqu'ils sont braques en positif (vers le bas) et de diminuer la trainee s'ils sont braques en negatif (vers le haut) dans les hautes vitesses.
Les recherches en aerodynamique ont fait progresser la technique et on trouve de nos jours des dispositifs de decollage et recollage de la
couche limite
. Sur les surfaces des profils se trouvent de minuscules trous servant aujourd'hui
[Quand ?]
au soufflage (ce qui permet le recollage de la couche limite) et qui demain
[Quand ?]
serviront aussi a l'aspiration de cette couche limite. Ces dispositifs ont pour objectif d'ameliorer les performances dans tout le domaine de vol (vitesse minimale et vitesse maximale en fonction des
angles d'incidence
).
La fonction du fuselage est de porter et d'abriter le ou les pilotes et sa liaison avec les empennages et la voilure assure la maitrise des trois axes : lacet, roulis, tangage. Cette partie centrale cylindro-conique de 6 a 10 metres de long recoit a l'avant la cabine de pilotage et, en dessous, le train d'atterrissage.
Pour les modeles disposant d'un moteur, le fuselage abrite aussi ce dernier et, dans la plupart des cas, le pylone support de l'helice et/ou du moteur. L'ensemble de ce dispositif est escamotable afin de conserver a la machine toutes ses qualites aerodynamiques.
La fonction des empennages est d'assurer la stabilite et le controle sur les axes de tangage et de lacet. Ils sont constitues, de nos jours, de plans fixes verticaux et horizontaux disposes en ≪ T ≫ portant les gouvernes de direction (controle en lacet) et de profondeur (controle en tangage). Historiquement, les empennages ont aussi ete disposes en croix et en ≪ V ≫ (empennage papillon).
Un planeur peut etre range dans une remorque, qui permet alors egalement son transport.
-
La remorque fermee.
-
La remorque, porte arriere ouverte.
-
Le fuselage nu avec sa verriere.
-
Montage de la premiere aile.
-
L'aile est en place.
-
Presentation de la deuxieme aile.
-
Montage de la deuxieme aile.
Historiquement on peut classer les differents types de fabrications de la facon suivante :
- les constructions en bois et toile (anciennes) : la structure en bois est recouverte d'une toile legere ;
- les constructions mixtes en bois et tubes d'acier ;
- les constructions tout-metal, en alliage d'aluminium (rares) ;
- les constructions dites ≪ plastique ≫, en fibre de verre ou carbone et resine ; cette technique a permis d'obtenir un excellent etat de surface, d'ameliorer le respect du profil ce qui est primordial avec les profils dits ≪ laminaires ≫
[
1
]
et d'ameliorer les performances, elle est aujourd'hui la plus utilisee.
En France les dispositifs et les instruments d'aide au pilotage imperatifs sont les suivants :
- l'
anemometre
ou ≪
badin
≫ (mesure la vitesse air) en km/h ;
- l'
altimetre
(mesure l'altitude) en metres ;
- le
variometre
(mesure la vitesse verticale) en m/s ;
- le
compas
(indique le cap magnetique) ;
- la
bille
(indique la symetrie du vol).
Les instruments complementaires sont les suivants :
- la
radio
;
- le calculateur de vol qui integre les principales fonctions suivantes : altimetre, variometre, tachymetre, geopositionnement par satellite, duree de vol, autonomie,
etc.
;
- le
fil de laine
qui indique egalement la symetrie du vol ;
- le
transpondeur
sur certains appareils ;
- un dispositif anti-collision sur certains appareils (ce dispositif constitue d'un GPS et d'un emetteur a destination des autres appareils, previent le pilote en cas de trajectoire convergente). Le plus repandu de ceux-ci est le
FLARM
.
Pour finir, le ou les pilotes disposent generalement d'un
parachute
. Celui-ci est obligatoire dans certains pays, dont la France.
Chaque type de planeur est un compromis entre les performances, en particulier la finesse et la vitesse de chute, et d'autres criteres comme la facilite de pilotage, un comportement sain et homogene sur toute la plage de vitesse, la protection du pilote en cas d'accident, la facilite de montage et de demontage, son prix de revient,
etc.
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 metres (1
km
), il a une finesse de 30. Ce parametre est aussi le rapport portance/trainee (ou ≪
lift/drag ratio
≫, L/D en anglais).
- La finesse max ne varie pas avec le poids du planeur, seule la vitesse a laquelle cette finesse sera atteinte varie.
- La finesse du planeur varie avec sa vitesse sur trajectoire ; sa finesse est maximale pour un poids determine, a une vitesse determinee.
