Vitesse - Energie Cinetique - Vi Vs Vp

[Denis F]

Juste un truc: je comprend aussi bien quand on m'explique que j'ai tord sans crier

Désolé... si j'ai crié c'est pour être entendu avant que quelqu'un n'essaie

[Godzilla]

on n'a pas parlé des effets de l'altitude sur l'indication vario.

y en a ou y en a pas ?

Dans quel sens ?

 

Question subsidiaire : pourquoi les planeurs sifflent à haute altitude ?

Y a til perte d'énergie ?

 

Merci d'agiter les neurones (moi je peux pas: en altitude, ils gèlent ...)

[Robert Ehrlich]

on n'a pas parlé des effets de l'altitude sur l'indication vario.

y en a ou y en a pas ?

Dans quel sens ?

 

Question subsidiaire : pourquoi les planeurs sifflent à haute altitude ?

Y a til perte d'énergie ?

 

Merci d'agiter les neurones (moi je peux pas: en altitude, ils gèlent ...)

Question variation des indications vario : je l'avais soulevée pendant mon stage ITV en Juillet dernier et mon formateur, Pierre Lemaire, m'a dit qu'il avait lui-même posé la question à des physiciens qui n'ont pas su lui répondre. Ce qui est à peu près certain, c'est qu'il y a une variation et que ce n'est pas la même que celle du badin, donc la finesse evaluée en faisant le rapport des 2 indications, converties dans une même unité au préalable, devient (légèrement) fausse avec l'altitude. Depuis, comme je ne veux pas mourir idiot, je me suis livré à d'intenses cogitations et ai noirci quelque pages de calculs, d'où il ressortirait, sous toutes réserves, que l'évolution de l'indication pour une Vz réelle donnée ne dépendrait que de l'évolution de la température et de la viscosité de l'air contenu dans la capacité, dont j'ai supposé qu'elles restaient égales à celle de l'air extérieur. Si on appelle Vzi la vitesse indiquée par le vario, Vz la vitesse réelle, T la tempérautre absolue, s la viscosité, To et so ces mêmes grandeurs dans les conditions d'étalonnage du vario, j'ai abouti à la formule :

Vzi/Vz = (T/To)*(so/s)

Ouf, après je ne sais combien de prévisualistions et corrections, l'aide au code AIB me manque fort dans le nouveau forum. Je vous fais grâce du raisonnement et des calculs mais suis à la disposition de ceux qui voudraient les connaître et/ou les contester.

Il va de soi que la viscosité elle-même dépend de la température, et peut être aussi de la pression, mais je ne connais pas la loi qui décrit cette dépendance.

 

Pour ce qui est du sifflement, moi j'ai entendu des planeurs siffler aux altitudes de plaine auxquelles je vole usuellement et je n'ai jamais remarqué d'apparition de sifflement en liaison avec l'altitude, ce qui ne veut pas dire que je nie l'existence du phénomène. Le flûtiste que je suis à l'occasion aurait tendance à suggérer l'explication suivante. Un sifflement, c'est un son périodique résultant de la vibration de l'air en général contenu dans une cavité résonnante ayant une ou plusieurs fréquences de résonnance. Comme pour le flutter, pour que l'oscillation persiste, il faut qu'une source d'amortissement négatif vienne compenser l'amortissement positif inhérent à toute oscillation et pour que l'apport l'énergie compense la perte due cet amortissement il faut qu'il soit en phase evec cette oscillation. Or la période d'oscillation dépend fortement de la température, tous les instrumentistes à vent le savent bien qui chauffent leurs instrument avant de jouer avec d'autres pour éviter que la hauteur monte pendant le morceau, l'énergie disponible pour contrer l'amortissement dépend de la vitesse, l'amortissement dépend entre autres de la viscosité, toutes choses qui évoluent avec l'altitude, on conçoit bien que les conditions nécessaires à l'entretien des oscillations soient remplies à certaines altitudes et pas à d'autres. Ceci dit, j'ai bien conscience de n'avoir dit en somme que "ça dépend de l'altitude parce que ça en dépend". Merci aux courageux qui m'auront lu jusque que là Pour ce qui est de la perte d'énergie, il y en a certainement une mais elle est négligeable, de l'ordre de grandeur de ce qu'on gagnerait en soufflant vers l'arrière pour se propulser, puisque c'est l'ordre de grandeur de ce qui suffit à entretenir le son de ma flûte.

Modifié le 26 décembre 2005 par Robert Ehrlich

[Soaring Tiger]

la température et de la viscosité de l'air contenu dans la capacité, dont j'ai supposé qu'elles restaient égales à celle de l'air extérieur.

 

 

Pourquoi une bouteille thermo , où on suppose que la température va rester constante, donc différente de la température extérieure ?

