PARTIE 3

III. Ailes souples : le parapente

A. Présentation du parapente

1) Les différentes parties du parapente

Le parapente, s’initier et progresser. Pierre-Paul Ménégoz, Yves Goueslain. Page 226.

La voile

La voile est fabriquée avec du tissu polyester ou polyamide. Ce sont des fibres synthétiques qui peuvent être tissées ou tressées. Ces tissus sont enduits ou imprégnés d’un film parfois siliconé, contenant des agents réfléchissant les UV. Ces enductions les rendent étanches. Les voiles sont en premier lieu testées à l’aide d’un véhicule auquel elles sont attachées. Elles doivent supporter huit fois la charge maximum autorisée par le constructeur. Ensuite, pour les tests en vol, des pilotes leur font subir toute une série de manœuvres selon un cahier des charges extrêmement précis, révélateur de leurs comportements aérodynamiques. Il existe plusieurs catégories de voiles selon le niveau de pilotage des parapentistes : niveau standard, performance, compétition ou biplace. Plus le niveau de pilotage du futur acquéreur est faible, plus les tests sont exigeants.

Les suspentes

C’est sans doute dans ce domaine que les progrès ont été les plus marquants en terme de nouveaux matériaux. Le début du parapente a connu beaucoup de problèmes de stabilité du suspentage dont les longueurs ne restaient pas constantes. Les suspentes sont en deux parties :

• Une gaine de protection en polyester qui est tressée
• Une âme qui assure la résistance

Pour assurer un bon maintien du profil, plusieurs petites suspentes convergent vers des plus grosses, à la manière d’un arbre, avant de se fixer sur des sangles appelées élévateurs. Les suspentes répartissent le poids du pilote sur l’ensemble de la voile. Les deux tiers de cette charge environ s’appliquent aux lignes des suspentes situées sur le tiers avant du profil.

Les élévateurs

Ils assurent la liaison entre les suspentes et la sellette. Ils sont au nombre de trois ou quatre par côté dont deux d’entre eux sur lesquels sont fixées les poignées de commande des freins. Les élévateurs peuvent porter des systèmes permettant au pilote d’augmenter sa vitesse. Le principe consiste à tirer ou relâcher des rangées de suspentes pour modifier le calage de la voile et jouer ainsi sur sa vitesse. Cet accélérateur s’actionne par extension des jambes.

Les commandes de freins

Le pilote a deux poignées à sa disposition qui lui permettent d’infléchir les bords de fuite pour réduire sa vitesse. Sur deux des élévateurs sont fixées des poulies dans lesquelles passent les commandes. Le pilote peut aussi les lâcher et les reprendre sans difficulté.

La sellette

La sellette intervient de façon importante pour le pilotage de par sa conception et ses réglages. Elle est essentielle :

• à la position du pilote : elle peut se régler de façon à positionner le pilote d’une station assise buste droit à une position pratiquement couchée sur le dos.
• A l’assise du pilote
• A la tenue du pilote : elle est assurée par trois boucles, une à chaque cuisse et une au niveau de la poitrine dont le rôle est d’éviter que le pilote ne quitte sa sellette.
• A l’ancrage du pilote : ce sont les points auxquels sont fixés les élévateurs par l’intermédiaire de maillons ou de mousquetons.

La sellette possède aussi de nombreux accessoires de sécurité tels qu’un dispositif d’amortissement qui agit comme un airbag, une poche parachute qui est destinée à accueillir le parachute de secours, lui-même représentant une dernière chance pour le pilote. Il existe trois cas d’utilisation du parachute : rupture des suspentes (très rare), collision, fermeture irréversible (le plus fréquent).

2) Les différences avec l’avion

Les déformations des ailes rigides sont négligeables, elles ont donc peu d’effet sur l’aérodynamisme contrairement à celles des ailes souples qui changent l’écoulement du fluide (issu de la forme de l’aile) et les caractéristiques aérodynamiques. A l’inverse des ailes rigides, une aile souple a un potentiel de plage de vitesse plus élevé parce qu’elle peut modifier son profil plus facilement, comme le font les oiseaux. De plus, sur les ailes souples, les forces appliquées changent constamment et sont différentes de celles appliquées sur l’avion. Sur une aile souple ne s’appliquent que trois forces : la portance, la trainée et le poids. Le poids est la force motrice du parapente. Ce poids permet d’obtenir la vitesse pour le fonctionnement du profil. Le poids est l’ensemble pilote + aile. Pour un parapente donné, passer d’un pilote léger à un pilote lourd augmente la vitesse de vol. De même pour un pilote donné, passer d’une petite aile à une grande diminue la vitesse de vol. Le « Poids Total Volant » (PTV) est la somme du poids du pilote et de son équipement complet (aile + sellette). Le PTV s’applique à l’aile. En divisant le PTV par la surface de l’aile on obtient la « charge alaire ». Ainsi si le pilote lourd estime que ses vitesses de vol sont trop hautes, il lui faut voler à charge alaire plus faible et donc se délester, ou plus facile, utiliser un parapente plus surfacé. Si le pilote léger estime que ses vitesses de vol sont trop basses, il lui faut voler à charger alaire plus forte, donc se lester ou prendre une aile moins surfacée. Comme pour les ailes souples, si l’angle d’incidence augmente trop, la force de portance s’effondre : c’est le décrochage. Cependant si l’angle d’incidence diminue trop (au dessous de 4°/5°) le parapente se referme.

