Performance des parapentes

[Tgb]

Mon boulot, c'est justement de mesurer des polaires en soufflerie. Ce n'est pas de la régurgitation, mais des choses que j'observe tous les jours.
En aéro, ce n'est jamais simple et je doute de pas mal de choses... mais pas de l'invariance de la polaire au ptv car c'est une définition.
Les coefficients sont déterminés ainsi : Cx_z = Fx_z * 2 / rho / S / V². La masse n'entre pas en jeu.
La finesse c'est le rapport Cz/Cx. Dans le Cx, tu as un Cx_aile qui dépend de l'incidence plus un Cx_pilote/suspentes qui est constant quelle que soit l'incidence (ou pas, ça ne change rien).
Le rapport de finesse est donc f(alpha)=Cz(alpha)/(Cx_aile(alpha)+Cx_pilote/suspente) = Fz/Fx et ne dépend donc que de la géométrie (et du Reynolds, que je néglige ici). Que ton aile soit en plomb ou en polystyrène, elle produira la même force Fz Fx pour une géométrie donnée.

On observe des variations dans le parapentes pour d'autres facteurs qui restent à quantifier. Mais cela est du 2nd ordre dans la mesure ou une grosse variation de PTV ne change pas énormément le Cz (ou la vitesse théorique). Pour le Cx et la finesse, on ne sait pas, il faut mesurer.

Ok, merci pour les explications

Et toi qui observes ça tous les jours, tu mesures que la portance est effectivement parfaitement proportionnelle au carré de la vitesse ou tu constates des variations de rendement ? ( En restant dans une plage de vitesse qui ne perturbe pas le régime d'écoulement, mais vers les valeurs limites, basses et hautes vitesses).

[Tgb]

Autre question, as tu déjà vu des flux laminaires à l'extrado mais turbulents plus ou moins loin au dessus, genre :

[Cowa]

En dehors de toute théorie, par constat pur, je me suis toujours étonné de la vitesse de mes ailes, moins rapides que les déclarations du constructeur (revoir Niviuk Klimber) et pourtant la SuSi 16 chargée à 76 kgs environ m'a affiché un 41 kmh de moyenne (34-48), idem au tableau.
Qu'en déduire ? Qu'AD est le seul à vérifier ses chiffres ? Ou au moins à les publier ?

[edae]

AD ne publie pas les résultats pour tous ses modèles et se contente pour la quasi totalité de ses modèles d'une valeur (comme beaucoup de fabricants quoique certains ne disent rien). exemple classique 38 km/h.

Et cela fait sens puisque la théorie qui courre (la fonction racine carré) donne une variation faible de la vitesse entre mini/max du ptv et que concrètement cette variation faible doit être encore divisée par 2 pour coller avec ce qui se passe réellement !

[Colombo]

Ok, merci pour les explications

Et toi qui observes ça tous les jours, tu mesures que la portance est effectivement parfaitement proportionnelle au carré de la vitesse ou tu constates des variations de rendement ? ( En restant dans une plage de vitesse qui ne perturbe pas le régime d'écoulement, mais vers les valeurs limites, basses et hautes vitesses).

C'est vrai pour le même Reynolds. Sauf que quand on change la vitesse, on change également le Reynolds (si on ne change pas la viscosité de l'air pour compenser).
Les effets de Reynolds sont variables. Ça bouge beaucoup à faible Reynolds quand les forces visqueuses dominent. Moins au-dessus et ça bouge de nouveau pas mal quand on approche du supersonique avec la présence d'ondes de choc sur les profils.
Pour un parapente, on peut considérer que c'est constant.

[Colombo]

Autre question, as tu déjà vu des flux laminaires à l'extrado mais turbulents plus ou moins loin au dessus, genre :

Personnellement non. En subsonique je ne vois pas de raison que ça arrive.
En supersonique, ça ne me semble pas impossible avec des interactions d'ondes de chocs...

[edae]

Bon bah que dire si un expert estime qu'un écart de 2 sur les variations entre théorie et pratique c'est un modèle valide pour un parapente. Allez circuler y'a rien à voir.

Pour moi c'est un modèle tout foireux qui s'explique aisément si on cesse de considérer que l'incidence est invariante avec le ptv dans le cas d'un parapente (alors que c'est correct pour un planeur seulement voilà il faut prendre en compte que la géométrie pour un parapente n'est pas du tout la même avec l'essentiel de la masse près de 8 mètres éloigné des forces de portances)

[papyon]

Que ton aile soit en plomb ou en polystyrène, elle produira la même force Fz Fx pour une géométrie donnée.

