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Aérologie du site d'envol

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Configuration du site :


Vous devrez disposer d’un terrain suffisamment vaste (au moins la taille d’un grand stade).

Environnement aérologique :


Le terrain doit être bien dégagé ; Tout obstacle génère un écoulement turbulent du vent sur une distance équivalant à dix fois sa hauteur.
Ainsi, un immeuble de 20 m (six étages), crée une turbulence s’étendant sur 200 m, soit la longueur de deux terrains de foot-ball…

L’écoulement du vent est perturbé par les obstacles ; il est impossible de faire voler derrière l’écran que constitue un immeuble, mais l’envol demeure possible en amont de cet immeuble.


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L’écoulement laminaire (sans turbulences) du vent n’est réalisé qu’en plaine ou sur une plage : rien ne fait obstacle à cet écoulement ; c’est la situation idéale.
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Principe à ne pas oublier : L’écoulement est meilleur devant l’obstacle; la turbulence ne se forme qu’après l’avoir contourné.

Pour évaluer correctement un site du point de vue qui nous intéresse, il est indispensable que l’enseignant/animateur procède à des essais préliminaires hors temps scolaire/animation.







Accessibilité:

Vous aurez vraisemblablement à organiser des sorties. La proximité sera pour vous un élément à prendre en compte afin que les temps de parcours demeurent réduits.
Assurez-vous des autorisations éventuelles d’accès (parcs, terrains privés, équipements sportifs partagés…) 

Organisation de sorties:

• Elles doivent être autorisées par le directeur ou la directrice de l’établissement.
• Les parents doivent être informés par écrit et autoriser leurs enfants à participer aux sorties.
• S’il y a gratuité, les sorties sont obligatoires en temps scolaire.
• Les frais de transport et les problèmes d’assurances constituent d’autres obstacles, mais un projet bien conçu peut bénéficier d’une aide (prendre contact avec son IEN).
 

Les conditions météo sont déterminantes:

• Les modèles présentés dans les pages suivantes sont conçus pour un vent faible à modéré.
• Les vents violents et surtout les temps orageux sont à éviter absolument.
• Par nature, le cerf-volant statique n’est pas une activité « à risque » (comme peut l’être une discipline sportive du cerf-volant - Traction). A la différence de certaines disciplines plus sportives du cerf-volant comme le kitesurf, le buggy ou plus généralement toutes les disciplines liées au cerf-volant de traction.
• La météo de printemps est souvent plus instable que celle d’automne.

Un temps orageux, outre le risque d’éventuels coups de vent, présente un danger électrique sérieux (foudre).


 
Un vent violent ne convient pas aux modèles décrits dans cet ouvrage ; des problèmes de sécurité pour le groupe peuvent aussi survenir.



Gestion du groupe :

• Conditionner soigneusement les cerfs-volants et les dévidoirs de fil de retenue pour le transport (boîtes, cartons, classeurs…)

• Vous aurez nécessairement recours à des accompagnateurs, vraisemblablement bénévoles (autorisés par le directeur ou la directrice). Le mieux est de constituer de petites équipes d’enfants autour de chaque adulte.

• Consignes de sécurité : Outre les consignes précédentes, ce sont celles habituelles (attention aux coups de soleil… ou à l’averse ! Prévoir la petite pharmacie pour les bobos).

• Reconnaître le terrain avec le groupe dès l’arrivée.  Définir les limites, donner les consignes, déployer les équipes selon la direction du vent, garder le contact avec l’ensemble des équipes (un sifflet pourra s’avérer utile).

• Un petit hôpital de campagne pour cerfs-volants (adhésif, ficelle, colle, crépon…) permettra de traiter sur-le-champ les avaries légères.

• Conserver des traces des séances d’envol : photos, dessins, vidéos, récits, fiches techniques, pour une utilisation ultérieure.






 L’envol des cerfs-volants statiques (à une ligne) :

• La main gauche tient le fil de réserve ou le dévidoir et la droite guide le cerfvolant  (Inversement pour les gauchers).

• Débuter par un envol à deux qui donne de meilleurs résultats. 

Redresser le cerf-volant pour le placer face au vent. Appuyer le cerf-volant contre un support ou demander une aide. Tirer d'un coup sec sur la ligne en reculant de quelques pas. Pomper ensuite en lâchant du fil jusqu’à la hauteur voulue.
• Le plus important est de bien se disposer dos au vent.

• Éviter de courir.

• Ne pas se rapprocher les uns des autres sous peine d’emmêler les fils de retenue, 


Mais, lorsque cela se produit, se rapprocher pour les dégager !
• Il sera souvent plus simple d’effectuer l’envol en déroulant un minimum de ligne (ficelle), une distance de 15 à 20 mètre minimum est généralement bien adaptée.


