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Plus Haut Ballasté Ou Sec?


Invité Bravo Quebec

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Invité Bravo Quebec

Peut-être pourrez-vous m'aider de l'autre coté de la mare. Je suis in vélivole montréalais, et j'ai mis le feu au poudres sur rec.aviation (forum majoritairement américain) avec la question suivante "Un même planeur, pour une même vitesse, gagnera-t-il plus de hauteur après une ressource s'il est ballasté que s'il est sec??Nous savons tous que la cinétique nous enseigne que la masse n'est pas un facteur dans l'échange é. cinétique vers é. potentielle. Cependant une forte majorité de pilotes américains sont persuadés que le planeur ballasté va nettement plus haut. J'aurais besoin de témoignages de pilotes qui ont mené des essais "rigoureux".

Bravo Québec

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Le théorème de la conservation de l'énergie ne s'applique pas trop dans ce cas pour expliquer que un planeur ballasté monte plus haut.

 

En effet, les forces de frottements sont telles que un planeur ballasté à plus d'inertie qu'un planeur non ballasté et donc montera plus haut. Si il n'y avait pas de forces de frottements, rien que en utilisant la conservation des energies, on pourrait se retrouver en orbie autour de la Terre. La pratique montre que c'est loin d'etre le cas...

 

On peut transposer le meme scénario sur la distance de freinage lors de l'atterissage. Un planeur ballasté roulera plus loin que un planeur vide.

 

Bien à vous,

Bruno

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J'aurai tendance à dire qu'il monte à la même auteur car si au

moment de la ressource Ec = 1/2 mv2 est d'autant olus grande que la masse est élevé il lui faudra depenser plus d'energie

pour grimper vu que Ep = mgh est aussi proportionelle à m.

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Je pense que l’on doit pourvoir raisonner sur le problème comme l’a fait Galilée sur le mouvement des corps en chute libre (qu’il a étudié en fait avec des plans inclinés). En fait le fait de faire une ressource revient a monter le long d’un plan incliné avec une vitesse de départ non nulle. On sait que la loi de la gravité (équivalence entre la masse inerte et la masse gravitique), nous dit que la vitesse de chute de deux corps de masse différente est rigoureusement égale (aux frottements près mais dans le cas d’un même planeur ballasté ou non ces frottements sont égaux). Donc je pense qu’un planeur ballasté devrait arriver a la même altitude qu’un planeur non ballasté. Par contre le mouvement du planeur ballasté sera plus rapide. Maintenant est ce que la différence de frottement sur l’air du a la différence d’altitude est capable d’intervenir NETTEMENT, peut être mais la le terrain semble moins solide. Quelqu’un a t’il une autre opinion sur le problème ?? Doit bien avoir un prof de physique vélivole sur le forum. C’est la réntrée apres tout…. :) Des essais en réél ont ils été fait? dites le moi rapidement, samedi je vais voler avec mon instructeur préféré et je ne sais pas si il appreciera mes experiences........

 

Patrick

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Bonjour,

 

Tout à fait d'accord avec NImbus2 :

 

:D Un peu de théorie :P

Pour un planeur de masse m,

Energie cinétique perdue lors d'une ressource : Ec = 0,5 . m . DV^2

Avec DV : diminution de vitesse lors de la ressource.

Energie potentielle gagnée lors de la ressource : Ep = m . g . Dh

Avec Dh : augmentation de la hauteur lors de la ressource.

 

En étant optimiste :) , on néglige l'effet de la trainée du planeur lors de la ressource (on sait bien qu'elle n'est pas négligeable, ça voudrait dire que le planeur peut voler horizontalement, avec une finesse infinie ... mais bon, faisons simple !)

Si on néglige la trainée :P , la conservation de l'énergie permet de dire : Ec = Ep

Donc on a : 0,5 . m . DV^2 = m . g . Dh

On simplifie par m :

0,5 . DV^2 = g . Dh

Donc le gain d'altitude lors de la ressource est :

Dh = (0,5 . DV^2)/g

Ce gain d'altitude calculé est évidemment supérieur au gain possible dans la réalité, puisque on ne peut pas réellement négliger la trainée et les pertes d'énergie qui vont avec. Et ce d'autant moins que la trainée est certainement importante à cause du facteur de charge lors de la ressource.