Attention à la formulation un peu rapide qui pourrait laisser croire qu'ailes en plomb et en polystyrène volent à la même vitesse 
...ces ailes maintenues fixes dans une soufflerie reçoivent les mêmes forces (à l'effet qualité de surface près)

[Tgb]

Personnellement non. En subsonique je ne vois pas de raison que ça arrive.
En supersonique, ça ne me semble pas impossible avec des interactions d'ondes de chocs...

OK, merci.

[edae]

Les centres de certification comme Air turquoise qui test aux limites du ptv savent de ce qu'il en est de la variation réelle (et non supposée) entre ptv min et max. De même les constructeurs savent de ce qu'il en est réellement.

[Colombo]

Bon bah que dire si un expert estime qu'un écart de 2 sur les variations entre théorie et pratique c'est un modèle valide pour un parapente. Allez circuler y'a rien à voir.

Pour moi c'est un modèle tout foireux qui s'explique aisément si on cesse de considérer que l'incidence est invariante avec le ptv dans le cas d'un parapente (alors que c'est correct pour un planeur seulement voilà il faut prendre en compte que la géométrie pour un parapente n'est pas du tout la même avec l'essentiel de la masse près de 8 mètres éloigné des forces de portances)

C'est une question de définition. Tu parles en écart et moi en valeur absolue. La vitesse est de l'ordre de 5% plus faible que la théorie. Si tu parles en écart, c'est forcément plus alarmiste car tu normalises par une valeur plus petite. Chacun manipule les chiffres comme il veut.

L'incidence varie un peu, c'est vrai. Mais il est impossible de dire si on se déplace sur la polaire (changement d'équilibre) ou si on la change (déformation de la géométrie). Il faut faire des mesures.
Pour un planeur c'est pareil, si tu changes le PTV, en général tu changes également le centrage, et tu te déplaces sur la polaires (ou tu la modifie en changeant le trim)

[edae]

Avant le moindre calcul il me semble présomptueux de présupposer si cet écart provient davantage du changement de l'incidence ou de la déformation de l'aile/suspentes. Commençons par calculer ce que cela donne en considérant une aile qui ne se déformerait pas.

Ce n'est que de la mécanique d'un système en équilibre, donc rien d'extrême. J'ai calculé par exemple si le changement du centre de gravité était plus marqué avec une aile standard (par exemple 5kg) ou d'une light (par exemple 3kg) lorsque le ptv augmente (écart de 10 kg entre 2 pilotes). Le résultat ne m'était pas intuitif, j'ai donc calculé. Le résultat que j'obtiens est que le changement de position de G est plus marqué avec une aile de masse plus élevée.

[Colombo]

Avant le moindre calcul il me semble présomptueux de présupposer si cet écart provient davantage du changement de l'incidence ou de la déformation de l'aile/suspentes. Commençons par calculer ce que cela donne en considérant une aile qui ne se déformerait pas.

Ce n'est que de la mécanique d'un système en équilibre, donc rien d'extrême. J'ai calculé par exemple si le changement du centre de gravité était plus marqué avec une aile standard (par exemple 5kg) ou d'une light (par exemple 3kg) lorsque le ptv augmente (écart de 10 kg entre 2 pilotes). Le résultat ne m'était pas intuitif, j'ai donc calculé. Le résultat que j'obtiens est que le changement de position de G est plus marqué avec une aile de masse plus élevée.

Effectivement, pour le moment je ne sais pas quantifier les phénomènes. Je n'ai jamais dit le contraire, même si je penche plus pour une déformation qu'un effet de calage pour bouger autant le Cz. Mais c'est simplement une intuition et je peux me planter. Il faut mesurer pour avoir la réponse, ce que j'espère pouvoir bientôt faire.

Faire le calcul de l'équilibre indéformable c'est effectivement possible. Par contre on a besoin de la polaire de l'aile. Il faut donc prendre une générique pour avoir une estimation de l'effet.
Je vais essayer de le faire prochainement...

[papyon]

  pour ton calme,  ta bonne volonté et tes contributions positives 

[edae]

Pas sûr que ces résultats intéressent grand monde, le niveau scientifique et technique sur ce forum est très hétérogène, et comme dit précédemment que la théorie soit vrai ou fausse n'empêche pas de voler.

[wowo]

Et nonobstant toute cette digression sur oui ou non une variation de PTV (sous-entendu dans la fourchette homologuée) il reste un élément majeur de réflexion, à savoir :

Un concepteur d'une des marques les plus en vues si on parle de parapente de (haute) performances a exprimé ses doutes sur le fait que leur gun de compétition arrive réellement à dépasser les 10 de finesse.

