24 novembre 2013 ~ 0 Commentaire

La boucle (par Claude Lelaie)

La boucle ou looping, est l’une des figures de base de la voltige. Avant d’étudier la technique d’exécution il est important de regarder quels sont les paramètres qui interviennent sur la forme de la trajectoire. En effet, bien que la trajectoire idéale soit un cercle, nous allons voir que le respect de cette condition n’est pas aussi simple qu’il peut le paraître.

ETUDE DE LA TRAJECTOIRE

Les lecteurs qui ne souhaitent pas entrer dans le détail de l’étude de la trajectoire pourront se reporter directement au paragraphe : « Conclusions sur la trajectoire ».

Forces appliquées

Les forces appliquées à l’avion sont les suivantes :

- La résultante aérodynamique qui se décompose en traînée sur l’axe de la vitesse et portance sur un axe perpendiculaire à la vitesse.

- Le poids mg (m étant la masse et g l’accélération de la pesanteur) dirigé selon la verticale locale.

-La traction du moteur que l’on supposera pour simplifier dirigée selon l’axe de la vitesse.

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La résultante de ces forces se décompose en une composante parallèle à la vitesse, dont le sens détermine l’augmentation ou la diminution de vitesse et une autre composante perpendiculaire. C’est cette dernière force qui incurve la trajectoire. Elle est égale à m(V2/R) m étant la masse de l’avion, V sa vitesse et R le rayon de l’évolution.

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Evolution du facteur de charge pendant la boucle

Nous allons dans ce paragraphe nous intéresser à l’évolution du facteur de charge lors d’une boucle parfaitement circulaire (évolution à rayon constant). Appelons γ la pente de la trajectoire . γ est l’angle entre l’horizontale et la direction de la vitesse (vecteur vitesse).

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En palier γ=0 et la pente est comptée positive si la vitesse est dirigée vers le haut.

La relation qui relie le facteur de charge, la pente, la vitesse et le rayon de l’évolution est la suivante

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Intéressons nous maintenant aux facteurs de charge au départ et au sommet de la boucle. Nous allons noter Vi et ni, la vitesse et le facteur de charge initiaux et Vs et ns les mêmes paramètres au sommet de la boucle. Les conditions au départ = vitesse et facteur de charge, étant fixées par le pilote, et la vitesse au sommet étant déterminée par les performances, on peut calculer le facteur de charge au sommet tel que la boucle soit parfaitement circulaire. La formule précédente permet d’obtenir la relation reliant ces différents paramètres

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Exemple: Prenons un CAP 10 pour lequel la vitesse initiale est de 230 km/h et le facteur de charge de 4. Si l’on admet que la vitesse au sommet est de l’ordre de llO km/h, le facteur de charge doit être de – 0,25.

Si l’on prend initialement un facteur de charge plus important, la vitesse au sommet sera supérieure car le rayon de la boucle sera plus faible, et la formule ci-dessus montre que le facteur de charge au sommet pourra être nettement supérieur. Dans l’exemple considéré, si l’on prend un facteur de charge initial de 5 au lieu de 4, le facteur de charge au sommet est légèrement positif.

Donc en admettant que la motorisation permette de faire une boucle circulaire, si le facteur de charge au départ est assez faible, il faut avoir un facteur de charge franchement négatif au sommet pour que le rayon soit constant. Si l’on ne veut pas avoir de facteurs de charge trop négatifs au sommet, on est amené à prendre des facteurs de charge importants au départ, ce qui n’est pas une bonne solution, à la fois sur le plan de la longévité de l’avion (fatigue) et de la résistance du pilote.

Si l’on augmente la vitesse initiale de la boucle, la situation . est encore moins satisfaisante. En effet, ayant une vitesse plus forte, pour un même facteur de charge, le rayon est plus élevé et la vitesse au sommet de la boucle reste du même ordre de grandeur qu’à vitesse initiale plus faible. Par conséquent, comme le rayon est plus grand, le facteur de charge devra être encore plus négatif au sommet avec encore plus de risques d’approcher le décrochage dos.

A la limite, sur le plan théorique, la meilleure solution pour faire une boucle circulaire est de choisir la vitesse minimale compa- tible avec la motorisation et de prendre initialement le facteur de charge maximal possible compte tenu des limitations structurales ou aérodynamiques (Cz maximal).