 

Exemple : Un planeur fait une ressource et passe de 250 km/h à 80 km/h. Soit une différence de 47 m/s

Il ne pourra pas gagner plus (et même plutôt beaucoup moins :D ) que :

Dh = (0,5 . 47^2)/ 9,81

Soit : Dh = 112 m

 

Dans tous les cas la théorie donne un gain potentiel de hauteur indépendant de la masse du planeur.

 

Alors, me direz-vous qu'est-ce qui fait la différence entre le planeur ballasté et le planeur non ballasté ? Essentiellement la vitesse d'arrivée en bas de la ressource :P On transite en général plus vite avec un planeur ballasté. Et la vitesse intervient au carré dans l'expression de la hauteur gagnée.

 

Mais tout ça, c'est éventuellement (presque) valable en air calme; la théorie d'Helmuth Reichmann dans "la course en planeur" donne des indications supplémentaires et permet d'(essayer de :D )optimiser le pilotage en vol "en dauphin".

 

Voilà, avis à ceux qui veulent faire part de leur expérience ...

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Invité BVravo Quebec

AIe.AIE. Voici que le débat est lancé de votre coté de l'étang. Vous verrez,ça peut devenir très amusant!!!De notre coté, nous avons fait le tour du débat théorique, (qui fait match égal). Cependant la majorité des "experts" affirment que le ballasté ira plus haut.Ce que nous espérons, c'est le témoignage d'un pilote qui a mené un essai rigoureux (témoin en biplace, ou trace d'encodeur). En ce qui concerne le débat, pr.parez-vous à recevoir toues sortes de théories tarabiscotées qui font intervenir des forces mystérieuses!!!!

Merci et continuons le débat.. SVP les pilotes qui ont essayé manifestez-vous!!!!

Bravo Quebec

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Tout à fait d'accord avec André pour son raisonnement. :)

Sinon, il n'y aurait plus de problemes de poids et on pourrait faire planer des veaux.

 

Mais le ballastage n'est il pas fait à la base seulement pour équilibrer le planeur!!!

On oublie trop son rôle de centrage.

Ce n'est que parallèlement qu'il permet des vitesses supérieures.

 

Il est possible que le phénomène rencontré par Bravo Quebec vienne du fait que le vélivole ne se rende pas vraiment compte des différences de vitesses selon que le planeur soit ou non ballasté.

"Un même planeur, pour une même vitesse, gagnera-t-il plus de hauteur après une ressource s'il est ballasté que s'il est sec??

Ainsi la comparaison est faussée.

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Erreur de calcul chez André !

c'est la VARIATION d'énergie qui est conservée (Delta_Ep =Delta_Ec) et donc le DV^2 de la formule se traduit par (V_initiale^2- V_finale^2).

Dans l'exemple cité, le planeur remontera de Delta_H= 220 mètres au lieu des 112 mètres !

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si maintenant on commence à faire de la physique sur planeur.net où va-t-on bordel ???

L'erreur d'André n'aura échappée à personne, bien sûr.

 

Allez je me lance (on a tjrs tort d'essayer d'être sérieux sur un forum vav, je vais encore passer pour un gland, c'est pô grave):

Le système est le planeur, le référenciel (galliléen) est la terre.

Le th de l'énergie cinétique s'applique très bien à notre cas, dans sa forme intégrée entre le point de début de la ressource et le point de fin de la ressource:

delta Ep = - delta Ec + somme des travaux des forces "irréversibles" (de frottement quoi)

avec delta Ep>0, delta EC<0, somme des travaux des forces "irréversibles" <0

 

les forces "irréversibles" sont la trainée et la portance. La portance ne travaille pas car elle est tjrs perpendiculaire à la trajectoire, par définition (elle sert juste à incurver la trajectoire vers le haut, la gueuse!)

La trainée travaille.

 

 

Puisque la masse ne joue aucun rôle sur les formules de l'Ep et de l'Ec, on l'a suffisament dit, tout le débat est de savoir si la masse influence la trainée, c'est à dire uniquement le Cx, puisque les masses se simplifient et que la vitesse est la même.