Naïvement j'avais pensé que cela donnerait lieu à des discussions enflammées sur le oui ou non que c'est pertinent ou... pas. Ben non, dix jours et sept pages plus loin ; l'invariabilité ou non de la finesse fonction du PTV (dans la fourchette d'homologation) semble bien plus intéressant. C'est vrai que cela permet de continuer à fantasmer...

 

[M@tthieu]

Pas sûr que ces résultats intéressent grand monde, le niveau scientifique et technique sur ce forum est très hétérogène, et comme dit précédemment que la théorie soit vrai ou fausse n'empêche pas de voler.

Une semaine après, je suis content d'avoir des notions théoriques approximatives et de savoir voler quand même   

[Colombo]

Pas sûr que ces résultats intéressent grand monde, le niveau scientifique et technique sur ce forum est très hétérogène, et comme dit précédemment que la théorie soit vrai ou fausse n'empêche pas de voler.

Ça m’intéresse moi, et ça me suffit

[Colombo]

Et nonobstant toute cette digression sur oui ou non une variation de PTV (sous-entendu dans la fourchette homologuée) il reste un élément majeur de réflexion, à savoir :

Un concepteur d'une des marques les plus en vues si on parle de parapente de (haute) performances a exprimé ses doutes sur le fait que leur gun de compétition arrive réellement à dépasser les 10 de finesse.

Naïvement j'avais pensé que cela donnerait lieu à des discussions enflammées sur le oui ou non que c'est pertinent ou... pas. Ben non, dix jours et sept pages plus loin ; l'invariabilité ou non de la finesse fonction du PTV (dans la fourchette d'homologation) semble bien plus intéressant. C'est vrai que cela permet de continuer à fantasmer...

 

Personnellement, ce n'est pas une surprise. Pour avoir fait quelques mesures de finesse avec une sonde dédiée, je trouvais systématiquement moins qu'annoncé. Cette info se retrouve souvent dans les forums.
Il y a aussi un article de Xcmag qui regarde les vitesses des parapentes et trouvent toujours moins qu'annoncé. Si on garde le même taux de chute, bah la finesse baisse bien...

Dans la trainée d'un parapente, il y a une grosse part qui provient du pilote/suspente et de la trainée induite et ce n'est pas simple de les faire baisser. Les profils théoriques des ailes sont déjà très bons, il n'y a pas grand-chose à gagner de ce coté. L'augmentation se fait plus sur la fidélité du profil (ajout de cellules, coutures 3d, etc...).

Il faut savoir que la fenêtre de vol d'un parapente n'est pas énorme. L'aile est instable (a part avec les profils reflex, mais en mou j'ai du mal a croire que ce fonctionne vraiment...). Si on n'avait pas de trainée induite pour stabiliser (modèle 2D), on fait du tumbling à tout va. Réduire drastiquement la trainée de l'aile la fait tendre vers un aéronef quasiment inutilisable. Après, il faut mettre un empennage pour stabiliser..

Pour moi, les pistes pour gagner en perf, c'est plus sur les suspentes et le pilote qu'il faut jouer (ce qui est fait d’ailleurs...). Mais on sens bien qu'on est sur une asymptote de performance pour cette géométrie d'aéronef.  Gagner un peu en perf ce fait avec des gros efforts et généralement au détriment d'autres points tout aussi importants (maniabilité par exemple...).

[Archaleon]

Les profils théoriques des ailes sont déjà très bons, il n'y a pas grand-chose à gagner de ce coté. L'augmentation se fait plus sur la fidélité du profil (ajout de cellules, coutures 3d, etc...).

Il faut savoir que la fenêtre de vol d'un parapente n'est pas énorme. L'aile est instable (a part avec les profils reflex, mais en mou j'ai du mal a croire que ce fonctionne vraiment...). Si on n'avait pas de trainée induite pour stabiliser (modèle 2D), on fait du tumbling à tout va. Réduire drastiquement la trainée de l'aile la fait tendre vers un aéronef quasiment inutilisable. Après, il faut mettre un empennage pour stabiliser..

Pour moi, les pistes pour gagner en perf, c'est plus sur les suspentes et le pilote qu'il faut jouer (ce qui est fait d’ailleurs...). Mais on sens bien qu'on est sur une asymptote de performance pour cette géométrie d'aéronef.  Gagner un peu en perf ce fait avec des gros efforts et généralement au détriment d'autres points tout aussi importants (maniabilité par exemple...).