Quelques ordres de grandeur de finesses maximale
|
finesse
|
tres vieilles machines (le
Grunau Baby
de 1931 avait une finesse de 17)
|
20
|
planeurs de competition des annees 1960
|
35
|
planeurs actuels de classe standard
|
45
|
planeurs actuels de classe libre
|
55 a 60
|
Le planeur
ETA
(envergure 30
m
)
|
72
|
A titre indicatif l'oiseau le plus performant en vol a voile, l'albatros, a une finesse estimee a 20
[
2
]
.
- La vitesse de finesse maximale :
- 60
km/h
pour un planeur des annees 1950 ;
- de 90 a plus de
100
km/h
pour un planeur actuel.
- Ce parametre est tres important pour la performance, par exemple lorsque le planeur doit remonter le vent (ce qui le ralentit par rapport au sol et degrade sa finesse apparente) ou bien lorsqu’il traverse une zone de descendances dont il a interet a sortir rapidement en perdant un minimum d'altitude.
- La
polaire des vitesses
: c’est la courbe liant les vitesses horizontale (en abscisse) et verticale (en ordonnee). Plus elle est ≪ plate ≫, plus le planeur conserve une finesse elevee, donc une bonne performance, lorsque sa vitesse augmente. Cette courbe permet de determiner les deux parametres precedents (finesse maximale et vitesse de finesse maximale) et donne une information bien plus complete sur les caracteristiques globales du planeur.
- La vitesse de chute minimale, c'est-a-dire la vitesse de descente la plus faible possible. Plus cette vitesse est faible, plus le planeur montera vite dans des ascendances et pourra exploiter des faibles ascendances.
- La vitesse minimale : plus il peut voler lentement, mieux il peut exploiter des ascendances etroites. En effet, le rayon d'un virage est directement lie a la vitesse du planeur.
- La vitesse maximale a ne pas depasser ; cette caracteristique ne presente d’interet que dans des conditions meteorologiques exceptionnelles lorsque les ascendances sont frequentes et puissantes. Elle est cruciale pour les vols de record de distances et de vitesses. Celle-ci peut aller jusqu'a
300
km/h
pour les planeurs modernes.
- Le taux de
roulis
est la vitesse angulaire maximale du planeur en entree ou en sortie de virage. Un taux de roulis important est utile pour pouvoir exploiter des ascendances etroites et/ou hachees.
Les machines les plus performantes affichent aujourd'hui des finesses de 60 a 70 pour le nec plus ultra (
ETA
) tandis que les constructeurs les plus a la pointe de la technologie assurent etre techniquement capables de produire aujourd'hui des machines de finesse 100 ce qui reste encore une frontiere mythique : parcourir 100 kilometres pour une perte d'altitude de 1 000 metres. Soit, pour une journee de vol en plaine dans une zone de climat tempere, ou les plafonds de l'ordre de 2 200 metres sont frequents, une autonomie theorique de 220 kilometres
Evolution des records et des reglementations sportives
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|
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]
Certains planeurs sont equipes de reservoirs leur permettant d'emporter de l'eau pour ballaster (alourdir) le planeur (eau, parfois additionnee d'antigel si le vol risque de s'effectuer dans des conditions de basse temperature). Le but de cet emport de poids supplementaire est de decaler le domaine de haute performance du planeur vers les hautes vitesses (par exemple, la finesse maximale est obtenue a plus haute vitesse).
En effet, la finesse est maximale a un angle d'incidence donne. Si le poids est plus important, la vitesse necessaire a la sustentation sera plus importante pour cet angle d'incidence. Alourdir le planeur permet donc de decaler la polaire des vitesses vers les vitesses elevees ce qui est avantageux tant pour la vitesse dans les competitions que pour effectuer des liaisons dans des zones de descendance ou par vent de face.
L'inconvenient est une vitesse de chute minimale plus importante, obtenue a une vitesse horizontale plus importante. Il en resulte une moins bonne vitesse ascensionnelle et une difficulte accrue a exploiter des ascendances etroites.
Generalement, ce lest peut etre evacue en vol. Ceci pour deux raisons : afin d'alleger le planeur si les conditions meteorologiques conviennent mieux a une machine non ballastee et egalement pour eviter 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 augmentee ce qui est fort defavorable a un atterrissage en campagne.
Le ballastage est une technique relativement recente (apparue dans les annees 1950 et generalisee dans les annees 1970), elle evolue donc encore de nos jours, en termes de quantite d'eau embarquee ou de qualites de vol ballasts pleins.
Le poids de ballast qu'un planeur peut emporter varie :
- Breguet 901
(planeur des annees 1950) : 2 × 37 litres ;
- LS-1D
(planeur des annees 1970) : 2 × 30 litres ;
- Nimbus 4
(planeur des annees 1990) :
300
litres.
- Alexander Schleicher K8
: monoplace d'entrainement semi acrobatique. Construction en bois, toile et tubes metalliques. Premier vol en 1957. Finesse : 27 a
72
km/h
; chute minimale :
0,65
m/s
. Plus de 1 000 exemplaires furent fabriques. Il est encore fort utilise comme planeur d’agrement, en vol local, et a d’excellentes caracteristiques par petit temps.