Etude des performances dans l’évolution

Sur un avion léger classique, il n’est pas possible d’avoir une symétrie parfaite entre la montée et la descente de la boucle. En effet, si l’on voulait avoir cette symétrie, il faudrait que les composantes verticales des forces soient strictement identiques en phase montante et en phase descendante, or ce n’est pas le cas.

Pour comprendre le phénomène, prenons l’exemple d’une bille qu’on lance en l’air avec une certaine vitesse initiale verticale. Supposons que cette bille ne subisse aucune force aérodynamique, la seule force appliquée étant donc le poids. Le mouvement est initialement uniformément décéléré jusqu’à atteindre une vitesse nulle, la décélération étant égale à g (l’accélération de la pesanteur). Ensuite le mouvement est uniformément accéléré et quand la bille repasse à son point de départ, elle a retrouvé la vitesse initiale, mais en sens inverse. Pour obtenir cette symétrie entre la montée et la descente, il faut que les forces appliquées soient toujours identiques, en l’occurrence, le poids, toujours dirigé vers le bas.

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Revenons au cas de l’avion effectuant une boucle parfaitement circulaire et plaçons nous en 2 endroits privilégiés de la trajectoire la verticale ascendante et la verticale descendante. La condition sur les forces pour obtenir la symétrie entre montée et descente est que la résultante de la traînée, de la traction et du poids soit la même en ces 2 points. Sur les schémas ci-dessous, on constate que le sens de la traînée et de la traction est inversé dans les 2 cas.

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Le calcul montre que pour arriver au sommet dans des conditions acceptables (vitesse suffisante en particulier), il faut que, pendant la montée, la traction soit nettement supérieure à la traînée, Ceci peut être réalisé, car d’une part le moteur est maintenu au voisinage du plein gaz et d’autre part parce que la traînée est modérée à la verticale ascendante, car la vitesse n’est pas très importante en raison des exigences sur la vitesse de départ de la figure. La résultante de la traction, de la traînée et du poids est alors une force dirigée vers le bas mais plus petite que le poids.

Si l’on admet qu’il y a symétrie, la vitesse et le facteur de charge ont la même valeur aux verticales montantes et descendantes et par conséquent les traînées sont égales mais de sens opposé. Si l’on n’a pas touché à la manette des gaz pendant l’évolution, il en est de même des tractions.

Dans ces conditions, à la verticale descendante, la résultante de la traction et de la traînée sera dirigée vers le bas et la résultante de toutes les forces sera dirigée vers le bas et plus grande que le poids.

L’accélération sur trajectoire (variation de vitesse) est proportionnelle à la résultante de toutes les forces. La résultante étant plus petite pendant la montée que pendant la descente, la diminution de vitesse pendant la montée sera plus lente que l’augmentation pendant la descente. Donc si les trajectoires de montée et de descente sont symétriques (demi cercle de même rayon), la vitesse à la fin de la descente sera beaucoup plus élevée que la vitesse au départ de la figure.

Pour maintenir un rayon constant lorsque la vitesse est plus élevée, il faut avoir un facteur de charge plus grand. Par conséquent, dans une boucle circulaire où les puissances sont identiques dans la montée et la descente, le facteur de charge à la fin doit être nettement supérieur (de l’ordre de 2 g à titre indicatif) à celui du départ qui est lui même élevé, compte tenu de ce qui a été dit précédemment et on voit donc que dans ces conditions, on peut facilement dépasser les limites structurales.

L’une des solutions pour maintenir la symétrie est de réduire pendant la descente. Cette condition n’est pas toujours suffisante compte tenu des valeurs relatives des tractions et des traînées dans la phase ascendante. Néanmoins, elle permet de limiter très nettement le facteur de charge en fin de boucle. Par contre, cette solution a un inconvénient, c’est qu’elle minimise le gain d’énergie que l’on pourrait espérer.

En conclusion, même lorsque sur le plan de la motorisation l’exécution de la partie ascendante d’une boucle circulaire est possible, la partie descendante ne peut se faire dans de bonnes conditions qu’en réduisant franchement le moteur à partir du sommet. Il faut noter que les avions à faible allongement sur lesquels la traînée augmente rapidement avec l’incidence, lorsqu’ils ont une motorisation suffisante pour effectuer une première partie de boucle circulaire permettent plus facilement de respecter le critère de symétrie.