Uhm, des infos que j'ai eu d'un copain qui conçoit, le profil est quand même prédominant dans la performance en air turbulent. Trop stable, l'aile butte et ne pénètre pas. Trop instable, ca donne une aile chaude.

Par contre, comme tu le dis, il y'a profil théorique et profil réel (avec le balooning, etc). C'est là que l'ajout de jonc longs trouve son intérêt, c'est pour le maintient du profil , surtout avec l'ajout des freins, donc en thermique.
Egalement l'augmentation du nombre de cellules aide à maintenir le profil théorique.

Après bien sur comme tu le dis, les suspentes et le pilote... mais bon dur dur de supprimer l'un ou l'autre...

[wowo]

[...]
Un concepteur d'une des marques les plus en vues si on parle de parapente de (haute) performances a exprimé ses doutes sur le fait que leur gun de compétition arrive réellement à dépasser les 10 de finesse.
[...]

Personnellement, ce n'est pas une surprise. Pour avoir fait quelques mesures de finesse avec une sonde dédiée, je trouvais systématiquement moins qu'annoncé. Cette info se retrouve souvent dans les forums.
Il y a aussi un article de Xcmag qui regarde les vitesses des parapentes et trouvent toujours moins qu'annoncé. Si on garde le même taux de chute, bah la finesse baisse bien...
[...]
[...]
Pour moi, les pistes pour gagner en perf, c'est plus sur les suspentes et le pilote qu'il faut jouer (ce qui est fait d’ailleurs...). Mais on sens bien qu'on est sur une asymptote de performance pour cette géométrie d'aéronef.  Gagner un peu en perf ce fait avec des gros efforts et généralement au détriment d'autres points tout aussi importants (maniabilité par exemple...).

Oui d'ailleurs ce qui était aussi très intéressant dans l'exposé de ce concepteur, fût d'entendre que ;

- Si la vitesse sur trajectoire se mesure facilement et plutôt fiablement, il en est tout autre pour ce qui est de la vitesse verticale. C'est toute la gajeure d'ailleurs pour déterminer la finesse au point que lla mesure de celle-ci se fait plus par relevé de trace GPS et comparaison rapport à des ailes étalons que réellement par les valeurs vario moyennées. (cf, le lien que j'ai mis dans un de mes post dans ce fil et qui conduit vers un autre fil de 2010 il me semble. Où Luc Armant explique la procédure Ozone à ce propos et qui correspond pratiquement mot pour mot à celle expliqué il y a peu par ce concepteur d'aujourd'hui)

- Que comparativement et dans la recherche de la meilleure performance en finesse c'est effectivement la traînée de forme qui est prépondérante rapport aux autres (frottement et induite) et donc en conséquence l'ensemble pilote/sellette/suspentes joue un rôle clairement plus important que l'allongement de la voile.
- Que l'allongement de la voile est lui prédominant rapport à l'ensemble pilote/sellette/suspente pour rendre l'équipage performant en montée en thermique.
Ce dernier point a bouleversé mes convictions jusqu'alors qui étaient que l'allongement s'était la clef pour rendre une voile performantes en transition (finesse à haute vitesse) et aussi qu'à contrario ; Une aile moins allongée serait plus performante en montée en thermique en permettant un rayon de virage plus court et un ralentissement plus important. Le tout favorisant le centrage du noyau de l'ascendance.

Comme quoi tout évolue, à commencer par nos idées si... on s'en donne la peine.

Puis cela rend très intéressant d'être encore là dans dix voire vingt ans pour voir comment et dans quelles mesures et aussi par quels biais, les performances de nos jouets volants en toiles et ficelles auront évolué.

 

[Colombo]

Uhm, des infos que j'ai eu d'un copain qui conçoit, le profil est quand même prédominant dans la performance en air turbulent. Trop stable, l'aile butte et ne pénètre pas. Trop instable, ca donne une aile chaude.

Par contre, comme tu le dis, il y'a profil théorique et profil réel (avec le balooning, etc). C'est là que l'ajout de jonc longs trouve son intérêt, c'est pour le maintient du profil , surtout avec l'ajout des freins, donc en thermique.
Egalement l'augmentation du nombre de cellules aide à maintenir le profil théorique.

Après bien sur comme tu le dis, les suspentes et le pilote... mais bon dur dur de supprimer l'un ou l'autre...

Je parle bien sur du comportement stabilisé. En dynamique dans la turbulence c'est une autre histoire !!!