 

Jusque là je suis un peu près sur de ce que je bredouille...

 

Maintenant, tentons de trouver quel planeur a le meilleur Cx, car si le Cx d'un des deux planeurs est plus faible globalement pendant tte la ressource, il va monter plus haut. En ts cas, ça va se jouer à un quart de poil de couille entre les deux planeurs...

 

suspens

 

Pour ne pas meller le centrage à tt ça (donc l'incidence, qui influe sur le Cx) considérons que les deux planeurs ont rigoureusement le même centrage.

 

Ensuite, on sait que sur les planeurs modernes, la finesse aérodynamique augmente très légèrement avec la masse. Comme la finesse est aussi le rapport Cz/Cx, on fait l'hypothèse (foireuse?) que le Cz augmente d'un demi poil de couille pendant que le Cx diminue d'un demi poil de couille quand on augmente la masse. Donc le planeur le plus lourd aurait un Cx un peu plus faible. Donc le travail de la trainée du planeur lourd serait un peu plus faible en valeur absolue, donc le planeur le plus lourd monterait d'après l'hypothèse faite ci-dessus un tout petit poil de couille plus haut que le planeur léger d'après moi...

 

 

-un pauvre ingénieur aéronautique qui vient de passer pour un gland-

- vinch -
Heureux celui qui peut d'une aile vigoureuse
s'élancer vers les champs lumineux et sereins;
Celui dont les pensers, comme des alouettes,
Vers les cieux le matin prennent un libre essor,
-Qui plane sur la vie, et comprend sans effort
Le langage des fleurs et des choses muettes!

(Charles Baudelaire, Elévation)

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à la relecture "la masse ne joue aucun rôle" comprendre "les masses se simplifient"

- vinch -
Heureux celui qui peut d'une aile vigoureuse
s'élancer vers les champs lumineux et sereins;
Celui dont les pensers, comme des alouettes,
Vers les cieux le matin prennent un libre essor,
-Qui plane sur la vie, et comprend sans effort
Le langage des fleurs et des choses muettes!

(Charles Baudelaire, Elévation)

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En réponse à Francis:

 

Dans un système conservant l'énergie (ce serait le cas d'un planeur de finesse infinie), c'est bien l'énergie totale (énergie potentielle + énergie cinétique) qui est conservée, donc la somme de ces deux énergies est constante.

 

Ok pour mon erreur de calcul, je ferai mieux la prochaine fois !

Il aurait fallu écrire (en valeur absolue) :

variation d'énergie cinétique = variation d'énergie potentielle

0,5 . m . (Vi^2 - Vf^2) = m . g . Dh

avec Vi : vitesse initiale (avant ressource); Vf : vitesse finale (après ressource)

 

Pour l'exemple précédent, ça donne : Vi = 69,4 m/s; Vf = 22,2 m/s

Donc :

0,5 . m . (69,4^2 - 22,2^2) = m . g . Dh

Alors effectivement, Dh = 220 m

 

 

Pour essayer de compléter ce que dit Vinch :

 

La portance équilibre le poids en ligne droite stabilisée (ou presque, on raisonne avec un petit angle de plané); or le poids du planeur ballasté est le plus important, il lui faut donc plus de portance; la trainée est donc plus importante aussi !

Donc, puisque le poids influence la trainée, la masse aussi influence la trainée.

C'est le cas en vol stabilisé, alors pourquoi pas aussi lors d'une ressource ? J'ai bon, là, m'sieur l'ingénieur ?

 

:blink::huh: plus l'habitude de mener ce genre de raisonnement, moi .

 

Pour aller plus loin dans cette recherche passionnante, mais assez prise de tête, il faudrait savoir si on envisage la même trajectoire pour les deux planeurs (ballasté et non ballasté). Si on veut obtenir la même trajectoire, donc avoir la même accélération, alors la portance du planeur ballasté devra être plus importante, en effet :

(elle sert juste à incurver la trajectoire vers le haut, la gueuse!)

Plus de portance, donc aussi plus de trainée ! :(:(:( ça ne va pas dans le bon sens !