Le parapente, s’initier et progresser. Pierre-Paul Ménégoz, Yves Goueslain. Page 98.

Ainsi, l’autorotation est la conséquence de la fermeture d’une partie du parapente. La plupart des ailes sont conçues pour qu’une fermeture de 50% de l’envergure ne produise qu’un faible changement de cap. Une telle amplitude de fermeture peut produire un départ en rotation du pilote autour de sa voile. C’est l’autorotation. Lorsque la fermeture est supérieure à 50%, il est temps d’ouvrir le parachute de secours. Au niveau des axes, l’effet pendulaire est une spécificité du vol en parapente. L’éloignement du profil à plus de 8 mètres du pilote accroît considérablement les effets des mouvements de roulis et de tangage ressentis par le pilote.

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B. Influence du milieu sur le parapente

1) Quelques notions de météorologie

La météorologie est l’étude des phénomènes atmosphériques.

La pression atmosphérique

L’air, bien que léger a un poids. La pression atmosphérique mesure le poids de l’air qui se trouve au-dessus de notre tête. Cette pression s’exerce partout à la surface du globe. La pression standard à la surface de la Terre est de 1013,25 hectopascals au niveau de la mer. C’est une valeur moyenne. L’air est compressible. Plus nous nous élevons en altitude, plus cette pression va diminuer. Près du sol, la pression est plus forte que dans les couches élevées de l’atmosphère. Il existe un rapport entre la densité de l’air et sa température. Un air qui se détend se refroidit. A l’inverse un air qui se comprime se réchauffe. La pression varie aussi avec les perturbations atmosphériques. Nous reviendrons sur le sujet avec les anticyclones et les dépressions.

La circulation générale

Le parapente, s’initier et progresser. Pierre-Paul Ménégoz, Yves Goueslain. Page 188.

A l’échelle du globe, des mouvements généraux de l’atmosphère sont observables. Ces mouvements changent selon les cycles de rotation de la terre autour du soleil et se modifient selon son inclinaison. Les saisons naissent de ces cycles. Ils produisent une densité variable de rayonnement solaire en fonction de la latitude due à son angle d’attaque sur l’écorce terrestre (plus de rayonnement = plus de chaleur et inversement). L’étude de cette circulation de l’atmosphère a montré l’influence d’une force déviatrice : l’effet de Coriolis. Cette force déviatrice est générée par la rotation de la terre sur elle-même. Elle dévie tout corps en mouvement, quelle que soit sa direction, vers la droite dans l’hémisphère Nord et vers la gauche dans l’hémisphère Sud.

Perturbations atmosphériques : anticyclone et dépression

Le parapente, s’initier et progresser. Pierre-Paul Ménégoz, Yves Goueslain. Page 190.

Les perturbations atmosphériques sont actionnées par un champ de basses pressions qui fait converger des masses d’air, de température et d’humidité différentes. Des champs de hautes pressions (anticyclones) et de basses pressions vont constituer un relief atmosphérique dont les montagnes seraient représentées par les hautes pressions et les creux par les dépressions. Les masses d’air se dirigent naturellement des hautes vers les basses pressions. Tout comme la force de Coriolis influence la circulation générale de l’atmosphère, vers la droite pour notre hémisphère, dans ces systèmes réduits la déviation détermine un sens de rotation différent pour les hautes et basses pressions. Les vents, dans les anticyclones tournent dans le sens des aiguilles d’une montre. Les dépressions dirigent les vents dans le sens inverse des aiguilles d’une montre.

Le vent : d’origine thermique / les brises

Le thermique

Les ascendances thermiques sont des « vents verticaux ». A échelle de quelques mètres de diamètre jusqu’à plusieurs centaines, ils sont locaux, multiples et irréguliers. Sous l’action du soleil, des volumes d’air s’élèvent dans la mesure où l’air environnant leur est favorable. Les ascendances thermiques sont parfois chapeautées d’un nuage de type cumulus. Elles sont l’outil principal des beaux vols.

