Planeur

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Un planeur est un aérodyne dépourvu de moteur. La pratique du planeur est le vol à voile.

Planeur biplace ASH 25

Il s'agit d'un aéronef muni de plans sustentateurs à allongement important lui conférant un angle de plané très faible. Son pilotage s'effectue en maîtrisant les trois axes de roulis, tangage et lacet. Les planeurs peuvent être mis en l'air de trois façons différentes. La plus répandue est le remorquage par un avion dit remorqueur, la seconde moins fréquente est le treuil et enfin plus rarement, par ses propres moyens grâce à un moteur soit fixe et le plus souvent escamotable.

Sommaire

1 Éléments constitutifs principaux
2 Instruments de vol et équipements
3 Paramètres essentiels caractérisant un planeur
4 Les différents types de planeurs
5 Liste de différents planeurs
- 5.1 Les différentes catégories de planeur de compétition
6 Quelques records
7 Quel est l'état actuel de la technique ?
8 Principales technologies employée
- 8.1 Planeurs expérimentaux
9 Avions achevant leur vol en planant
10 Appareils apparentés
- 10.1 Liens externes

[modifier] Éléments constitutifs principaux

Monoplaces ou biplaces, on distingue trois parties essentielles :

La voilure :
Sa fonction est d'assurer la portance de la machine.
De 13 m à 31 m d'envergure, elle est constituée de deux ailes aussi appelées plumes qui assurent la portance. Celles-ci possèdent à leurs extrémités, sur le bord de fuite (partie arrière de l'aile), des ailerons d'inclinaison qui contrôlent l'axe de roulis.
Chaque aile est équipée d'aérofreins qui sont des dispositifs dont la fonction est d'augmenter le taux de chute de la machine. Les modèles les plus performants disposent aussi de volets de courbure, appelés parfois dispositifs hypersustentateurs, dont la fonction est d'augmenter la portance à basse vitesse et de diminuer la traînée dans les hautes vitesses.
Les recherches en aérodynamique ont fait progresser la technique et on trouve de nos jours des dispositifs de décollage et recollage de la couche limite. Vous pourrez observer sur les surfaces des profils de minuscules trous servant aujourd'hui au soufflage (ce qui permet le recollage de la couche limite) et qui demain serviront aussi à l'aspiration de cette couche limite. Ces dispositifs ont pour objectif d'améliorer les performances dans tout le domaine de vol (vitesse minimum et vitesse maximale en fonction des angles d'incidence).
Le fuselage :
Sa fonction est d'abriter le ou les pilotes, et sa liaison avec les empennages et la voilure assure la maîtrise des trois axes : lacet, roulis, tangage. Cette partie centrale cylindroconique de 6 à 10 m de long reçoit à l'avant, la cabine de pilotage et, en dessous, le train d'atterrissage. Il abrite aussi, sur les modèles à dispositif de décollage embarqué, le moteur et, dans la plupart des cas, le pylône support de l'hélice et/ou du moteur. L'ensemble de ce dispositif est escamotable afin de conserver à la machine toutes ses qualités aérodynamiques.
Les empennages :
Leur fonction est d'assurer le contrôle des axes de tangage et de lacet, et, pour l'empennage horizontal la stabilité de vol. Ils sont constitués, de nos jours, de plans verticaux et horizontaux en « T » qui portent les gouvernes de direction (gouvernail) et de profondeur aussi appelé stabilisateur. Historiquement les empennages ont aussi été disposés en croix et en « V ».

[modifier] Instruments de vol et équipements

intérieur d'une cabine de Pégase 90

En 2003 en France les dispositifs et les instruments d'aide au pilotage impératifs sont les suivants :

L'anémomètre ou « badin » en km/h
L'altimètre en m
Le variomètre (mesure la vitesse verticale) en m/s.
Le compas
La bille

Les instruments complémentaires sont les suivants :

La radio
Le calculateur de vol qui intègre les principales fonctions suivantes : altimètre, variomètre, tachymètre, géopositionnement par satellite, durée de vol, autonomie etc.
Le fil de laine
Le transpondeur sur certains appareils

Pour finir, le ou les pilotes doivent disposer d'un parachute.

[modifier] Paramètres essentiels caractérisant un planeur

Sa finesse, c’est-à-dire, en air calme, le rapport entre les distances horizontales et verticales qu’il parcourt. S’il parcoure 30km pour une perte d’altitude de 1000m (1km), il a une finesse de 30. vitesse de finesse maximale. Ce paramètre est particulièrement important pour les vols de « liaison » entre deux ascendances.