 

Peut être que dans la pratique, un planeur ballasté est en moyenne piloté dans les ressources avec les mêmes accélérations verticales qu'un planeur non ballasté ? Dans ce cas, les trajectoires ne sont pas identiques !

 

Tout ça pour dire que la comparaison "faussée" si on ne considère pas les mêmes vitesses pour les deux types de planeurs, peut aussi être faussée pour d'autres raisons; il faut forcément tenir compte d'hypothèses liées à la pratique réelle si on veut en tirer une conclusion qui soit éventuellement utile au vélivole, et qui ne se contente pas de faire plaisir au physicien !

 

J'arrête là pour ce soir, sinon ça va chauffer au point de faire mentir toutes les prévisions de convection.

 

Que le débat continue !

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Invité Marc Till

Si l'on regarde la polaire d'un planeur ballasté, par rapport au même non ballasté (au dessus de la vitesse de finesse maxi), il a un taux de chute inférieur pour la même vitesse.

 

La trajectoire sans frottement est une droite horizontale, et la trajectoire réelle est une droite d'autant plus proche de l'horizontale que la finesse est grande (ou le taux de chute, pour une même vitesse, est faible, ce qui revient au même).

 

L'écart par rapport à une trajectoire sans frottement est directement proportionnel au taux de chute instantanné (on suppose que les facteurs de charge restent faibles,ce qui n'est pas si faux que cela si on considère que l'augmentation du facteur de charge pendant la ressource est à peu près compensée par sa diminution lors du retour à une assiette normale)

 

Donc si la ressource est faite avec la même évolution de vitesse, le planeur ballasté montera plus haut.

 

Ceci dit, la différence ne devrait pas être énorme. Si on prend la polaire de l'ASW19 à 30 et 41 kg/m2 à 200 km/h, on a un taux de chute de 3m/s à 41kg/m2 et 3,5m/s à 31kg/m2. A 100km/h les deux courbes se croisent, avec un taux de chute de 0,8m/s. Le taux de chute moyen entre 100 et 200 sera donc de 1,9 m/s à 41kg/m2 et 2,15m/s à 31kg/m2. La différence est de 0,25 m/s.

 

Donc, si la ressource de 200 à 100 km/h est faite en 10 secondes, la différence de hauteur sera de 2,5 m par rapport aux 117 mètres de hauteur maximale ou environ 95 mètres si on prend en compte la traînée.

 

Difficile à apprécier à mon avis dans la réalité !

Bon sujet de discussion pour les longues soirées d'hiver !

:blink:

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Invité Jean-Pierre Héritier

:blink::huh::(

Moi, je ne suis pas convaicu par toutes ces explications.

Un planeur ballasté va traîner un peu plus lors de la ressource, mais après, durant la montée, la traînée sera la même qu'un planeur vide. Comme sa masse est plus grande, l'effet de la traînée sur la diminution de sa vitesse sera plus faible, et il montera plus haut.

Le même phénomène se retrouve à l'atterrissage, quand on pose en mono avec un biplace, il allonge moins qu'en double au moment de l'arrondi, avec la même vitesse d'approche.

Il serait néanmoins intéressant de faire un petit essai en vol...

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Pas mal tout cela. Je suis assez d'accord avec Vinch et Marc, j'ai ressorti mon manuel du pilote et en effet en fonction de la vitesse le resultat varie. Il semble que le gain d'altitude n'apparaisse que pour des vitesses assez elevées (superieure a celle ou les polaires se croisent) et de toutes manieres ce gain est assez faible. Quelqu' un a t'il fait un essai avec baro ou gps assez sensible???

 

Bons vols a tous.

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Le th de l'énergie cinétique nous dit qu'il y a conservation de

l'energie donc les deux planeurs montent à la même hauteur

théorique H0 si on ne tiens pas compte des pertes en trainée et

frottements divers

 

Si on en tient compte, les deux planeurs devraient monter 'un poil de cul plus bas que la théorie' soit H1<H0 (Dixit vinch)

 

Quel est celui des deux planeurs qui offre le plus de trainée (donc celui qui monterait le moins haut) ?

 

Le lourd ou le leger ? Bein en fait la aussi vinch donne la réponse

la finesse est le cx/cz et depend du poids du planeur et de la vitesse ...

