Vitesse sol, vitesse air : laquelle choisir ?

Texte : Christophe Dubois

Répondez au deux questions ci dessous. Si vos réponses sont justes, vous pouvez survoler cet article. Si une ou plusieurs sont fausses vous devez :
  1- Déchirer immédiatement votre licence de pilote de vol libre.
  2 - Vous inscrire à un club de tricot.
Ou lire attentivement ce qui suit et l’approfondir en en discutant autour de vous !

Définition : le vent est un mouvement général de l’air se déplaçant des hautes vers les basses pressions. Le vent lié aux diverses convections s’appelle brise.

- Deux pilotes de parapente de même poids avec la même voile, volent a 35 km/h en direction d’une mongolfière et en sont situés à égale distance. 
Le « vent » (Déplacement d’une masse d’air par rapport au sol) est de 25 km/h dans l’axe des 3 objets. Quel pilote va percuter le ballon en premier :
Celui situé au vent ou celui situé sous le vent du ballon ? (*1)
- Un pilote de delta veut passer un looping. Il se trouve à 3000 m au-dessus d’une immense vallée. Son aile vole en croisière à 40 km/h et à 100 km/h max. Il y a 50 km de vent venant du Nord.
Doit il attaquer son looping en volant vers le Nord ou vers le Sud, pour être en sécurité et efficacité maximum ? (*2)

Il y a 5 ans, j’étais parti aux Etats-Unis pour réaliser un vieux rêve : Passer mon brevet de pilote d’avion. Quand j’avais 16 ans c’était dans le but de faire des safaris en Afrique !
J’ai finalement eu ma licence après 3 semaines de formation. Je pense que le Vatican devrait valider ce fait comme miracle quand je me rappelle les examens théoriques, sachant que c’était en anglais!
Tout ce serait assez bien passé si  un jour où nous venions de décoller par 30km/h de vent de face, mon instructeur ne m’avait dit : « le taux de montée (climbing rate) est bien meilleur avec ce vent de face. »
Avant que je puisse les arrêter, les mots étaient déjà sortis de ma bouche : « Ben non, pas vraiment » (I don’t think so !)
De retour à l’école, suivit une discussion non seulement avec ce moniteur mais également avec d’autres dont certains totalisaient des milliers d’heures de vol. Le résultat fut que je n’étais pas très compétent en la matière avec ma petite expérience de vol libre…

Pourtant :
Le taux de montée d’un avion s’exprime en distance verticale (mètre ou pied) sur temps (seconde ou minute)
Ce taux ne varie pas quelle que soit la vitesse du vent. Ce qui varie c’est le taux de montée en  distance verticale SUR la  distance horizontale (référence sol), car dans le cas ci-dessus on se retrouve en bout de piste à 150 m/ sol alors que sans vent c’est à 50 m !

Une autre…
Quelques mois plus tard ayant appris le parachutisme, sauter d’un avion avec un sac a dos fut une expérience…, je me trouvais au-dessus de la baie d’Ampuriabrava, en Espagne, attendant que le responsable me donne le feu vert pour y aller.
Petite parenthèse pour expliquer que deux chuteurs tombent rarement à la même vitesse. 
Celle-ci dépend du rapport poids/surface (traînée) .
A plat, face planète, entre 180 et 220 km/h et  debout ou tête en bas de 300 à 400 km/h . 
A tel point que  quand on passe rapidement de la position à plat à la position verticale, la sensation est celle de… « tomber dans le vide » !
Quand on ajoute que l’on peut dériver jusqu’à 0.5 de finesse, cela explique qu’il faut une séparation en temps pour ne pas se percuter en chute.
Cette séparation est entre 5 et 8 secondes selon techniques et niveau des chuteurs.
Je m’apprête donc à sauter, quand le responsable me dit : « attends, il y a beaucoup de vent. On augmente le délai de séparation. »
Une fois au pliage je vais le voir et j’essaie pendant une demi-heure de lui expliquer que la vitesse du vent n’a aucune importance sur la séparation pendant la chute. Elle en a évidemment sur le point d’aboutissement sur la planète (réf. sol) mais c’est autre chose. 
Il est très sympa, mais qui suis-je moi, petit moniteur de vol libre pour expliquer a un moniteur de parachutisme qui a 100 fois plus de sauts que moi, a quel moment on doit sauter d’un avion…

Pourtant :
La seule chose qui importe est la vitesse de l’avion dans la masse d’air. Si cette masse d’air (imaginez un immense cube de 20 km par côté) se déplace, cela n’affecte pas plus ce qui est à l’intérieur de la masse d’air,  que la vitesse stabilisée d’un TGV n’affecte les passagers.