- SZD
-24 Foka et SZD-32 Foka-5 : planeur de classe standard en bois et toile des annees 1960. Foka-4 est le seul standard a ce jour a avoir emporte (entre les mains de Jan Wroblewski) le titre de Champion du Monde en classe libre.
- Swift S1
: monoplace concu pour la
voltige
avancee.
- Pegase C101
: planeur plastique monoplace. C'est un des planeurs de perfectionnement les plus repandus en club, voire le plus repandu (en France en tout cas).
- Schweizer SGS 1-26
: planeur tres bon marche et tres robuste. Ses performances sont mediocres mais il monte bien en thermique. Il est tres utilise aux
Etats-Unis
.
- Pilatus B4
: planeur en aluminium fabrique dans les annees 1970 et qui a connu un fort succes en Suisse. D'une finesse d'environ 35, il est ≪ certifie voltige ≫.
- ASK 13
: planeur bois et toile biplace datant des annees 1960. Il est encore souvent utilise pour l'ecole de pilotage.
- SZD-9 Bocian
(Cigogne) biplace bois et toile datant des annees 1950. Toujours utilise pour l'ecolage dans l'est europeen.
- Blanik L-13
et
L-23
: planeur biplace tcheque metallique. Populaire aux Etats-Unis.
- ASK 21
: planeur plastique biplace largement utilise pour l'ecole et le perfectionnement. C'est un des rares planeurs ≪ certifies
voltige
≫ d'apres la reglementation aeronautique francaise.
- Wassmer WA-30 Bijave
: planeur bois et toile a fuselage en treillis metallique entoile. Planeur ecole ancien (conception en 1958, premier vol le
) largement repandu dans les petits clubs au meme titre que l'ASK 13. Il cede petit a petit sa place aux planeurs d'ecole plastiques tels que l'Alliance 34, l'
ASK 21
ou le
Twin Astir
…
- SZD-30-2
Puchacz (Hibou, Grand Duc) : biplace ecole. C'est l'autre planeur biplace de formation a la voltige de base.
- Fox MDM-1
: biplace pour la formation de voltige avancee, excellent aussi en solo.
- Marianne C201B
: planeur plastique biplace largement utilise pour l'ecole et le perfectionnement. Ce planeur au pilotage lourd est le fruit d'une conception francaise ambitieuse : realiser une machine de competition accessible aux debutants. C'est un planeur de 18,55 metres d'envergure, donne pour une
finesse
maximale de 40.
- Grob
≪ Twin Astir ≫ G103 : planeur plastique biplace largement utilise pour l'ecole et le perfectionnement.
- Schweizer SGS 2-33
: planeur constitue de tubes d'acier recouverts de toile. Il est tres robuste et est largement utilise en ecole debutants aux
Etats-Unis
.
C'est souvent la premiere machine qu'un pilote d'avion ou de planeur ait pilote. En vol libre le planeur est regle pour une vitesse de vol. En pilotage radio-commande, le pilote peut faire evoluer son planeur comme s'il etait a bord. Il existe des planeurs de debut ≪ deux axes ≫ se contentant d'une radio a deux voies (profondeur et direction). Dans ce cas, c'est le braquage de la direction qui entraine du roulis induit pour obtenir le virage. Les planeurs plus evolues disposent d'un pilotage classique sur trois axes (tangage, roulis, lacet) et parfois d'une commande d'aerofreins ou de mixage sur deux axes : roulis et lacet, ou d'autres possibilites.
Il s'agit d'aeronefs pilotes par des gouvernes sur les trois axes. Ils entrent dans la categorie des planeurs ultra-legers. Le pilote porte la machine; le decollage s'effectue en courant sur une pente, un manche a balai auxiliaire permettant le controle de la gouverne de direction. Une fois l'engin en vol, le pilote rentre les jambes dans le carenage et utilise un palonnier classique.
Ils sont adaptes au vol de pente et au vol thermique. Leur faible vitesse leur confere la possibilite d'exploiter de petites ascendances. Certains modeles ont un diametre de spirale de 60 metres seulement
[
3
]
.
