Avion : Tourbillons de bout d'aile
Formation de tourbillons
L'action du profil aérodynamique qui donne à un avion la portance provoque également une traînée induite. Lorsqu'un profil aérodynamique vole à un AOA positif, une différence de pression existe entre les surfaces supérieure et inférieure du profil aérodynamique. La pression au-dessus de l'aile est inférieure à la pression atmosphérique et la pression sous l'aile est égale ou supérieure à la pression atmosphérique. Étant donné que l'air se déplace toujours de la haute pression vers la basse pression et que le chemin de moindre résistance se dirige vers les extrémités du profil aérodynamique, il y a un mouvement d'air dans le sens de l'envergure du bas du profil aérodynamique vers l'extérieur du fuselage autour des extrémités. Ce flux d'air se traduit par un "déversement" sur les pointes, créant ainsi un tourbillon d'air appelé vortex.
En même temps, l'air sur la surface supérieure a tendance à s'écouler vers le fuselage et à sortir du bord de fuite. Ce courant d'air forme un vortex similaire au niveau de la partie intérieure du bord de fuite du profil aérodynamique, mais comme le fuselage limite l'écoulement vers l'intérieur, le vortex est insignifiant. Par conséquent, la déviation de la direction d'écoulement est la plus grande aux pointes extérieures où l'écoulement latéral sans restriction est le plus fort.
Lorsque l'air s'enroule vers le haut autour de la pointe, il se combine avec le courant descendant pour former un vortex traînant à rotation rapide. Ces tourbillons augmentent la traînée en raison de l'énergie dépensée pour produire la turbulence. Chaque fois qu'un profil aérodynamique produit de la portance, une traînée induite se produit et des tourbillons de bout d'aile sont créés.
Tout comme la portance augmente avec une augmentation de l'AOA, la traînée induite augmente également. Cela se produit car à mesure que l'AOA augmente, il y a une plus grande différence de pression entre le haut et le bas du profil aérodynamique et un plus grand flux d'air latéral; par conséquent, cela provoque la formation de tourbillons plus violents, entraînant plus de turbulences et plus de traînée induite.
Sur la figure, il est facile de voir la formation de tourbillons de bout d'aile. L'intensité ou la force des tourbillons est directement proportionnelle au poids de l'avion et inversement proportionnelle à l'envergure et à la vitesse de l'avion. Plus l'avion est lourd et lent, plus l'angle d'attaque est grand et plus les tourbillons de bout d'aile sont forts. Ainsi, un avion créera des tourbillons de bout d'aile avec une force maximale se produisant pendant les phases de décollage, de montée et d'atterrissage du vol. Ces tourbillons entraînent un danger particulièrement dangereux pour le vol, la turbulence de sillage.
Éviter les turbulences de sillage
Les tourbillons de bout d'aile sont les plus grands lorsque l'avion générateur est "lourd, propre et lent". Cette condition est le plus souvent rencontrée lors des approches ou des départs car l'angle d'attaque d'un aéronef est le plus élevé pour produire la portance nécessaire à l'atterrissage ou au décollage. Pour minimiser les risques de voler dans la turbulence de sillage d'un avion :
• Évitez de traverser la trajectoire de vol d'un autre aéronef.
• Rotation avant le point auquel l'avion précédent a pivoté lors du décollage derrière un autre. avion.
• Évitez de suivre un autre aéronef sur une trajectoire de vol similaire à une altitude inférieure à 1 000 pieds.
• Approchez-vous de la piste au-dessus de la trajectoire d'un avion précédent lors de l'atterrissage derrière un autre avion et atterrissez après le point où les roues de l'autre avion ont touché la piste.
Un hélicoptère en vol stationnaire génère un souffle vers le bas à partir de son ou ses rotors principaux similaires aux tourbillons d'un avion. Les pilotes de petits aéronefs doivent éviter un hélicoptère en vol stationnaire d'au moins trois diamètres de disque de rotor pour éviter les effets de ce souffle vers le bas. En vol vers l'avant, cette énergie est transformée en une paire de tourbillons de fuite puissants et à grande vitesse similaires aux tourbillons de bout d'aile des gros aéronefs à voilure fixe. Les tourbillons d'hélicoptères doivent être évités car les vitesses de vol vers l'avant des hélicoptères sont souvent très lentes et peuvent générer des turbulences de sillage exceptionnellement fortes.
Le vent est un facteur important pour éviter la turbulence de sillage car les tourbillons de bout d'aile dérivent avec le vent à la vitesse du vent. Par exemple, une vitesse de vent de 10 nœuds fait dériver les tourbillons à environ 1 000 pieds par minute dans la direction du vent. Lorsqu'il suit un autre aéronef, un pilote doit tenir compte de la vitesse et de la direction du vent lors de la sélection d'un point de décollage ou d'atterrissage prévu. Si un pilote n'est pas sûr du point de décollage ou d'atterrissage de l'autre avion, environ 3 minutes offrent une marge de sécurité qui permet la dissipation de la turbulence de sillage. Pour plus d'informations sur la turbulence de sillage, consultez la Circulaire d'information (CI) 90-23, Turbulence de sillage des aéronefs.
