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L'ASCENDANCE DE PENTE

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[La turbulence] [Le gradient de vent] [L'ascendance de pente] [Les quatre transferts d'énergie] [L'effet de Foëhn] [Le déclenchement thermique] [Stabilité et instabilité] [Le cumulus] [Les brises]

 

L'ascendance de pente ou ascendance dynamique, est ce phénomène "magique" qui permet à un parapente de monter sous vos yeux au décollage, puis de passer et repasser devant durant des heures, son pilote jouant avec le vent, ralentissant, manoeuvrant à sa guise. L'origine de ce phénomène, c'est le vent qui subit un soulèvement à sa rencontre avec la pente sous le décollage.

Les éléments nécessaires :

  • le vent météo et les différentes brises
  • un relief formant barrage à ce vent

Analyse du phénomène :

On comprendra l'ascendance de pente en analysant les composantes des vitesses du vent et celles de l'aéronef :

Vaéronef : Vitesse de l'aéronef dans la masse d'air,

Vha : Composante horizontale de la vitesse de l'aéronef dans la masse d'air,

Vva : Composante verticale de la vitesse de l'aéronef dans la masse d'air.

Vvent : Vitesse du vent par rapport au sol,

Vhv : Composante horizontale de la vitesse du vent par rapport au sol,

Vvv : Composante verticale de la vitesse du vent par rapport au sol.

Sur le schéma ci-dessus, les encadrements représentent un calcul vectoriel. On voit d'après celui-ci qu'additionner directement les vitesses du vent et de l'aéronef aboutit au même résultat qu'additionner les composantes des vitesses respectives, horizontales et verticales du vent et de l'aéronef. Dans ce cas de figure, nous avons choisi une situation plaisante, puisque le parapente avance en montant.

Ce cas favorable n'est malheureusement pas le cas systématique, comme on peut le voir ci-dessous en analysant :

L'effet sur l'altitude :

Si Vvvent < Vvaéronef, le parapente subit une perte d'altitude.

Si Vvvent >ou= Vvaéronef, il y a gain d'altitude ou altitude stable.

C'est l'aspect agrément du vol : le seul "risque", dans le premier cas, est de "faire un plouf".

L’effet sur le déplacement :

Si Vhvent < Vhaéronef, le parapente avance par rapport au sol.

Si Vhvent = Vhaéronef, le parapente "fait du surplace".

Si Vhvent > Vhaéronef, le parapente recule par rapport au sol.

C'est l'aspect sécurité du vol, qui lui nécessite une analyse préalable au décollage. Celle-ci pourra se faire :

  • en comparant la sensation de vent sur un site à ce qu'on connaît déjà
  • en utilisant un anémomètre
  • en observant les manches à air ou les autres voiles déjà en vol.

Un bon pilote commencera toujours par vérifier l'aspect sécurité en premier lieu en arrivant sur le site, pour ensuite s'intéresser à l'aspect agrément du vol, du moins s'il cherche "à tenir" pour le vol envisagé.

Le rendement :

Le rendement de l'ascendance de pente est un rapport, qui s'exprime en général en pourcentage :

Rendement de l'ascendance = Composante ascendante du vent qui la génère

Vitesse totale de vent

Il dépend de la vitesse du vent et de la forme du relief, comme exposé ci-après.

Malheureusement, le rendement de 100% qui permettrait de grimper "comme un ballon" avec des vents très faibles, n'existe sur aucune pente au monde…

Les facteurs importants pour le rendement :

L'allongement de la pente : C'est aussi un rapport, il est égal à : largeur de la pente

hauteur moyenne

Les meilleurs rendements sont obtenus avec des pentes d'allongement important. La raison est que, pour une pente d'allongement faible ou médiocre, il est tout simplement plus facile pour le vent de contourner l'obstacle plutôt que de le surmonter, ne générant ainsi aucune ascendance dynamique. Les bons rendements s'obtiennent en général avec des pentes d'allongement supérieur à 10. C'est la raison pour laquelle un terril peut générer parfois une meilleure ascendance qu'une montagne de 1000m de dénivelé :

Rendement proche de 0%

Rendement médiocre

Excellent rendement

Le vent travers : Le rendement est bien entendu idéal lorsque l'axe du vent est perpendiculaire à une pente, il baisse rapidement en cas de vent de travers :

Sur une pente à 95%, le rendement est de moitié pour 35° de déviation, sur une pente à 25%, il faut 60°.

La force du vent : Si le vent est trop fort, l'écoulement n'est plus laminaire, il y a perte d'énergie par turbulence :

Le relief de détail sur la pente : L'idéal est bien sûr un relief lisse et uniforme, toute autre forme provoque une baisse de rendement :

La perte d'énergie est provoquée par les frottements et par les obstacles.

L'onde :

Par rapport au cas de l'obstacle évoqué ci-dessus, qui est généralement néfaste pour le rendement de l'ascendance, il existe un cas particulier bien connu des pilotes de planeur, qu'il peut nous arriver de rencontrer sous une forme réduite, c'est le vol d'onde due au relief et au vent.