Les performances de quelques modeles sont les suivantes :
- ULF 1 (1977) : Finesse de 16 a
55
km/h
et une chute minimale de
0,8
m/s
[
4
]
;
- Swift (2007) : de type aile volante, ultra leger, a decollage a pieds ou a moteur, dont l'aile en fleche (apparentee aux ailes Horten) est equipee de derives a gouvernes de bout d'ailes, son pilotage se faisant sur 3 axes sur les dernieres versions legeres (sur 2 axes auparavant)
[
5
]
. Finesse de 27 a
75
km/h
, VNE de
120
km/h
et une chute minimale de
0,6
m/s
[
6
]
. Signalons un record de distance de 777
km
etabli sur Swift par Manfred Ruhmer a Zapata au Texas ;
- Archaeopteryx
[
7
]
(2007) : Finesse 28 a
55
km/h
, vitesse de decrochage de 30 a
35
km/h
selon la charge alaire, VNE de
130
km/h
et une chute minimale de 0,44 a
0,51
m/s
selon la charge alaire
[
3
]
;
- Carbon Dragon (construction amateur).
Ce sont des planeurs tres simples, bon marche et legers qui peuvent decoller simplement en roulant dans une pente et aussi par les autres moyens connus pour mettre des planeurs en l'air (tracte par un
ULM
ou un avion, tracte par une voiture, au treuil, au sandow + pente)
[
8
]
.
Ce sont principalement les
ailes Fauvel
[
9
]
et ses derives comme les Marske (ailes droites et profil auto-stable, doubles gouvernails centraux), dont les performances sont, pour les modeles les plus performants, comparables a celles des planeurs de competition classiques et l'on peut y ajouter les derives des planeurs Horten comme le Swift Light (ailes en fleche, stabilite par vrillage, avec ou sans winglets-gouvernails en bout d'aile ou doubles centraux) ou encore les ailes Mitchell.
- Particularites interessantes : tres bonne stabilite, tres grande solidite
[
10
]
, vrille inconnue, decrochage tres doux voire inexistant meme en virage.
- Inconvenients de la formule : plage de centrage reduite,
hypersustentation
quasiment impossible, l'action sur la profondeur freine nettement plus l'appareil que dans le cas d'un planeur conventionnel.
Classe libre
--- Monoplaces : EB 29 --- Nimeta --- ASW 22 BL --- Nimbus 4 --- Nimbus 3 ---
--- Biplaces : Eta --- EB 28 Edition --- EB 29D --- ASH 25 --- Nimbus 4D --- Nimbus 3D ---
Classe 18 metres
--- 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 metres
--- 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 metres
--- Biplaces : Arcus --- Duo-Discus --- DG 1000/1001 --- Janus C --- TwinShark ---
Les motoplaneurs sont des planeurs equipes d'un moteur, escamotable ou non, permettant au planeur de decoller par ses propres moyens, mais capables de
voler a voile
, moteur coupe, en utilisant les courants ascendants de l'
atmosphere
. Une fois l'altitude desiree atteinte, le groupe moto-propulseur rentre dans le fuselage du planeur, ou bien les pales d'helice se replient dans ou le long du fuselage
[
11
]
. Ce type de planeur est autorise en competition si un enregistreur peut montrer que le moteur n'a pas ete remis en route durant l'epreuve.
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'ecole, de remorquage ou de sondage meteorologique.
Exemples de motoplaneurs certifies :
- Lange Antares 20E
: planeur autonome a moteur electrique ;
- Stemme S-10
-VT : planeur autonome biplace en cote-a-cote avec le moteur positionne derriere les pilotes et dont l'helice se deploie par avancement du cone avant.
Auxquels l'on peut ajouter de tres nombreux planeurs ULM, pour n'en citer que quelques-uns :
- Swift Light PAS (helice repliable sur moteur arriere) ;
- Alatus M ;
- Silent 2 ;
- Sonata ;
- Banjo ;
- Viva ;
- Taurus ;
- Test-10m Atlas.
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 competitions, il existe donc des planeurs de voltige, d'envergure moindre donc tres maniables, mais dont la finesse plus faible les rend moins aptes au
vol a voile
.
Les planeurs de debarquement sont des planeurs lourds, pouvant transporter une dizaine de soldats ou plus d'une tonne de materiel, mais le plus souvent a usage unique car detruits a l'atterrissage. Ils ont ete utilises principalement par les armees de l'
Allemagne
, l'
Union sovietique
, le
Royaume-Uni
et les
Etats-Unis
pour l'acheminement et l'
atterrissage
de
troupes aerotransportees
specialisees et d'equipements lourds vers une zone de
combat
, en particulier au cours de la
Seconde Guerre mondiale
, puis progressivement abandonnes dans les annees 1950/1960.
Certains avions experimentaux ou tres specifiques achevent leur mission en
vol plane
mais ne sont pas des planeurs capable de
vol a 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, excepte le Me 163, planent generalement moins bien que des avions conventionnels.
- Histoire du vol a voile de 1506 a nos jour
s, Eric Nessler, Les œuvres francaises, 1947
- Le vol a voile
, Gil Roy, edition Denoel, 1996
(
ISBN
2-207-24384-2
)
- Manuel du pilote de Vol a Voile,
10
e
edition
, Cepadues Editions,
(
ISBN
978-2-36493-035-3
)
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