 

Certains varios, comme le blumenauer sont munis d'une résistance chauffante , pour garder une température constante dans la capacité .

[Etienne]

pourquoi une bouteille thermo , où on suppose que la température va rester constante, donc différente de la température extérieure ?

Salut

la bouteille thermo permet de garder la température constante pendant une courte période.

Dans la pratique les variations d'altitude vont vider et remplir la bouteille qui va donc voir sa température changer en fonction de l'énergie thermique de l'air qui rentre et qui sort.

De plus l'isolation n'est jamais parfaite! Après un certain temps la température dans la bouteille sera proche de celle de l'extérieur en supposant que l'on reste à température constante suffisament longtemps.

 

Donc, il faut bien tenir compte de la témpérature et donc de la viscosité de l'air.

 

Merci Robert pour une explication aussi complète et instructive

 

Et joyeux à tout le monde :)

 

Etienne

[Godzilla]

L'impression suggestive (basée sur rien d'autre qu'une vague impression), est qu'en altitude le vario a tendance à exagérer (dans les deux sens).

 

Qqun confirme ?

[Denis F]

L'impression suggestive (basée sur rien d'autre qu'une vague impression), est qu'en altitude le vario a tendance à exagérer (dans les deux sens).

 

Un vario pneumatique mesure une différence de pression - quand on monte la différence de pression est (en proportion) plus forte puisque l'air, plus froid, est plus dense. d'où une tendance à exagérer.

 

Mais l'air plus froid est aussi moins visqueux, d'où la tendance inverse... au bilan, je ne sais pas qui l'emporte... d'ailleurs Reichmann me souffle qu'il n'y a pas d'erreur d'altitude, mais sans vraiment argumenter.

 

Ce qui est sûr c'est que les varios électriques anciens (ceux qui mesurent le refroidissement d'un filament) sont pessimistes puisqu'il y a moins d'air, et que les varios des calculateurs actuels, basés sur la dérivation de l'altitude, ne sont pas affectés par l'altitude...

[Michel Klich]

Mais l'air plus froid est aussi moins visqueux

 

Je pense que comme tout fluide plus c'est chaud plus c'est fluide donc moins visqueux.

Cest vrai pour l'huile, aussi pour l'eau mais à un degré moindre*.

ça doit etre vrai pour l'air aussi.

 

Question d'entropie

 

*(la raison les liaisons hydrogene pour l'eau)

[Etienne]

salut

sinon tu peux encore piloter aux fesses, ça, ça changera jamais quelque soit ta machine et son tableau de bord

Avantage: tes sensations ne sont pas fonctions de l'altitude (on considèrera un pilote équipé d'oxi si il monte trop haut )

BV et bonnes fêtes

Etienne

[JérômeF]

on n'a pas parlé des effets de l'altitude sur l'indication vario.

y en a ou y en a pas ?

Dans quel sens ?

 

Question subsidiaire : pourquoi les planeurs sifflent à haute altitude ?

Y a til perte d'énergie ?

 

Merci d'agiter les neurones (moi je peux pas: en altitude, ils gèlent ...)

 

Il va se soi que la viscosité elle-même dépend de la température, et peut être aussi de la pression, mais je ne connais pas la loi qui décrit cette dépendance.

 

 

 

Pour moi, le vario indique dP/dt, donc, puisque P est semblable à une exponentielle décroissante en fonction de l'altitude, la sensibilité du vario (dP/dz) diminue avec l'altitude!

 

Pour ce qui est de la variation de la viscosité avec l'altitude, la viscosité dynamique (mu) ne dépend que de la température; la viscosité cinématique (nu= mu/rho) dépend donc de la pression et de la température.

 

Mais l'air plus froid est aussi moins visqueux

 

Je pense que comme tout fluide plus c'est chaud plus c'est fluide donc moins visqueux.

Cest vrai pour l'huile, aussi pour l'eau mais à un degré moindre*.

ça doit etre vrai pour l'air aussi.

 

Question d'entropie

 

*(la raison les liaisons hydrogene pour l'eau)

 

Non, la viscosité des liquides diminue avec la température; celle des gaz augmente!

Modifié le 24 décembre 2005 par JérômeF

[Robert Ehrlich]

Mais l'air plus froid est aussi moins visqueux

 

Je pense que comme tout fluide plus c'est chaud plus c'est fluide donc moins visqueux.

Il ya quand même exception au moins pour l'hélium liquide, qui ne devient super-fluide, donc de viscosité nulle, qu'en dessous de quelques Kelvins.

[Robert Ehrlich]

Pour moi, le vario indique dP/dt, donc, puisque P est semblable à une exponentielle décroissante en fonction de l'altitude, la sensibilité du vario (dP/dz) diminue avec l'altitude!