Conclusions sur la trajectoire de la boucle

L’étude ci-dessus montre que la réalisation d’une boucle parfaitement circulaire pose de nombreux problèmes techniques que l’on peut résumer comme suit :

-La motorisation de l’avion doit être assez importante

- La vitesse initiale doit être aussi faible que possible (compatible avec la motorisation).

- Le facteur de charge initial doit être le plus grand possible, c’est-à dire que l’on doit pratiquement se placer au voisinage du Cz max ou près de la limite structurale de l’avion. Ceci implique donc de travailler à des facteurs de charge élevés qui fatiguent la structure et donc diminuent sa longévité.

- Au sommet de la boucle, il est le plus souvent nécessaire de prendre des facteurs de charge assez franchement négatifs et ceci d’autant plus que la vitesse initiale est importante et le facteur de charge de départ faible, ou que l’avion est peu motorisé. A la limite, il peut être impossible d’effectuer la figure parfaitement circulaire car il faudrait avoir des Cz supérieurs en valeur absolue au Cz de décrochage dos dans cette phase.

- En admettant qu’il ait été possible de faire une première partie de boucle circulaire, si l’on ne réduit pas dans la deuxième partie, la vitesse à la fin est considérablement plus élevée qu’au départ, ce qui implique d’avoir des facteurs de charge très élevés en bas, voire même de dépasser les limites structurales pour que la deuxième partie soit également circulaire. La solution pour limiter le facteur de charge est de diminuer les vitesses en réduisant le moteur dès le sommet de la boucle, mais ceci sera au détriment du gain d ‘énergie pendant la figure.

Ainsi sur un avion moyennement motorisé n’ayant pas une forte traînée induite, faire une boucle circulaire impose des contraintes qui peuvent être acceptables lorsque la manoeuvre est exceptionnelle, par exemple lors de présentations en vol, mais qui ne sont pas satisfaisantes pour des exécutions en école car elles conduisent à approcher à chaque figure les limites structurales, à augmenter la sévérité des cycles de fatigue de la structure, et à diminuer les marges de sécurité dans la mesure où l’on s’approche du décrochage ventre lors de la phase initiale et du décrochage dos au sommet de la boucle.

Il faut également remarquer que l’exécution d’une boucle parfaitement circulaire peut avoir certains inconvénients, dans la mesure où l’on n’est plus complètement maître de la vitesse en bas de la figure, sinon par le biais de la réduction ou au contraire de l’augmentation de puissance dans la descente. Dans certains cas, il peut être nécessaire d’avoir des vitesses très importantes en bas de la boucle pour enchaîner une figure différente. Par conséquent dans ce cas, il faut abandonner le choix d’une trajectoire circulaire pour augmenter le rayon en perdant un peu d’altitude de façon à avoir la vitesse souhaitée. La décision de modifier le rayon doit être prise avant la verticale car c’est en ce point que l’accélération sur trajectoire est la plus importante (composante du poids maximale sur l ‘axe de la vitesse) et c’est donc dans la phase verticale qu’il y aura le maximum de possibilités d’action sur la vitesse de sortie.

Par ailleurs, il n’est pas évident que sur un avion léger moyennement motorisé, une boucle parfaitement circulaire soit particulièrement esthétique pour la raison suivante : si les conditions sur le rayon imposent d’avoir un facteur de charge assez franchement négatif au sommet, la vitesse de l’avion sur sa trajectoire étant peu élevée, la vitesse angulaire sera très faible. Ainsi, le spectateur au sol aura l’impression que l’avion s ‘arrête pratiquement sur le dos, ce qui n’est pas satisfaisant. Il est donc préférable de maintenir une cadence suffi- sante qui permet de montrer que la figure se poursuit. Il ne faut d’ailleurs pas se faire d’illusion, aucun spectateur au sol ne peut être capable sans instrument particulier de vérifier qu’une boucle est parfaitement circulaire, et il y a tout intérêt à tenir compte des illusions d’optique comme celle qui vient d’être signalée.

Par conséquent, la boucle que nous allons viser de faire sera telle que le rayon au sommet soit légèrement plus petit que dans la partie inférieure,comme le montre le schéma. Au cours d’une telle bouèle, l’avion aura avancé dans le sens de sa vitesse initiale. Il faudra toutefois veiller à ne pas voir des rayons trop faibles au sommet, qui rendraient la figure peu esthétique.