Les brises

Le vent peut être créé à partir du réchauffement général des basses couches de l’atmosphère. Ce vent est appelé brise et ses principes de fonctionnement s’appliquent à l’échelle d’une région. La connaissance de la situation météorologique générale et les observations de terrain donnent les moyens de distinguer les brises des autres vents.

Le vent d’origine dynamique

Le « vent du gradient » est le vent d’origine météorologique. Sous-entendu vent du gradient de pression, il est créé par la différence de pression d’un point à un autre du globe. On le nomme couramment « vent météo ». Il peut s’évaluer à partir d’une carte météo par la lecture des isobares (lignes matérialisant les anticyclones et les dépressions sur les cartes). Le scénario des perturbations atmosphériques permet de deviner l’évolution probable de son orientation. A l’observation, le type de certains nuages, leur forme ou leur déplacement dans le ciel, permettent de juger de la force et de l’orientation de ce vent.

Les ascendances thermiques : constitution d’une ascendance thermique

Principe

Lorsque le sol chauffe sous l’action du soleil (rayonnement), il va transmettre de la chaleur au volume d’air à son contact (conduction). Cet air, en élevant sa température, se dilate (s’allège) et, suite à une impulsion, s’élève (convection). La pression diminuant avec l’altitude, ce volume d’air se détend et se refroidit. Si son degré d’humidité est suffisant, la teneur en vapeur d’eau augmentant avec l’abaissement de sa température, il va donner naissance à un nuage (cumulus). Ce principe crée ce qui se nomme une ascendance thermique.

Constitution

Le matin, la mise en route de la convection se fait lentement. L’ensoleillement s’améliorant, la température du sol s’élève. L’air à son contact s’échauffe aussi. Avec 2°C ou 3°C d’écart avec l’air environnant, une particule d’air distinct est créée. Ce volume d’air (ou bulle) peut alors décoller du sol et s’élève à la moindre impulsion donnée par le vent ou même par le déplacement d’un tracteur passant dans un champ. En s’élevant dans un air qui se refroidit à la même vitesse qu’elle (1°C par 100 mètres), la bulle conserve son écart de température de 2°C ou 3°C avec sa masse d’air environnante. Elle continue de monter tant qu’elle est en présence d’un air plus froid. Au sol, les bulles thermiques partent de plus en plus régulièrement. Dès lors, l’émission des bulles peut se faire suffisamment régulièrement pour qu’une véritable colonne ascendante se forme. Cette colonne thermique part rarement du sol. Née de la confluence de différentes bulles, il lui faut plusieurs centaines de mètres pour qu’elle s’organise d’une manière exploitable. Si l’humidité du volume d’air qui s’élève atteint, par son refroidissement, son niveau de condensation, il se forme un nuage. Au début, de simple « barbules » se forment. Ce nuage fragmenté va grossir à vue d’œil. Il donne naissance à un nuage, à la base, plat et sombre. C’est un cumulus. Les côtés et le sommet sont d’un blanc éclatant. A ce stade, si l’ascendance n’est pas continue, le nuage se décompose doucement et disparaît. Ce nuage naît, grandit et meurt avec l’ascendance thermique.

Lorsque l’on exploite une ascendance, le parapente descend en permanence par rapport à la masse d’air (entre -1 et -1,5 mètres par seconde). Lorsqu’il gagne de la hauteur c’est simplement que la vitesse ascendante du thermique est plus grande que sa vitesse verticale descendante. En conséquence, une bulle isolée ayant forcément une fin, elle nous lâche souvent avant d’avoir rejoint un flux ascendant plus vaste. Pour rester dans l’ascendance, le pilote doit « spiraler » en permanence et donc maîtriser des virages d’inclinaisons variables. La présence de vent fait dériver les ascendances. Le pilote doit être conscient de son orientation. Ceci lui permet de négocier ses trajectoires en acceptant de se laisser dériver avec le thermique.

2) Les conséquences du relief sur les écoulements d’air

Dans cette partie nous entendons par relief tout obstacle, petite colline, montagne ou vallée alpine. Physiquement, la présence du relief joue à trois grands niveaux sur les écoulements d’air :

• Le relief augmente les contrastes et modifie la répartition des températures. Sur des pentes d’orientations variables, la distribution de l’énergie solaire est inégale.
• Le relief dévie les filets d’air (dynamique)
• Le relief rend l’écoulement de l’air turbulent.