Trop simple ! Le vario ne mesure pas dP/dt, il mesure une différence de pression, plus précisément la différence entre la pression de la prise de pression éxterieure (antenne ou statique selon qu'il est compensé ou non) et la pression à la jonction capacité-capillaire. Cette différence de pression est bien sûr proportionnelle à dP/dt (P étant la pression éxterieure) mais il n'est pas clair que le facteur de proportionnalité ne dépende ni de la pression ni de la température ni de la viscosité, le résultat de mes cogitations, c'est que ça en dépend.

En fait on a, pour ceux qui sont plus familiers avec l'électronique qu'avec la pneumatique, l'équivalent d'un circuit RC (résistance/condensateur), le capillaire jouant le role de la résistance et la capacité celle du condensateur et le vario celui d'un voltmètre mesurant la tension aux bornes de la résistance. Et les valeurs de R et C varient avec température, pression, densité et viscosité. En fait il n'y a que 2 variables et non 3 dans température, pression et densité puisqu'elles sont liés par l'équation d'état du gaz air que j'ai supposé parfait. Il se trouve, si j'arrive encore à comprendre les gribouillis de mon cahier de cogitations, que l'effet de la densité annulle celui décrit par Jérôme de décroissance de dP/dz avec l'altitude, qui soit dit en passant n'est exponentielle que dans un air à température constante, donc à partir d'altitudes plutôt stratosphériques. Et le résultat est que ça ne dépend plus que de la température et de la viscosité.

Modifié le 26 décembre 2005 par Robert Ehrlich

[Robert Ehrlich]

Non, la viscosité des liquides diminue avec la température; celle des gaz augmente!

Mais peux-tu nous dire de combien ?

Si ma formule est correcte, ça veut dire que les 2 facteurs agissent en sens inverse quand l'altitude augmente, il serait intéressant de savoir lequel gagne, il me semble fort improbable qu'ils se neutralisent exactement.

[Jean Féret]

Bonjour à tous, et bonne année!

 

J'ai aperçu sur le site de Schempp-Hirth que les Nimbus ont été modifiés pour voler plus vite à haute altitude.

 

Cette annonce, dans les "news" et pas dans les TM, est manifestement liée aux grands vols et aux records accumulés en Argentine.

 

Sauriez vous en quoi consiste cette modification "Argentine" des Nimbus 4?

[Monsieur bobote]

on n'a pas parlé des effets de l'altitude sur l'indication vario.

y en a ou y en a pas ?

Dans quel sens ?

 

Question subsidiaire : pourquoi les planeurs sifflent à haute altitude ?

Y a til perte d'énergie ?

 

Merci d'agiter les neurones (moi je peux pas: en altitude, ils gèlent ...)

 

on n'a pas parlé des effets de l'altitude sur l'indication vario.

y en a ou y en a pas ?

Dans quel sens ?

 

Voir Altitude Effects on Variometers, F. G. Irving technical soaring vol 3 (1973)

 

C'est de mémoire pardon pour les erreurs

 

Concernant les erreurs variométriques avec la température et l'altitude, cela dépend du type de mesure effectuée (débit massique, débit volumique, différence d'altitude,etc), de la technologie employée (palette (ex PZL), capsule aneroide et capillaire (ex Badin, Bohli),thermistance + pont de Weston (vieux Borgelt) , capteur piézo) et de l'existence ou non d'une d'une correction interne (mécanique, electrique ou informatique).

de mémoire

Un vario à capillaire sera affecté par la viscosité de l'air (+ 3% par + 20 °c pour un Bohli) mais pas par l'altitude.

un vario electrique mesure un débit massique et sera en principe affecté par la densité de l'air , indication plus faible que la réalité lorsque l'altitude ou la température augmente mais sont en général compensé électroniquement.

Un vario "electronique" mesure une différence de pression par rapport au temps, vue la qualité de la mesure et de la compensation sur l'altitude, c'est probablement plus proche d'une différence de hauteur que d'altitude pression, cependant les fabricants semblent très discret sur ce sujet.

 

 

Question subsidiaire : pourquoi les planeurs sifflent à haute altitude ?

Y a til perte d'énergie ?

 

Merci d'agiter les neurones (moi je peux pas: en altitude, ils gèlent ...)

 

 

plus simplement , probablement parce que le plexiglas de la verriere a un coefficient de dilatation superieur a celui du fuselage (essayer de fermer certaine verriere en plein soleil), en altitude et a basse température elle se retracte n'est plus ajustée d'ou le bruit (ou le courant d'air !).

[Robert Ehrlich]

...

Un vario à capillaire sera affecté par la viscosité de l'air (+ 3% par + 20 °c pour un Bohli) mais pas par l'altitude.

...