Dans certains cas bien particuliers (de force, d’orientation du vent par rapport à des reliefs bien placés, cela fait beaucoup de paramètres, d'où la rareté du phénomène), l'air, très légèrement comprimé à sa redescente d'un premier relief, rencontre la base d'un second relief. L'impulsion ascendante arrive alors juste au même endroit que la détente de l'air : on dit que le vent est en phase avec le relief. L'ascendance qui en résulte devient alors beaucoup plus importante que ne le permettrait le simple effet dynamique du relief, et la troisième "vague", sous le vent du relief, atteint des altitudes faramineuses : c'est en vol d'onde qu'à été établi le record de gain d'altitude en planeur : 12000m, sous le vent des monts Tatra, en ex-Tchécoslovaquie !

Le vol d'onde présente cependant quelques inconvénients majeurs pour le parapente :

  • les vitesses de vents qui le permettent sont souvent incompatibles avec la pratique du parapente,
  • les altitudes atteintes peuvent faire rêver, mais 12000m sans oxygène et à l'air libre...
  • la couche sous-ondulatoire est généralement extrêmement turbulente, avec des zones descendantes de grande ampleur elles aussi : il est possible de la traverser avec les vitesses du planeur, mais difficile de l'envisager à 40km/h avec le parapente.

Notez tout de même la présence de lenticulaires, caractéristique du phénomène : le nuage est en perpétuelle phase de formation par condensation du côté au vent, dans la phase ascendante, en même temps qu'il se désagrège en permanence par réévaporation dans la phase descendante. La présence de nuages de ce type à basse altitude indique à tout parapentiste avisé la présence de vents forts, souvent accompagnés de turbulences à basse altitude.

Un autre nuage caractéristique est le Cumulus de rotor que l'on voit ici à l'aplomb du second relief : c'est souvent le point de départ pour l'ascenseur de l'onde utilisé par les planeurs. Prière de rester au vent de ce type de nuage, bien entendu…

Les conditions d'établissement de l'onde :

Le vent : étant donnée l'ampleur du phénomène, il ne peut cette fois s'agir que de vent météo, qui est le seul à pouvoir fournir une alimentation suffisante et constante en force et en direction pour que l'onde s'organise.

Le relief : nous avons illustré notre schéma par le cas du double relief en phase, cas le plus favorable mais qui n'est pas le seul à générer de l'onde. En effet, parfois un seul relief peut suffire, à condition qu'il ait une forme appropriée, que va épouser au mieux la vague de l'onde. On s'est d'ailleurs aperçu que la forme du relief a plus d'importance sous le vent qu'au vent pour la formation d'onde.

L'atmosphère : Le fait qu'elle soit sèche ou humide influe assez peu, par contre la condition la plus importante est sa stabilité : s'il y a trop de thermiques, ceux-ci vont en effet perturber l'installation d'une onde qui ne prendra alors naissance que le soir, à l'heure où la réglementation aéronautique nous intime l'ordre de nous poser... Pour ce qui est de l'humidité, elle peut si elle est présente donner lieu à un phénomène aérologique monstrueux pour l'aviation de tourisme : un seul nuage, mais de quelques milliers de mètres d'épaisseur, s'étendant sur des centaines de kilomètres de long et de large, interdisant tout atterrissage dans la zone...

Les zones d'évolution :

On a coutume de dire, s'agissant de l'ascendance de pente, que "c'est la plus facile à exploiter, ça monte partout". Ceci est absolument faux s'agissant du vol dynamique, il faudrait dire : "ça monte partout, devant et à une certaine distance de la pente" pour être exact. Il est même relativement dangereux d'essayer de vérifier sans précautions la première phrase, car les zones d'évolution du schéma ci-dessous sont à respecter scrupuleusement si l'on veut éviter les mauvaises surprises :

On peut noter particulièrement :

  • La zone dangereuse est principalement située sous le vent, sous le niveau de la crête ; exceptée une possible zone au vent du relief, au pied de celui-ci s'il est abrupt.
  • Le trait vertical épais, qui représente une barrière à ne pas franchir à basse altitude, car si le vent est fort, on risque de reculer dans les turbulences.
  • La zone la plus intéressante du point de vue des valeurs d'ascendance est celle où les filets de vent présentent la plus grande pente : on voit qu'elle se situe en avant du relief, de plus en plus à mesure que l'on monte, comme l'indique également le schéma suivant, sur un relief doux donc sans turbulences.

Sur cette figure sont mis en évidence les éléments suivants :

  • La zone de meilleure ascendance est située au vent, en avant du relief. La ligne idéale est figurée par le trait épais : en sortie de décollage, il faut commencer par avancer pour monter à la fois plus efficacement et sans risque de passer sous le vent. Ensuite, on adoptera la technique du vol en crabe pour naviguer en restant dans la zone la plus favorable.
  • L'altitude maximum atteinte dans la meilleure zone est directement dépendante des performances de l'aile :
  • Un taux de chute minimum proche de 1m/s permettra de plafonner à environ 200m/sol,
  • Un parapente plus ancien, taux de chute 2m/s, ne montera au maximum qu'à 160m environ.
  • Un bon rapace, taux de chute 0,5m/s, restera inaccessible à 300m d'altitude !

 

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