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M'sieur, m'sieur! mon cerf-volant ne vole pas. Lancinante litanie que beaucoup d'entre nous ont dû affronter face au gamin (ndlr: et à l'adulte) désappointé, impuissant devant son "cerf-non volant" résolument rivé au sol. Michel Trouillet, nous explique les bienfaits de l'empirisme et de l'observation de la nature, pour résoudre les petits aléas d'un cerf-volant mal réglé.

Si le gamin (ndlr: et l'adulte) a un Q.I. supérieur à150 et que vous avez vous-même fait un passage par l'école Polytechnique, il vous est toujours possible d'expliquer, calculette à la main, la variation du Cx en fonction de l'incidence, la position du centre de poussée, la polaire d'Eiffel et l'effet Reynolds... Bon! moi j'ai toujours préféré le bidouillage sur le terrain, en marmonnant dans ma barbe d'obscures explications. Le gosse, heureux, peut alors reprendre son objet, cette fois volant et identifiable, convaincu que je suis un magicien et que le cerf-volant est magique... Il y a un peu de vrai dans tout ça!



Passons aux travaux pratiques :


• Il suffit, pour cela, d'emprunter le cerf-volant losange (Eddy) du gamin qui court comme un dératé sur la pelouse du jardin public situé en face de vos fenêtres... Malgré le vent relatif qu'il crée en courant, le gamin en question ne parvient qu'à raser le gazon et couper tout ce qui dépasse. Son cerf-volant, qui refuse de monter, est dit tractant (fig. A). Le point d'attache sur les brides a été fixé bien trop en arrière, ce qui fait que la résultante dynamique s'échappe vers l'avant. La traînée reste la seule force qui s'additionne au poids du cerf-volant. Ça n'est évidemment pas le but recherché!

• Vous consolerez le jeune cervoliste en effectuant le réglage inverse. Ramenez franchement vers l'avant (le nez du cerf-volant) l'anneau du fil de retenue.

Le cerf-volant s'envole alors au moindre souffle de vent, mais ressemble à une feuille morte. Son vol est complètement désordonné, le cerf-volant se balance en tous sens avant de se mettre à tourbillonner et de s'écraser lamentablement au milieu du massif de géraniums... On dit du cerf-volant qu'il est piqueur (fig. B).


Le point d'attache étant fixé trop à l'avant, le nez est tiré vers le sol la force du vent exerce alors sa pression sur le dessus, plaquant irrémédiablement le jouet d'Éole au sol. Ce type de réglage fait office d'aileron de voiture de course, qui plaque le véhicule au sol afin d'en améliorer la tenue de route.

• Vous prenez alors le cerf-volant par la bride, et, en faisant glisser vos doigts d'avant en arrière, vous constatez qu'une zone d'équilibre peut être définie. Trop vers l'avant, et le cerf-volant est instable au-delà, vers l'arrière, le cerf-volant refuse de s'élever. Cette plage, de quelques centimètres, constitue le centre vélique du cerf-volant (Fig. C).

• Vous pouvez désormais adapter votre cerf-volant à la force du vent. En cas de vent léger, le point d'attache sera réglé plus en avant par vent plus soutenu, c'est vers l'arrière que vous effectuerez le réglage. Vous pouvez ainsi faire varier la force de traction du cerf-volant sur le fil de retenue. Vous allez enfin rendre heureux le gamin qui trépigne d'impatience, lui expliquerez qu'il ne sert à rien de courir si le vent est suffisant, et que le cerf-volant ne peut voler que si le vent souffle devant le cerf-volant. Afin d'éviter toute confusion concernant l'endroit et l'envers du cerf-volant -lorsque le fil est déroulé, le cerf-volant attaché, prêt à voler, le cervoliste doit sentir la caresse du vent derrière ses oreilles...• Il vous reste à mettre en application ces quelques conseils dans le domaine de l'aérodynamique sur tous les objets volants, qu'ils soient monofils ou pilotables. Une brise régulière dans un endroit bien dégagé -sans arbres ni immeubles, afin de tester les réactions de votre cerf-volant tenu à bout de bras par les brides est sans doute assez empirique. Cependant, cette démarche est particulièrement efficace pour sentir les forces invisibles de l'air qui s'écoule sur un objet, qu'il soit volant ou non.


 

A retenir
agt_supportSur la plupart des cerfs-volants les baguettes se fixent côté ciel. Le bridage se trouve côté sol.
Un réglage piqueur s’obtient en avançant vers le nez du cerf-volant le point d’accrochage. Ce type de réglage est utilisé pour les vents plus faibles.
Un réglage cabreur s’obtient en reculant vers la queue du cerf-volant le point d’accrochage. Ce réglage convient aux vents plus forts.


L’envol des cerfs-volants acrobatiques (à 2 lignes) :


EN fait, le cerf volant, c'est pas compliqué, suffit de suivre les instructions ...