Comme j'avais mentionné le capillaire, il va de soi que c'est sur ce type de vario que portaient mes réflexions. Que veulent dire ces + 3%. Et-ce que c'est la vitesse de montée indiquée qui devient supérieure de +3% à la vitesse de montée réelle ou le contraire ? (Vous remarquerez que je suis optimiste, je parle de vitesse de montée plutôt que de vitesse de descente :wacko: ).

 

En relisant mes calculs, je vois que j'ai commis une grossière erreur sur la fin et que la formule que j'avais citée est à lire à l'envers :

Vzi/Vz = (To/T)*(s/so)

Ca me chagrinait un peu aussi à la réflexion qu'à Vz et température constante, Vzi diminue si la viscosité augmente, intuitivement on sent bien que c'est le contraire, c'est comme si on avait rétréci le capillaire.

Par ailleurs un petit coup de Google m'a appris que pour un gaz parfait la viscosité est proportionnelle à la racine carrée de la température. La fomule se réduirait donc à

Vzi/Vz = racine de (To/T)

ce qui donne une Vzi qui diminue quand la température augmente pour une Vz donnée, de 3,4% par + 20 °C (au voisinage de 15°C, température au niveau de la mer de l'atmosphère standard).

Comme la température diminue avec l'altitude le vario devrait donc devenir optimiste avec l'altitude, comme le badin lui devient pessimiste, la finesse obtenue comme rapport des deux devrait être pessimiste, i.e moins bonne que la réalité. Ceci dit l'erreur du au vario est beaucoup plus faible (entre 1,1 et 1,4% par 1000m pour les 5000 premiers mètres en atmosphère standard) que celle due au badin (1% par 200m).

 

Toujours est-il que ce chiffre (3 ou 3,4% par + 20 °C) ne devrait pas être spécifique du Bohli mais le même pour tous les varios à capillaire ou équivalent (tout les varios qui mesurent la différence de pression entre les deux extrémités d'une restriction par laquelle une capacité communique avec la prise de pression extérieure).

[JérômeF]

Robert, je t'envoie par mail (à ton adresse inria) une diagramme des propriétés de l'atmosphère standard. Tu verras que mu (viscosité dynamique) varie linéairement avec la température; et que nu (viscosité cinématique), varie avec la température et la pression.

la perte de charge d'un capillaire (écoulement de Poiseuille) est de la forme K.µ.Qv

[Robert Ehrlich]

....

la perte de charge d'un capillaire (écoulement de Poiseuille) est de la forme K.µ.Qv

Mais que sont K et Qv ? Moi j'étais parti de l'hypothèse que le débit massique (kg d'air par seconde) à travers le capillaire est proportionnel à la différence de pression entre les 2 extrémités, le facteur de proportionnalité étant de la forme G.r/µ, où G est un facteur qui ne dépend que de la géométrie, µ (que j'appelais s) la viscosité dynamique et r la masse volumique. On voit effectivement appaître la viscosité cinématique, mais dans le résultat final le facteur masse volumique s'élimine avec son influence inverse sur la relation entre variation d'altitude et variation de presssion.

 

Pour ce qui est de la variation linéaire de µ, je pense que c'est juste que l'echelle de ton diagramme est telle que la courbure est imperceptible, la variation de la vitesse du son semble tout aussi linéaire et pourtant la note du bas de page dit bien qu'elle est en racine de T. Mais il semble que l'air ne soit pas suffisamment parfait pour que les courbes se confondent.

Modifié le 12 janvier 2006 par Robert Ehrlich

[JérômeF]

....

la perte de charge d'un capillaire (écoulement de Poiseuille) est de la forme K.µ.Qv

Mais que sont K et Qv ? Moi j'étais parti de l'hypothèse que le débit massique (kg d'air par seconde) à travers le capillaire est proportionnel à la différence de pression entre les 2 extrémités, le facteur de proportionnalité étant de la forme G.r/µ, où G est un facteur qui ne dépend que de la géométrie, µ (que j'appelais s) la viscosité dynamique et r la masse volumique. On voit effectivement appaître la viscosité cinématique, mais dans le résultat final le facteur masse volumique s'élimine avec son influence inverse sur la relation entre variation d'altitude et variation de presssion.

 

Pour ce qui est de la variation linéaire de µ, je pense que c'est juste que l'echelle de ton diagramme est telle que la courbure est imperceptible, la variation de la vitesse du son semble tout aussi linéaire et pourtant la note du bas de page dit bien qu'elle est en racine de T. Mais il semble que l'air ne soit pas suffisamment parfait pour que les courbes se confondent.

K indique un coefficient de proportionalité, Qv le débit volume et mu la viscosité dynamique. la différence de pression mesurée par le vario est donc, à température constante, proportionelle au débit volumique qui entre ou sort de la capacité.