D’autre part la figure sera exécutée en évitant de réduire dans la phase finale, ce qui minimisera la perte d’énergie et permettra éventuellement d’en gagner.

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Une telle technique d’exécution de la boucle permet de réduire le facteur de charge initial, donc de limiter les contraintes dans la structure, de diminuer la fatigue du pilote et de s’éloigner du décrochage. Elle permet également dans certains cas de minimiser le risque de décrochage dos au sommet de la boucle.

TECHNIQUE D’EXECUTION DE LA BOUCLE

Utilisation de la profondeur

La profondeur est bien entendu la commande primordiale dans l’exécution de la boucle, puisque de son dosage va dépendre la courbure de la trajectoire.

Du point de vue de l’action sur la profondeur, la boucle peut être décomposée en 3 parties. La première partie va jusqu’au point où l’on a dépassé la verticale ascendante de 45° environ. La seconde partie comprend le sommet, et la 3ème la ressource pour le retour en palier ventre.

Dans le premier quart d’une boucle parfaitement circulaire, les calculs de trajectoire montrent que

- Le coefficient de portance Cz doit rester sensiblement constant, ce qui implique une position sensiblement fixe de la profondeur.

- Le facteur de charge diminue régulièrement, en même temps que la vitesse.

Dans la première partie de la boucle que nous visons de faire, le rayon de courbure va diminuer progressivement. Par conséquent :

- Le coefficient de portance doit augmenter légèrement, ce qui nécessite d’amplifier l’action sur la profondeur avec un très léger recul du manche. Il faut noter que ce déplacement de manche n’est pratiquement pas visible; le pilote doit avoir l’impression de maintenir fermement l’action sur la profondeur pendant le premier quart de la boucle.

- Le facteur de charge doit diminuer moins vite que dans la boucle circulaire. En pratique il reste constant pendant la ressource initiale et ne commencera à décroître qu’à l’approche de la verticale.

Nous avons vu qu’au sommet de la boucle, le facteur de charge doit être de l’ordre de O, voire très légèrement négatif. La vitesse de l’avion au sommet étant faible, pour obtenir un tel facteur de charge, il faudra avoir une action relativement franche à pousser sur la profondeur. Au moment où l’avion arrive approximativement en position 3/4 dos avant d’avoir atteint le sommet, il doit donc y avoir une transition assez rapide de l’action sur la profondeur du cabré vers le piqué. Cette action doit être assez franche, mais progressive. On peut pratiquement admettre que la transition doit commencer au moment où le pilote, en rejetant la tête en arrière pour voir l’horizon derrière lui, commence à 1′apercevoir.

Cette action à pousser doit se poursuivre pendant la descente jusqu’à ce que la pente soit de l ‘ordre de 30°.

A partir de ce point, débute la 3ème partie de la boucle. Dans cette partie, il faut bien entendu effectuer la transition inverse de la phase ascendante. Par conséquent, la pression à pousser sur la profondeur doit être relâchée très progressivement et devenir une action à tirer de plus en plus franche au fur et à mesure de la descente de l’avion. Dans la phase finale de la ressource, le pilote doit très nettement ressentir l’augmentation des efforts à tirer. Bien entendu, le facteur de charge croît de manière continue.

A partir de la verticale descendante il faut déjà s’intéresser à la figure que l’on va effectuer après la boucle et qui va conditionner la conduite de la fin de l’évolution. Selon la figure qui va suivre, il faudra avoir une vitesse plus ou moins importante et si l’on veut éviter des cassures trop nettes de la trajectoire, il faut « viser » cette vitesse dès l’instant où l’on passe la verticale. En effet, comme nous l’avons vu au paragraphe 1.4., c’est au passage de la verticale que l’accélération sur trajectoire est la plus rapide, et donc qu’il sera le plus facile d’agir sur la vitesse à la sortie de la figure en serrant ou desserrant la ressource.

Pour un débutant qui étudie la boucle, la bonne solution est de retrouver la vitesse initiale du début de boucle. Il faut également essayer d’obtenir cette vitesse avec un rayon de courbure de la trajectoire sensiblement symétrique de celui obtenu au départ, ce qui impose pratiquement d’avoir un facteur de charge identique. Ainsi, si la boucle est débutée avec un facteur de charge de 4, il faudra sensiblement retrouver ce facteur de charge à la sortie.