La loi physique
Tout objet volant, tombant ou flottant dans l’air sans être relie au sol n’est pas affecté par le « vent » quel qu’il soit. Seule sa vitesse air compte (s’il en a une), excepté dans 3 cas de figure.
- Au décollage et à l’atterrissage. (Il est  préférable d’atterrir ou de décoller face au vent pour réduire la vitesse  nécessaire a l’obtention de la portance) 
- En volant dans une masse d’air affectée par le relief : sous le vent, ondes, gradient, venturi.
- S’il y a des objectifs au sol à atteindre ou à éviter. Le vent va changer le temps et l’énergie nécessaires pour atteindre ou éviter cet (ou ces) objectifs, pouvant même rendre cette tâche impossible.
Nous passerons ici sur le cisaillement de deux masses d’air qui est un cas particulier ponctuel, concernant davantage le pilotage en turbulence que les mesures de vitesse. 

La difficulté du vol libre c’est que l’on doit utiliser deux éléments de référence : le sol et l’air.
- La première priorité pour un pilote est de maintenir son engin en vol ! Pour cela il lui suffit de regarder son anémomètre (ou Badin) qui mesure la vitesse du profil dans la masse d’air pour vérifier que sa vitesse air est supérieure à sa vitesse de décrochage. 
S’il est expérimenté, il peut aussi ressentir la vitesse du  ‘’vent’' sur le visage.
- Sa vitesse sol lui est donnée par son GPS ou par son ombre au sol. Elle peut être supérieure ou inférieure à sa vitesse air mais cela n’a aucune incidence sur la première priorité.
Maintenant s’il est en train de survoler un lac, il lui devient essentiel de connaître aussi sa vitesse sol, car il n’a peut être pas assez d’altitude ou de vitesse pour le traverser. 

Là ou ça se complique c’est quand on applique cette loi à nos performances. 
Tous les pilotes connaissent en principe la vitesse et finesse max (référence air) de leur aile.
Mais qu’en est-il de ces perfos relativement au sol?
Posez les question suivantes autour de vous : 
Si je vole avec mon aile (Voir description ci-dessous) avec 20 km/h de vent dans le dos et un vario normal. Que dois je faire pour optimiser mon vol? 
- Accélérer a 50% pour couvrir plus de distance (je volerai alors a 62 km/h /ref sol)
- Ralentir à la Vz mini (47 km/h /ref. sol) pour rester le plus longtemps dans cette masse d’air qui va dans le bon sens? 
- Rester a finesse air max  a 56 km/h sol? (*3)

On considère une aile X de 2006, standard ou niveau  1-2.  
Vitesse bras hauts: 36 km/h,  Vz :1.20,  Finesse max 8.27(voir formule finesse en bas de page).
Vitesse accéléré a 50% :  42 km/h , Vz : 1.45 
Meilleure Vz: 1.15 m/s a 27 km/h.

Ou, que va t’il se passer si avançant trop lentement par 30 km/h de vent de face, je fais les B ? Vous seriez surpris par les réponses que nous avons a cette question ! (*4)

La compréhension complète et claire des vitesse air / sol est  absolument essentielle à tout pilotes et cela avant d’apprendre quoi que ce soit d’autres, car trop d’autres principes en découlent.