 

Donc en fait la réponse depend aussi de la vitesse initiale :blink:

!

 

Il faudrait comparer les polaires des planeurs

A une vitesse < V0 le planeur non ballasté monte 'un poil de cul' plus haut

A une vitesse > V0 c'est e planeur ballasté qui monte plus haut

 

mais dans tous les cas ils montent à une hauteur < h0

 

Bon maintenant je vous laisse calculer V0 en superposant les

polaires des deux planeurs (la ballasté et le non ballasté) .

 

A+

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Revenons aux débuts :

si on prend 2 solides de formes et de volumes égaux, mais de poids différents, q'on les lance en l'air en même temps, y en aura-t-i un qui ira plus haut que l'autre ?

lequel ?

Justifiez vos réponses.

 

:blink:

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Invité Invité_newbie

En réponse a solides: dans le cas de deux corps de forme rigoureusement identique et de masses differentes la hauteur atteinte sera rigoureusement la même. On 'retombe' dans le cas de la demonstration de Galillee. Maintenant un planeur interagit avec l'air et son comportement varie en fonction de la vitesse( cf le croisement des polaires). La question de notre cousin Canadien demandait est ce que le planeur ballasté monte NETTEMENT plus haut? Apparement non peut etre un peu plus si les vitesses sont superieures a la vitesse ou se croisent les polaires. Il faut s'entendre sur la valeur de NETTEMENT 10m,100m autre??

Bons vols a tous. :blink:

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Invité Jean-Pierre Héritier

Pas d'accord !!!

Essayez d'envoyer en l'air à 150 km/h un bloc de mousse plastique pesant un gramme et un bloc comparable de plomb pesant 1 kilo, la résistance de l'air ve freiner le bloc de mousse beaucoup plus vite !!! Le bloc de plomb ira plus haut, et je raisonne de la même façon pour les planeurs.

Autre raison pour que le planeur ballasté aille plus haut, il vole plus vite sur le même plan (finesse), mais je crois que le propos n'est pas là.

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Bon, là je crois que ca commence à gaver un peu. Les solutions sont dans les réponses au dessus en particulier celles de winch. Dans tous les cas la différence est MINIME, parce que tout ce joue uniquemet sur la finesse, la trainee, donc le cx/cz et que la delta de hauteur resultant du delta de finesses du a un delta de masse de 20 % est negligeable.
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Invité Invité_MLD

Bon,

Et si le planeur déballaste en même temps qu'il fait sa ressource !? Cas fréquent en arrivée...

=> "m" varie (quelques litres tout au plus, je vous l'accorde)

... Il faut en revenir aux problèmes de fusées qui consomment leur carburant en montant...

À moins que le mouillage de l'intrados et du fuselage n'entraine une augmentation catastrophique de la trainée...

 

Dans tous les cas, comme le disait mon instructeur préféré : "Si tu veux faire un passage avec une belle ressource, évite d'utiliser le K13"

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Invité Bravo Quebec

Qu'est- ce que nettement plus haut?? Je propose un delta H appréciable sur l'alti., disons 50 pieds (15 m). Donc le probleme peut se lire ainsi: puisqu'il faut 100*9.81*15 = 15 000 Joules pour élever 100 Kgs de ballast sur 15 mètres, ce serait le travail supplémentaire accompli par la trainée sur le planeur sec?

Maintenant dans un monde où "les lois de la cinétique ne s'appliquent pas "(dixit Bruno) toutes les hypothèses sont possibles.

On s'amuse bien, là non. Je sais c'est un débat académique, mais n'empêche.....Nous n'avons toujours pas d'essais mesurés, alors poursuivons le débat.

Autres éléments de réflexion. :huh:

Faut-il une force plus intense pour provoquer un changement de direction à un objet lourd qu'à un objet léger?

Intuitivement, les ailes du ballastés plieront davantage, l'énergie dépensée par la Force qui plie les ailes sera-t-elle rendue au planeur ou est-elle perdue????

Moi, je ne connais pas la réponse et je suis toujours habité par le doute. J'essaie de "forcer" ce 15 mètres dans les équations, et j'y arrive pas. L'explication résiderait dans la trainée en toute logique, non?