Si la vitesse nécessaire à l’exécution de la figure suivante est élevée, il faudra réduire l’action à tirer sur la profondeur ce qui augmentera le rayon de courbure. La boucle se terminera donc à une altitude un peu plus faible que dans le cas précédent et donc avec une vitesse supérieure. Bien entendu, dans le cas où elle doit être enchaînée avec une figure à faible vitesse initiale, il faudra à partir de la verticale,serrer un peu plus la ressource (éventuellement en réduisant le moteur).

La figure ci-dessous résume ce qui vient d’être dit concernant l’action de la profondeur dans la boucle. Bien entendu, il faut faire une adaptation pour chaque type d’avion compte tenu de ses caractéristiques, car il est bien évident que sur un avion ayant une très forte motorisation, la vitesse au sommet est plus élevée que sur un avion à motorisation plus faible et que l’action sur la profondeur doit être légèrement différente.

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Parmi les fautes les plus courantes concernant l’utilisation de la profondeur, on peut citer :

- Un maintien insuffisant du facteur facteur de de charge pendant la trop phase ascendante qui conduit l’avion à prendre beaucoup d’altitude, au détriment de la vitesse.

- Une action à pousser trop tardive ~u insuffisante qui donne un rayon de courbure au sommet de la boucle trop petit et une figure inesthétique.

- Au contraire une action à pousser trop franche ou trop précoce; dans ce cas la vitesse risque de chuter avec une assiette à cabrer encore importante. Il y a un risque de décrochage dos.

- Une transition du piqué vers le cabré trop rapide au début de la phase descendante donnant un rayon trop faible et conduisant en général à des vitesses insuffisantes en fin de figure.

- Une action à tirer insuffisante dans la phase finale de la boucle conduisant à prendre beaucoup de vitesse et avoir un rayon de courbure trop grand et donc une fin de figure dissymétrique par rapport au début.

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Utilisation du gauchissement

Le gauchissement doit être utilisé de façon à maintenir l’inclinaison nulle en permanence. Si ceci n’est pas parfaitement réalisé, l’avion va désaxer dans la boucle et en particulier dès le sommet, on pourra constater que la trajectoire et le fuselage ne sont plus du tout parallèles à l’axe d’évolution.

En effet, le fait d’incliner l’avion donne une composante horizontale à la portance et donc créé une courbure de la trajectoire du côté où l’avion est incliné. Cette courbure parasite se fait sentir tout au long de l’évolution, au moins tant que l’inclinaison est maintenue.

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Il n’est pas toujours très facile de contrôler l’inclinaison dans toutes les phases de la boucle. Il faut absolument s’assurer au début de la ressource que les ailes sont bien horizontales et le restent tant qu’il est possible de voir l’horizon devant ou sur les côtés. Il faut ensuite contrôler, lorsque l’avion arrive progressivement en position dos et qu’il est possible de voir l’horizon dans la partie supérieure de la verrière, que l’inclinaison est bien nulle. A partir du sommet, il est facile de voir en dessous l’axe d’évolution et par conséquent, le maintien de l’inclinaison nulle ne comporte aucune difficulté.

Les avions biplaces côte à côte posent en général un problème. En effet, sur un tel type d’avion, les pilotes ont fréquemment tendance à s’incliner du côté où ils se trouvent. Ceci est très net sur CAP 10 où on constate que les pilotes débutants ont très souvent tendance à être inclinés à gauche pendant la phase initiale de la boucle. Sur cet avion, ceci peut être aggravé par le fait que l’articulation du pied de manche n’est pas rigoureusement dans l’axe de symétrie du pilote et se trouve légèrement déportée vers la droite (pour le pilote de gauche). Par conséquent, en tirant sur le manche, le pilote peut induire une légère action du gauchissement vers la gauche. Il est difficile de séparer l’influence relative de ces 2 causes et il est probable qu’elles contribuent toutes les 2 au désaxe. En conclusion, sur un biplace côte à côte, il faut être particulièrement vigilant dans le contrôle de l’inclinaison.