[papyon]

@wowo  globalement d'accord ...
mais... dur à avaler que l'on puisse virer plus serré à grand allongement (qu'on monte mieux dans un thermique assez large oui !  mais plus serré  ???)
enfin des simulations CFD de qualité montrent que nos profils (récents 2-3 ans) auraient une finesse de 50 à allongement infini (2D)  il serait bon de savoir si la "perte" de finesse en réalité (10 au plus) est surtout due au pilote+sellette+suspentes ou à l'allongement limité

[Colombo]

- Si la vitesse sur trajectoire se mesure facilement et plutôt fiablement, il en est tout autre pour ce qui est de la vitesse verticale. C'est toute la gajeure d'ailleurs pour déterminer la finesse au point que lla mesure de celle-ci se fait plus par relevé de trace GPS et comparaison rapport à des ailes étalons que réellement par les valeurs vario moyennées. (cf, le lien que j'ai mis dans un de mes post dans ce fil et qui conduit vers un autre fil de 2010 il me semble. Où Luc Armant explique la procédure Ozone à ce propos et qui correspond pratiquement mot pour mot à celle expliqué il y a peu par ce concepteur d'aujourd'hui)

A défaut de mesurer la vitesse verticale, ce qui est effectivement difficile, mesurer l'angle de planée est en revanche plus accessible. J'avais fait une sonde il y a quelques années (voir un exemple dans le fil "finesse des voiles montage"). Le principe c'est d'aligner la sonde dans l'écoulement et mesurer l'angle avec un accélérométre. Ça marche bien dans un air calme (environ 30s pour converger un point). Compass a fait un modèle similaire, la C-lab, qui semble avoir disparu. Le problème c'est que la mise en œuvre est un peu lourde.
Je bosse actuellement sur une autre approche qui permet d'avoir la finesse sans trop d'entrave en vol. Théoriquement je devrais avoir :
- Finesse air
- Vitesse air
- Température air non biaisée (pour correction TAS et emagramme)
Si tout se passe comme je le pense (ce qui n'est pas encore gagné), je devrais également être capable de sortir une finesse dans la turbulence (la flottabilité) et les performances en virage.

- Que l'allongement de la voile est lui prédominant rapport à l'ensemble pilote/sellette/suspente pour rendre l'équipage performant en montée en thermique.
Ce dernier point a bouleversé mes convictions jusqu'alors qui étaient que l'allongement s'était la clef pour rendre une voile performantes en transition (finesse à haute vitesse) et aussi qu'à contrario ; Une aile moins allongée serait plus performante en montée en thermique en permettant un rayon de virage plus court et un ralentissement plus important. Le tout favorisant le centrage du noyau de l'ascendance.

Quand on tourne, on ralentit et le Cz augmente. La trainée induite augmente avec le Cz², donc pour la limiter, il faut de l’allongement! Plus on va vite, moins c'est vrai car le cz est plus faible (à iso surface, etc...)

[Colombo]

@wowo  globalement d'accord ...
mais... dur à avaler que l'on puisse virer plus serré à grand allongement (qu'on monte mieux dans un thermique assez large oui !  mais plus serré  ???)
enfin des simulations CFD de qualité montrent que nos profils (récents 2-3 ans) auraient une finesse de 50 à allongement infini (2D)  il serait bon de savoir si la "perte" de finesse en réalité (10 au plus) est surtout due au pilote+sellette+suspentes ou à l'allongement limité

Un profil reflex, type MH92 a une finesse 2D max de 90 et de 60 vers le régime de croisière (Cz=0,5) http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=mh92-il
On peut estimer grossièrement la trainée induite avec la formule :
Ri = 2 * F²z² / (b² rho V² pi e) (voir https://fr.wikipedia.org/wiki/Tra%C3%AEn%C3%A9e_induite)
Pour un PTV de 100kg, une vitesse de 10m/s et une finesse de 8 avec 6 d'allongement et 23m², on trouve une force de trainée d'environ 46N soit 460W.

Si l'aile à 8 de finesse, on a donc un taux de chute de 1,25m/s. Ce dernier correspond à la puissance nécessaire pour combattre la trainée et faire voler la machine, soit 1225W.
La trainée induite fait donc 37% pour ce type de voile (bras haut).
Si on passe à 7 d'allongement : 32%
Si on passe à 5 d'allongement : 45%
Si on vole à 8m/s  (virage) : 56%
Si on vole vite à 15 m/s : 30%
etc...

On gagnerait bien à mettre des winglets , mais c'est structurellement compliqué car l'effort serait vers l'avant et l'extérieur !