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III. Le vol plané

          A. Le vol à voile

1. le principe du vol à voile

Le principe du vol à voile est d'utiliser les courants ascendants de l'air pour se laisser porter et gagner en altitude. L'avantage de ce type de vol est que cela ne nécessite aucune dépense d'énergie.

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2. les flux ascendants

a. des flux thermiques

 

Les flux thermiques sont une conséquence directe des propriétés thermodynamiques de l'air  : l'air chaud monte et l'air froid descend. Dans l’atmosphère, il se crée des courants ascendants ou descendants. Il sont engendrés par diverses variables telles que l'heure de la journée, la couverture nuageuse qui filtre certains rayons solaires, mais aussi la couleur et la matière du sol qui permettent d'absorber ou de réfléchir une partie de l’énergie solaire reçue. Les écoles d'aviation apprennent aux pilotes de planeur à reconnaître visuellement les zones d'ascendances thermiques au fait que ce flux chaud transporte l'humidité présente au niveau du sol. Il se crée donc en altitude un nuage de type cumulus.

b. des flux orographiques

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Ce terme permet de désigner les flux d'airs générées par le relief  : les reliefs représentent des obstacles pour les vents dont la trajectoire est alors déformée.

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Par suite de cette déformation, dans certaines conditions de vent, l'élasticité de l'air provoque une répétition de ce flux déformé. Cette répétition est appelée Onde. A condition de sortir du courant pendant la phase descendante et de n'y retourner qu'à la phase ascendante suivante, l'oiseau comme le planeur peuvent alors passer d'une onde à l'autre pour profiter de plusieurs ascendances successives.

c. l'utilisation de ces flux.

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En se laissant porter par un courant ascendant, l'oiseau peut gagner de l'altitude sans effort, à condition de rester dans la colonne d'air montant. C'est pourquoi on peut observer le vol de circulaire de certains oiseaux en phase de vol à voile.

Les pilotes de planeur et de deltaplane utilisent ces mêmes principes pour rester en l'air longtemps. Alors qu'ils perdent progressivement de l'altitude pendant la phase de vol plané, ils passent d'une ascendance à l'autre pour regagner de l'altitude et ainsi prolonger leur vol.

On notera le danger à utiliser les flux orographiques : en effet, le relief et les vents n'étant pas toujours lisses, il peut se produire le long des parois des effets inverses au phénomène général ascendant : c'est ainsi que meurent malheureusement chaque année des dizaines de pratiquants de deltaplane ou de parapente.

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d. le cas particulier de l'albatros

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Cet oiseau des mers australes a la particularité de pouvoir voler pendant des jours sans jamais se poser. Des albatros que des scientifiques avaient équipés de GPS ont ainsi été observés effectuant un tour du monde en 46 jours!

Cet oiseau dont l'envergure peut atteindre 3,50 m, alterne en effet extrêmement régulièrement des piqués et des remontées, s'aidant des courants d'air ascendants. Mais sur les mers du sud, ces courants ascendants ne sont pas d'origine thermique mais de type orographique : il s'agit  des courants d'onde provoqués par les hautes vagues de ces mers (les marins du Vendée Globe relatent des vagues de 3 à 4 mètres par temps calme et de plus de 8 mètres en cas de coup de vent!)

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3. des ailes spécifiques

a. surface des ailes pour faire prise au vent

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Afin de pouvoir être porté par les flux d'air il est important d'opposer à ce flux d'air une surface de voilure importante.

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C'est pourquoi on constate que tous les oiseaux qui pratiquent le vol à voile sont des oiseaux de grande envergure et de grande surface alaire.

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A titre d'exemple, on pourra citer le vautour à tête blanche qui a une surface alaire de plus d'1 m². L'aigle royal et l'albatros ont eux une surface de 0.6 m².

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b. des ailes allongées

 

Par ailleurs, nous avons vu que, dans le vol à voile, si les ailes restaient quasiment fixes, l'oiseau ou le planeur devaient être en mesure de voler de façon circulaire afin de rester dans une colonne d'air montante (cas d'une ascendance thermique).

Cette capacité à tourner est assurée par la grande envergure de ces oiseaux : en inclinant très légèrement une des ailes, il produit une rotation tout en gardant la prise au courant d'air. L'éloignement du bout des ailes permet une efficacité de cette rotation avec peu d'inclinaison de l'aile grâce à l'effet de levier.

C'est pourquoi, à surface d'aile égale, les oiseaux pratiquant le vol à voile ont une envergure plus grande et une plus faible largeur.

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Cette configuration a de nombreux avantages : 

  • pouvoir tourner avec peu d'inclinaison des ailes

  • limiter les turbulences

  • garder la rigidité de l'aile grâce aux os et nécessiter moins de muscles (les muscles étant plus lourds que les os)

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Cette configuration d'ailes a été copiée quasiment à l'identique  par l'homme dans la conception des planeurs.

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