Utilisation de la direction

On fera l’hypothèse dans ce paragraphe que l’avion est équipé d’un moteur tournant dans le sens des aiguilles d’une montre vu du poste pilote. Dans le cas où le sens de rotation serait inversé, il faudrait bien entendu inverser gauche et droit dans le texte.

La direction doit être utilisée pour maintenir le dérapage nul. La position de la direction en début de figure va dépendre des caracté- ristiques des effets moteurs et va donc varier d’un avion à l’autre. Si, comme sur le CAP 10, la vitesse de départ de la figure, est assez proche de la vitesse de croisière, l’avion étant réglé de telle sorte que le dérapage soit nul, dans ce cas de vol, il n’y aura pas à agir sur la direction en début de figure.

Pour un avion moins motorisé qui aura une vitesse de départ supérieure à la vitesse de croisière, il faudra un léger braquage de direction à gauche.

Au sommet de la boucle, l’action peut être très variable d’un avion à l’autre. Il est possible par exemple de rencontrer des avions où des effets moteurs identiques à ceux du vol ventre sont prédominants ; dans ce cas, il faut braquer la direction à droite et ce braquage devra être progressif, au fur et à mesure de la diminution de vitesse. Sur d’autres avions, les effets moteurs sont différents en vol stabilisé sur le ventre et sur le dos (CAP 10 par exemple). Dans ce cas, le sens du braquage de direction nécessaire au sommet de la boucle n’est pas évident et dépend de l’importance relative des différents effets du moteur. Sur le CAP 10, on constate pratiquement qu’au sommet de la boucle il suffit de maintenir la gouverne au neutre, car les effets moteurs sont faibles et masqués par les corrections habituelles du pilotage.

Utilisation de la motorisation

Nous avons vu que pour effectuer une boucle parfaitement circulaire, on avait intérêt à réduire dans toute la phase descendante de la figure. En pratique, il est préférable d’accepter une trajectoire non parfaitement circulaire et de ne pas trop réduire afin, de ne pas trop perdre d’énergie, en particulier sur des avions peu motorisés. Par conséquent, dans toute la boucle, le moteur pourra rester au régime normal d’utilisation en voltige qui est généralement voisin du plein gaz, surtout sur des avions peu motorisés.

La conduite du moteur va bien entendu dépendre énormément de l’équipement de l’avion : hélice à pas fixe ou hélice à pas variable avec régulateur de régime. Dans le cas où l’avion est équipé d’un pas variable, la meilleure solution est de ne pas toucher à la manette des gaz dans toute l’évolution et d’afficher au départ les paramètres nominaux d’utilisation en voltige. La pression d’admission et le régime resteront donc constants.

Si l’avion est équipé d’une hélice à pas fixe, il faudra jouer à la main le rôle de régulateur de régime et essayer de faire l’évolution à régime constant.  Le régime évoluant dans le même sens que la vitesse, à position de manette des gaz fixe, il faudra donc mettre progressivement des gaz dans la phase ascendante et au contraire réduire dans la phase descendante. La plupart des avions de voltige ayant des hélices à pas fixe sont équipés d’une hélice à grand pas et pratiquement on se retrouve manette plein gaz avec un régime inférieur ou égal au régime choisi pour tout le sommet de la boucle.

Il est bien évident que si le pilote a mal dosé sa ressource et qu’il prend exagérément de la vitesse en descente ou qu’il veuille effectuer après la boucle une figure nécessitant une vitesse plus faible, il ne doit absolument pas hésiter à réduire en dessous du régime nominal.

Parmi les fautes courantes dans la conduite du moteur, il faut principalement citer

- Une mise de gaz trop rapide au début de la figure. De nombreux pilotes s’imaginent en effet qu’ils doivent mettre beaucoup de gaz parce que l’avion monte. En fait, au début de la figure, la vitesse est encore relativement élevée et si l’on met trop de gaz, il y a un risque de passer en surrégime, risque dépendant des caractéristiques de l’hélice et de l’avion.

- De même, après le sommet, certains pilotes ont envie de réduire parce qu’ils descendent. La vitesse étant faible, il y a au contraire intérêt à garder beaucoup de gaz de façon à minimiser la perte d’énergie. Entre un pilote qui réduit dès le sommet de la boucle et un pilote qui réduit progressivement dans la descente, il peut y avoir une différence de plusieurs centaines de pieds sur l’altitude de sortie pour une vitesse donnée de fin de figure.