Les brises sont directement liées à l’activité thermique. Elle naissent donc sous l’action du soleil et génèrent des ascendances éventuellement perturbées par l’irrégularité du relief.

Les brises de pente

Sous l’action du rayonnement solaire, le sol s’échauffe et communique par conduction cette chaleur à l’air qui se trouve le long du relief. L’air, plus chaud et donc moins dense, s’élève en un courant ascendant qui suit la pente de la montagne. C’est la brise de pente montante.

Ce sont les flux qui s’installent entre la plaine et les vallées. Tout comme les brises de pente, elles sont montantes le jour et descendantes la nuit. Elles sont dues à un réchauffement des volumes d’air présents sur les plaines et dans les montagnes dans des proportions inégales. Ainsi un volume d’air bien plus important se réchauffe dans les montagnes en cours de journée. La brise de vallée s’installe dès les premiers rayons de soleil. Son intensité est croissante jusqu’en milieu de journée et décroit jusqu’au coucher du soleil. Elle peut atteindre une puissance qui rend le vol en parapente impossible.

Les brises de mer

Les phénomènes rencontrés en bord de mer, et donc liés à la présence de deux surfaces différentes, sont identiques aux brises de montagne. Le jour, le sol se réchauffe plus vite que la mer. L’activité thermique se met en route de façon normale et l’air présent au dessus de la mer, puisqu’il est plus froid, se dirige vers la terre pour alimenter la convection présente sur le continent. La nuit, le sol se refroidit plus vite que la mer. L’air se refroidit au contact du sol et coule vers la mer où l’air est plus chaud. C’est la brise de terre.

Illustration des brises de mer et de terre

Le parapente, s’initier et progresser. Pierre-Paul Ménégoz, Yves Goueslain. Page 212-213.

Les confluences

Une confluence a lieu lorsqu’une brise et un vent météorologique se conjuguent : il faut que leur volume et leur force soient à peu près similaires. Une confluence peut se rencontrer sur une crête de montagne entre un vent et une brise, à un col, au croisement de vallées, en bordure de côte.

L’effet de pente

L’effet de pente est la conséquence d’un vent ascendant le long d’une pente. Sous le vent du relief, le flux redescend, souvent turbulent et dangereux pour le vol. Un vent fort produit une ascendance puissante. Au-delà de 20km/h de vent, le vol en parapente devient dangereux. L’effet de pente peut être renforcé par la brise.

Le venturi

Le parapente, s’initier et progresser. Pierre-Paul Ménégoz, Yves Goueslain. Page 217.

Lorsque le vent est contraint de forcer son passage dans un étranglement, il s’accélère. C’est ce qui est appelé « l’effet venturi ». L’écoulement du vent se trouve alors « coincé » entre le relief et le poids de l’atmosphère. En conséquence le même volume doit passer dans un espace réduit et la vitesse du flux augmente. Le même phénomène s’observe pour les crêtes qui, dans les vallées, viennent faire obstacle au vent qui s’y écoule. On constate donc une accélération du vent au sommet des crêtes, le long des pentes et chaque fois que le vent est contraint de se dévier pour contourner un obstacle.

Le gradient de vent

Il existe un autre phénomène qui tend à réduire la vitesse du vent à proximité du sol. On peut le rencontrer en plaine comme dans les reliefs. C’est le gradient de vent. Un gradient est une variation. Ici, il signifie la décroissance de la vitesse de la masse d’air à l’approche du sol. Le gradient de vent a des conséquences différentes pour le vol en parapente, s’il se produit au niveau d’un décollage, le long d’une pente ou à l’atterrissage.

Le parapente, s’initier et progresser. Pierre-Paul Ménégoz, Yves Goueslain. Page 219.

La turbulence

On peut rencontrer une turbulence derrière un parapente, c’est la turbulence de sillage. D’une façon générale, que ce soit l’air que se déplace sur un obstacle ou un objet qui se déplace dans l’air, il y a un remous invisible qui se forme derrière l’objet ou l’obstacle. Dès qu’un vent modéré souffle, nous sommes susceptibles de rencontrer derrière n’importe quel obstacle important (maison, haie d’arbre, rupture de pente, colline, montagne…) des turbulences ou rouleaux. Les turbulences peuvent se propager sur une distance de dix fois la hauteur de l’obstacle. Elles voient leur intensité varier par rapport au vent. Bien qu’invisibles, elles peuvent être parfois matérialisées par des nuages. Les formes prises par les turbulences sont alors visibles et rendent la compréhension de leurs effets plus claire.

Le parapente, s’initier et progresser. Pierre-Paul Ménégoz, Yves Goueslain. Page 221.

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