La finesse du planeur varie avec sa vitesse horizontale. Sa finesse est maximale à une vitesse horizontal déterminées.

Ce paramètre est aussi le rapport portance/traîné) (ou lift/drag L/D en anglais)

Quelques ordres de grandeur de finesses maximale :

- 20 très vielles machines (le Grunau Baby de 1931 avait une finesse de 17)
- 35 planeurs de compétition des années 60
- 45 planeurs actuels de classe standard
- 55 à 60 planeurs actuels de classe libre
Sa vitesse de finesse maximale : Ce paramètre est important lorsque le planeur doit remonter le vent (ce qui le ralentit par rapport sol et dégrade sa finesse apparente) par ou bien qu’il traverse une zone de descendances dont il a intérêt à sortir rapidement.
- 60km/h pour un planeur des années 50
- de 90 à 100km/h pour un planeur actuel
Sa polaire des vitesses : c’est la courbe liant les vitesses horizontale (en abscisse) et verticale (en ordonnée). A plus « plate » elle est, au plus le planeur conserve sa finesse lorsque sa vitesse augmente. Cette courbe reprends les deux paramètres ci-dessus (finesse max et vitesse de finesse max) mais donne une bien meilleure information sur les caractéristiques globales du planeur.
Sa vitesse de chute minimale c'est-à-dire la vitesse de descente la plus faible possible. Au plus cette vitesse est faible, au plus le planeur montera vite dans des ascendances et pourra exploiter des faibles ascendances
Sa vitesse minimale : plus lentement il peut voler, mieux il peut exploiter des ascendances étroites.
Son taux de roulis, c'est-à-dire la vitesse angulaire maximale que peut commander le pilote lorsqu’il entre ou sort de virage. Un taux de roulis important est utile pour pouvoir exploiter des ascendances étroites et/ou hachées.
Sa vitesse maximale à ne pas dépasser ; cette caractéristique ne présente d’intérêt que dans des conditions météorologiques exceptionnelles lorsque les ascendances sont fréquentes et puissantes. Elle est cruciale pour les vols de record de distances et de vitesses.

Chaque type de planeur est un compromis entre ces différents paramètres et d'autres critères comme la facilité de pilotage, un comportement sain et homogène sur toute la plage de vitesse, la protection du pilote en cas d'accident, la facilité de montage/démontage, son prix de revient, etc.

[modifier] Les différents types de planeurs

Historiquement on peut classer les différents types de fabrications de la façon suivante

Les constructions en bois et toile (anciennes).
Les constructions mixtes en bois et tubes d'acier.
Les constructions tout-métal (rares).
Les constructions en fibre de verre ou carbone et résine (contemporaines).
Les motoplaneurs à dispositif d'envol incorporé escamotable, avec un moteur à combustion ou plus récemment un moteur électrique (comme l'Antares[1]).
Les motoplaneurs dont le dispositif d'envol n'est pas escamotable servent de machine d'école, de remorquage ou de sondage météorologique. 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.