On constate donc tout l’intérêt qu’il y a à avoir une bonne conduite moteur qui d’une part « ménage la mécanique » et d’autre part, réduit les pertes d’altitude dans les figures .

Visualisation

Pour conduire au mieux la figure, il est essentiel de savoir où il faut regarder. Mis à part un contrôle instrumental au départ de la boucle, qui consiste à vérifier que la vitesse est correcte, que la bille est au milieu et un contrôle du facteur de charge au tout début , toute la boucle doit être effectuée en regardant à l’extérieur.

Dans la phase initiale, il est fondamental de contrôler l’inclinaison. Par conséquent, il faudra regarder l’horizon droit devant, puis, dès que le capot moteur le masquera, l’observer sur les côtés, et ceci aussi longtemps que possible.

A la verticale, il peut être intéressant de vérifier que les 2 ailes sont à la même hauteur et éventuellement de corriger à la direction. Ceci exige un mouvement de tête assez rapide qui, certes, peut améliorer l’exécution de la figure mais qui finalement pose beaucoup de problèmes aux débutants en leur donnant un surcroit de charge de travail. Par conséquent, ce contrôle à la verticale peut être réservé aux pilotes déjà confirmés.

Dès que le pilote a perdu de vue l’horizon devant lui ou sur le côté (en supposant qu’il ne fasse pas le contr ôle à la ver ticale), il doit rejeter la tête en arrière pour regarder derrière lui le plus loin possible. Dès qu’il aperçoit l’horizon il doit immédiatement contrôler qu’il est bien à inclinaison nulle et dans le cas contraire, corriger. Ensuite, il doit estimer son assiette longitudinale sur le dos afin de contrôler son action sur la profondeur.

A partir du moment où l’avion est sur le dos, le contrôle ne pose plus de problème, puisque le pilote voit son axe en dessous de lui et les corrections deviennent donc très faciles.

Paramètres de départ

Cas général

Les paramètres d’entrée de la figure dépendent bien entendu de la masse (donc du nombre de pilotes) et de l’ altitude d’ évolution. Les conditions au départ vont être fixées en particulier par la motorisation. Sur un avion ayant une hélice à pas variable, il suffit pour l’étude de la boucle de se choisir des paramètres : pression d’admission et régime,tels qu’il n ‘y ait pas de perte d’altitude dans l’exécution de la figure. Si l’hélice est à pas fixe, il est bon, pour les pilotes débutants, de choisir un régime tel qu’il existe une marge suffi sant e avec le régime maximal afin de se protéger des risques de surrégime. En effet, la boucle est souvent la première figure dans le plan vertical étudiée par les pilotes et par conséquent, une mauvaise conduite moteur n ‘ est pas à exclure. Le régime doit donc êtr e un compromis entre la protection contre les surrégimes et une puissance suffisante pour ne pas perdre trop d’altitude.

Cas du CAP 10

Sur le CAP 10, à basse altitude, on peut prendre des régimes de 2300 – 2400 t/mn qui assurent une bonne protection du moteur. Si la voltige s’effectue au-dessus de 3000 ft, on peut viser de maintenir un régime de l’ordre de 2400- 2500 t/mn. La vitesse de départ de la figure peut être fixée vers 230 km/h à basse altitude en biplace et 240 km/h à une altitude plus élevée. Pour l’avion en monoplace, il est possible de diminuer ces vitesses de 10 km/h sans que cela soit une obligation. Dans tous les cas, le maintien d’un facteur de charge de 4 dans le premier quart de la boucle doit assurer un passage au sommet dans de bonnes conditions.

INFLUENCE DU VENT

L’étude de la trajectoire du paragraphe 1 a été faite en supposant que le vent était nul. Le spectateur voit évoluer l’avion par rapport à des repères sol et va observer une trajectoire différente s’il y a du vent. Il est intéressant de regarder l’influence du vent sur la trajectoire et les corrections que peut éventuellement lui apporter le pilote pour remédier aux inconvénients.