Pourquoi est ce si difficile ? 
On le voit dans les deux récits (véridiques) plus haut de nombreux professionnels s’y trompent eux-mêmes.  Et beaucoup de pilotes ont des difficultés pour assimiler tout cela. Un bon moniteur ou prof est quelqu’un qui cherche comment faire passer une connaissance, perçoit quand elle ne passe pas, analyse pourquoi, puis comment résoudre ce problème, la réponse étant souvent différente pour chaque élève.
Nous avons des problèmes avec cette loi :
- Parce qu’en tant que terriens nous grandissons dans un monde ou il n’y a qu’un compteur de vitesse et que sa référence est la planète !
Que ce soit en vélo, a pied, en voiture ou en train, tout se chiffre en km/h relatif au sol, à tel point que personne ne mentionne plus cette référence tellement elle est évidente. 
Puis un jour on s’inscrit dans une école de vol libre. Et il y a ce gars en jeans qui dit : « dans le vol libre nous avons  deux compteurs de vitesse, un par rapport au sol ( ça je connais) et un par rapport a l’air (c’est quoi l’air ?). Et pour rester en vie c’est le deuxième le plus important ! » 
Tout le monde sait que l’air c’est vide ! On dit bien tomber dans le vide ? Donc de quoi il parle le décoiffé ?
Nous sommes tellement habitués au repères sol que, même en ayant complètement assimilé cette règle, nous continuons à nous y référer inconsciemment.
D’où tous ces pilotes il a 20 ans qui étaient certains de monter plus dans le thermique dans la partie face au vent, simplement parce que le gain vertical, relatif à la distance parcourue au sol est bien plus important dans ce sens.
Nous avons tous eu l’impression lors d’allers-retours devant un relief avec un vent de travers de monter davantage lors de la branche la plus face au vent, pour la même raison que précédemment.
Des pilotes acro de haut niveau discutent a l’heure actuelle de la validité de cette loi car ils expliquent qu’ils finissent toujours leurs manœuvres face au vent !
Cela est simplement dû au fait qu’inconsciemment un pilote va se placer face au vent de façon à pouvoir garder une référence sol se déplaçant lentement, cette référence l’aidant entre autres à  garder sa verticalité.

La source !
Une solution simple est d’étudier cette loi par la  physique. Il suffit de se demander quel est l’élément de référence  utilisé? Le sol ou la masse d’air ? 
Egalement pour les non-physiciens, se répéter que l’air est un élément comme l’eau et que ce sont ses millions de molécules qui nous donnent notre portance !

Conclusion
Essayez quand vous volez de voir votre vitesse sol en vous mettant face au vent et en regardant votre ombre (c’est a dire quand vous volez le plus lentement par rapport au sol, sans dériver à droite ou à gauche), d’en déduire la vitesse de déplacement de la masse d’air dans laquelle vous volez (Vent) puis d’estimer comment optimisez votre finesse sol grâce au freins ou à l’accélérateur. 
Vous verrez qu’avec le moindre petit vent de face, l’accélérateur améliore votre finesse sol sur la plupart des ailes.

Les solutions :
-* 1. La solution que l’on me donne régulièrement est que c’est celui avec le vent dans le dos qui percute en premier. Faux, les deux pilotes font percuter le ballon en même temps (à moins qu’ils ne se réveillent avant !) car les 3 objets se déplacent dans la même masse d’air et ne sont donc pas affectés par le déplacement de celle-ci.

-*2. Beaucoup de pilotes expliquent qu’en partant vent dans le dos celui-ci va aider à prendre de la vitesse ou que le vent de face va l’aider à remonter pendant la fin du loop.
En fait le pilote n’est absolument pas affecté par le déplacement de la masse d’air dans laquelle il vole. Il peut donc faire son looping dans n’importe quel sens. Mais un spectateur « au sol », lui, verra une différence, loop désaxé si vent de travers par exemple. 

-*3 Rappel de calcul de la finesse :
Vous devez, si vous voulez être exacte obtenir la vitesse horizontale réelle, d’après celle donne par votre badin.
La vitesse horizontale (Vh) est la racine carrée de : vitesse (en m/s) au carrée, moins Vz (en m/s) au carre)
Apres vous divisez Vh par vz et vous avez votre finesse -Tres proche je suis d’accord de celle que vous auriez en divisant Vt (vitesse sur trajectoire) par Vz..

- 11.308  à Vz mini
- 11.835  accéléré a 50%
- 12.984 à finesse max bras hauts (Waoou !)

-*4. Pas mal de pilotes sortant d’école m’expliquent qu’ils vont descendre verticalement vers le sol alors qu’ils vont avoir une finesse NEGATIVE de 2 ! (30 km/h horizontale vers l’arrière et 29 km/h vertical.)

Christophe Dubois
Flying-Paradise.com
Grece