[modifier] Liste de différents planeurs

Alexander Schleicher K8 : Monoplace d'entraînement semi acrobatique. Construction en bois, toile et tubes métalliques. Premier vol en 1957. Finesse : 27 à 72Km/h; chute minimale : 0.65m/s. Plus de 1000 exemplaires furent fabriqués. Il est encore fort utilisé comme planeur d’agrément, en vol local, et a d’excellentes caractéristiques par petit temps.
ASK 13 : planeur bois et toile biplace datant des années 50. Il est encore souvent utilisé pour l'écolage de base.
ASK 21 : planeur plastique biplace largement utilisé pour l'école et le perfectionnement. C'est un des rares planeurs "certifié voltige" d'après la réglementation aéronautique française.
Pilatus B4 : planeur en aluminium fabriqué dans les années 1970 et qui a connu un fort succès en Suisse. D'une finesse d'environ 35, il est "certifié voltige".
Marianne C201B : planeur plastique biplace largement utilisé pour l'école et le perfectionnement. Ce planeur au pilotage lourd est le fruit d'une conception française ambitieuse : réaliser une machine de compétition accessible aux débutants. C'est un planeur de 18,55 m d'envergure, donné pour une finesse maximum de 40.
Pégase C101 : Planeur plastique monoplace. C'est un des planeurs de perfectionnement les plus répandus en club, voire le plus répandu.
Twin Astir G103 : planeur plastique biplace largement utilisé pour l'école et le perfectionnement.
WA30 Bijave : Planeur bois et toile a fuselage en treillis métallique entoilé . Planeur école ancien (conception années 1960) largement répandu dans les petits clubs au meme titre que l'ASK 13. Il cède petit à petit sa place aux planeurs d'école plastiques tel que l'Alliance 34, l'ASK 21 ou le twin Astir...
Il existe aussi de nombreux modèles de planeurs équipés d'un moteur (motoplaneurs) à hélice escamotable permettant au planeur de décoller par ses propres moyens. Une fois l'altitude désirée atteinte, le moteur rentre dans la poutre arrière du fuselage du planeur. Ce type de planeur est autorisé en compétitions si un enregistreur certifie que le moteur n'a pas été remis en route durant l'épreuve !)
Lange Antares 20E motoplaneur à propulsion éléctrique.
Stemme S10-VT motoplaneur bi-place en cote à cote avec le moteur positionné derrière les pilotes, et l'hélice qui se deploie par avancement du cône avant.

[modifier] Les différentes catégories de planeur de compétition

La classe "CLUB" : planeurs anciens ayant encore des performances honorables.
- Le Cirrus Standard de Schempp-Hirth ;
- Les LS1 C, D, F de Rolladen-Schneider ;
- Les Libelles de Glasflugel ;

et d'autres machines ayant plus de 20 ans d'âge.

La classe "STANDARD" : planeurs de 15m maximum d'envergure sans volets.
- Schempp-Hirth Discus 1 et ensuite 2 ;
- CentrairPégase.
La classe "COURSE".
- La famille des Ventus de Schempp-Hirth est dans la classe course (aile équipée de volets de courbure).
La classe "LIBRE".
- Les Nimbus de Schempp-Hirth forment une famille de planeurs de type grande plume ;
- L'Eta est actuellement le planeur qui présente la plus grande envergure au monde.

[modifier] Quelques records

Distance libre : 3009 km Klaus OHLMANN (D)
Distance en biplace : 1 375 km J.N. et G. HERBAUD (F) en ASH 25
Distance en ligne droite : 1 461 km H.W. GROSSE (D)
Distance sur Aller Retour : 1 646,7 km T. KNAUFF (USA)
Altitude absolue : 14 938 mètres Robert R. HARRIS (USA) le 17/02/1986, en Burkhart Grob G-102; California City, CA (USA).
Altitude absolue : 15 460 mètres S. FOSSETT (USA) et ENEVOLDSON Einar le 29/08/2006, en Glaser-Dirks DG-505 (biplace), El Calafate (Argentine); en cours d'homologation.
Vitesse sur triangle de 100 km : 249,09 km/h Horacio MIRANDA (Argentine)
Vitesse sur triangle de 1 000 km : 169 km/h H. FISCHER (D)

[modifier] Quel est l'état actuel de la technique ?

Les machines les plus performantes affichent aujourd'hui des finesses de 60 jusqu'à 70 pour le nec plus ultra (ETA) tandis que les constructeurs les plus à la pointe de la technologie, assurent être techniquement capables de produire aujourd'hui des machines de finesse 100 ce qui reste encore une frontière mythique : parcourir 100 km pour une perte d'altitude de 1 000 m. Soit, pour une journée de vol en plaine où les plafonds de l'ordre de 2 200 m ne sont pas rares, une autonomie théorique de 220 km

[modifier] Principales technologies employée

[modifier] Planeurs expérimentaux

Réalisations de l'institut allemand DFS (planeur DFS 228)

[modifier] Avions achevant leur vol en planant

Intercepteur Messerschmitt Me 163

Certains avions expérimentaux ou très spécifiques achèvent leur mission en vol plané. Bien que l’on puisse considérer que cette phase de vol permet de les classer parmi les planeurs ou les moto planeurs, il faut constater qu’ils n’ont quasi rien en commun avec les planeurs utilisés pour le vol à voile.

Parmi ces engins, on peut citer le Messerschmitt Me 163, le X-15, les corps portants et la navette spatiale.

Ces engins planent généralement encore moins bien que des avions conventionnels. Il s'agit pratiquement de « cailloux pilotables ».