Influence du vent dans l’axe de la trajectoire

Lorsqu’il a le choix du sens pour exécuter une boucle, le pilote doit la débuter de préférence face au vent plutôt que vent arrière. En effet, vent de face, la vitesse sol en bas est plus faible que sans vent et par contre elle est plus élevée au sommet. Par conséquent, le rayon apparent diminue en bas et augmente en haut et la trajectoire se rapproche d’un cercle comme le montre les schémas ci-dessous. Vent arrière, l’effet est inversé et à la limite si le vent est très fort, le spectateur au sol peut avoir l’impression que l’avion s’arrête au sommet de la boucle, ce qui donne l’apparence d’une trajectoire à très faible rayon et n’est pas esthétique. Par ailleurs nous avons vu au paragraphe 1.4. que sans vent, l’avion avançait au cours d’une boucle. Cette avancée sera beaucoup plus importante si le vent est arrière que si le vent est de face et elle peut faire sortir du cadre d’évolutions. Il faut donc toujours de préférence effectuer les boucles vent de face, lorsque cela est possible.

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Si la boucle est attaquée vent arrière,sur un avion bien motorisé, il est possible de tricher légèrement. Pour cela, il faudra augmenter le facteur de charge de départ de façon à diminuer le rayon initial et au contraire pousser un peu plus sur la profondeur au sommet de façon à augmenter le rayon. Il faut être bien conscient du fait que cette technique n’apporte qu’un avantage très modéré.

Dans le cas d’un départ vent de face, il est inutile d’effectuer des corrections puisque la trajectoire se rapproche d’un cercle, donc de la forme idéale. Il faudrait des vents très forts pour que le trajectoire se déforme au point que le rayon au sommet devienne plus grand que celui du départ. Ce cas ne sera pas considéré ici.

Influence du vent latéral

Le vent latéral a tendance à rapprocher ou à éloigner l’avion des spectateurs. Si l’on veut évoluer dans un plan vertical, il est évident qu’il faut en permanence avoir la dérive qui permette de contrer le vent. Par conséquent, pour corriger parfaitement il faut qu’à chaque instant, en bas, à la verticale, au sommet, le nez de l’avion soit du côté du vent. En haut et en bas, le fuselage ne sera donc pas parallèle à l’axe d’évolution et à la verticale, il devra y avoir en toute rigueur une aile plus haute que l’autre. On voit donc que la manoeuvre qui permet de contrer le vent est complexe du point de vue utilisation des commandes. Il faut en effet initialement établir la dérive, braquer la direction du côté du vent pendant la phase ascendante de façon à avoir l’aile basse côté vent. A la verticale, il faut agir sur le gauchissement pour rétablir la dérive dans un sens correct au sommet. En effet sur le schéma ci-contre montrant la trajectoire de l’avion vue de dessus et la dérive nécessaire pour contrer le vent au départ et au sommet, il apparaît que pour que la dérive soit toujours correcte, il faut que dans la phase verticale, le pilote commande une rotation en roulis de l’avion avec la commande de gauchissement du côté du vent. Il en sera bien entendu de même dans la descente, où le pilote devra également commander une rotation du côté du vent pour retrouver une dérive de sens correct.

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Est-il impératif de contrer cet effet du vent ? La réponse n’est pas unique et dépend du type de manoeuvre. Si le vent de travers est faible, ou si le cadre d’évolution est suffisamment large, il n’est pas nécessaire de contrer ce vent et il n’est peut être même pas recommandé de le faire. En effet, les dérives et aile basse à la verticale sont plutôt inesthétiques et il vaut mieux s’éloigner ou se rapprocher légèrement du public si cela reste dans des tolérances acceptables plutôt que de montrer un avion qui se « tortille » pendant toute l’évolution. Dans une présentation en vol à basse altitude où les impératifs de cadrage sont nettement plus sévères, il est absolument nécessaire de contrer cet effet du vent, soit pour ne pas survoler les spectateurs, soit pour ne pas trop s’en éloigner.

En pratique, on n’utilise jamais la technique complète exposée ci-dessus, on se contente d’effectuer les corrections au gauchissement dans les verticales montantes et descendantes. En effet, l’ascension avec une aile basse pour avoir la dérive à la verticale est particulièrement inesthétique. Dans ces conditions, compte tenu du fait que l’avion s’écartera du plan d’évolution souhaité pendant la phase verticale, il faudra augmenter la dérive en bas et au sommet pour ne pas s’éloigner de ce plan. Cette technique simplifiée est à la portée d’un pilote bien entraîné.

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