Nous avons déjà un exposé d'un ingénieur en aéro. qui affirme que la différence ne pourrait pas être si importante.

Sur le forum américain, quelqu'un a proposé qu'étant donné que l'incidence du planeur léger est plus grande que le ballasté pour une même vitesse (c'est vrai) alors il tirera plus de "g" pendant la ressource, donc plus de trainée....cqfd mhmhmhmh!!!!!!

Mais il me semble que le niveau est plus élevé ici (je suis chauvin) que du coté américain...des commentaires plus cartésiens (évidemment) et toute la richesse de la langue française qui mesure les petites quantités en "poils de cul" :blink: délicieux...vraiment!!!

Bravo Québec

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Salut!

 

Faut-il une force plus intense pour provoquer un changement de direction à un objet lourd qu'à un objet léger?
Avec des trajectoires rigoureusement égales, la force à appliquer pour provoquer un changement de direction est proportionnelle à la masse de l’objet. (cf somme des Forces = m*accélération) :huh:

 

Intuitivement, les ailes du ballastés plieront davantage, l'énergie dépensée par la Force qui plie les ailes sera-t-elle rendue au planeur ou est-elle perdue????

L’énergie de déformation emmagasinée par la structure des ailes sera restituée si on reste dans le domaine élastique linéaire ce qui est heureusement le cas pour la majorité des utilisations.

Cependant la restitution ne se fait pas forcément de façon bénéfique pour le vol. :blink:

 

Ceci dit bonnes questions mais je ne suis pas expert

j'attends d'autres réponses

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coucou les gens.

 

j'ai le meme genre de formation que le Vinch, de l'autre coté de jolimont, et j'espere que je serai aussi pedagogue que lui...

 

Comme dis Vinch, la trainée de l'engin va travailler le long de la trajectoire, et va "consommer" de l'energie cinetique, cad de la vitesse, sans la transformer en energie potentielle, ie en altitude. Le hic c'est que du coup, ca depend de la trajectoire qu'on a pour la ressource...

 

Si on simplifie un peu le truc, et qu'on néglige l'arrondi pour faire la ressource et la remise a plat entre les deux on peut dire que la trajectoire est une droite. je crois que c'est pas débile.

J'avais fait 1 etude étude pour le modelisme. on catapulte les planeurs, cad qu'on les lance a l'horizontale a font, puis ressource musclée, et hop on cherche la bulle derriere. Ici on peut remplacer Vejection par VNE...

Si on parle de force plutot que d'energie, il se trouve que dans ce cas d'une trajetcoire rectiligne on sait faire le calcoul, pour arriver a cette formule magique :

 

http://perso.wanadoo.fr/scherrer/matthieu/aero/cata/h.gif

Cx est le coef de trainée moyen, phi la pente de la trajectoire m/S la charge alaire et Vvol la vitesse de vol en haut de la trajectoire.

 

Bon tout ca c'est bien joli mais ca ne parle pas forcement...

 

que voit on ?

- que sur la ligne droite, la hauteur atteinte est proportionnelle à la charge alaire m/S.

- que plus la pente "phi" est forte, moins on perd d'energie (on monte + haut) car le chemin pour monter est plus court.

- Que la hauteur depend aussi de la vitesse d'entrée et de sortie comme dasn les autres approches energetiques sasn trainée (on peut raccorder les resultats en faisant tendre Cx vers 0)

 

donc vous voyez que moi je vote que le planeur full ballast va + haut. En modele reduit je confirme. En grandeur, j'ai jamais fait de passage (200hrs d'experience...) donc bon.

 

maintenant ce que je raconte est il realiste ?

- On ne prend pas en compte les arrondis; un planeur lourd consommera plus d'energie lors de l'arrondi pour la ressource. ca ca va dans le sens contraire...

- On suppose que le coeff de trainée est constant (pas la force, le coeff...) ce qui n'est pas tout a fait vrai non plus.

 

donc voila ma contribution.

 

j'espere ne pas vous avoir pris le choux avec tout ca, mais en tout cas moi je vote que le planeur chargé ira + haut (surtout si en plus il deballaste en cours de ressource...)

 

a+ matthieu

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