Plus sérieusement, le principe est relativement simple une ligne dans chaque main (éviter d'écarter les mains / gardez les mains devant vous) :

Mauvaise position :
Bras et Mains écratés
   Bonne position :
Bras tendus et mains devant
 
Le principe est le suivant, vous tirez à droite et les cerf-volant tourne à droite, vous tirez à gauche il tourne à gauche...

Ceci étant, souvent tout commence par deux fils, dynamique et contrôle en sont alors les maîtres mots, la puissance attire l'hypnotise...Plus tard, la vitesse s'efface, quatre fils donnent une maîtrise totale, une précision sans limite, sensation révolutionnaire de domination des éléments.
Avec le temps l'objectif ultime apparaît à la fois simple et infiniment compliqué, un seul fil: point d'équilibre absolu, le combat contre les  forces naturelles est terminé, ni vainqueur, ni vaincu, mais une mise à l'unisson.  Tout là-haut immobile, éclose au sommet de sa tige, la fleur de la sagesse joue, à qui veut l'entendre, la musique de cette complicité. Bien souvent les pilotes ayant longtemps pratiqué les cerf-volant acrobatique reviennent vers le statique pour l'aspect conception, fabrication.





Éléments d’aérodynamique  :



Principes

Chacun peut constater que l’énergie du vent engendre une “poussée“ sur tout obstacle.
Cette “poussée“, en fait, correspond à un double phénomène : Jacques Bernouilli (mathématicien suisse 1700-1782), a établi que l’énergie demeure constante dans un fluide en mouvement.
Ce fluide accélère pour contourner un obstacle puis rejoindre son flux. Il se crée ainsi une dépression au dos de l’obstacle… que le vent emporte !

 Une expérience très simple permet de mettre en évidence le théorème de Bernouilli : La dépression créée par un obstacle s’ajoute à la pression du vent sur la face opposée pour constituer la “poussée“. Voir chapitre "Jeux de mains" ci dessous.
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La force résultante varie selon l’angle d’incidence de cet obstacle face au déplacement d’air, mais aussi selon son profil et bien d’autres facteurs qui ne nous concernent pas à ce stade, parce que le cerf-volant est une machine qui procède d’abord de l’expérience pragmatique : ça vole ou ça ne vole pas. 



Cette “loi minimale“ régit un monde protégé, où voler est un jeu, à l’écart d’enjeux aéronautiques plus réalistes… Le corollaire de cette loi est que l’enfant (et l’adulte) ne peut acquérir une connaissance vraie que par un engagement personnel fait de pratique, d’observation et de recherche.




 Nous sommes tous égaux face au vent, qui souffle indifféremment pour le néophyte comme pour le confirmé.

Mais en connaître les mécanismes, anticiper ses réactions, savoir le trouver dans une grande pétole générale, permet de progresser plus rapidement et tirer plus de plaisirs des séances de vols.

 Aborder l'aérologie, I'aérodynamisme, la climatologie, de façon théorique risquait de faire de cette rubrique le traitement pour insomniaque le plus efficace qui soit. L'observation, la comparaison imagée, l'illustration devraient nous permettre d'adapter nos "machines volantes" et notre comportement aux humeurs, caprices et facéties du dieu Eole.

ECOULEMENT DE L'AIR

L'air est un fluide invisible. Même s'il est impalpable lorsqu'il se met en mouvement il se manifeste à vous par tous vos sens une caresse sur vos joues, une sensation de froid sur la peau, un souffle chaud un soir d'été, une plainte monocorde au creux de vos oreilles...

L'écoulement de cet air est tantôt laminaire, tantôt turbulent.

il est laminaire quand les couches successives d'air glissent les unes sur les autres sans échanges, donc sans... turbulences. Par opposition, l'air est turbulent quand les couches du fluide échangent des particules.

L'état de turbulence peut avoir plusieurs origines. L'une d'entre elles réside dans la viscosité de l'air. Pour en expliquer le principe nous observons la cigarette que vous venez de poser sur le bord du cendrier. Dans votre atelier, pas un souffle d'air et pourtant la fumée qui monte bien droit à plus de 20 cm au-dessus du cendrier se met à onduler en volutes de plus en plus larges. Vous venez de créer un courant thermique miniature. Au centre de la colonne de fumée, l'air chaud s'élève rapidement. Dans la périphérie de cette colonne, la fumée en contact avec l'air ambiant se refroidit au fur et à mesure de son ascension. Le frottement de l'air chaud (rapide) et de l'air refroidi (lent) provoque une onduk2tion qui s'amplifie par effet dynamique.



Sur le site de vos exploits cerfsvolistiques, votre Cerf-Volant répondra au doigt et à l'œil à vos sollicitations dans le courant laminaire et se comportera de façon capricieuse dans le courant turbulent.

INCIDENCE DE L'ENVIRONNEMENT SUR LE VENT

Vous vous trouvez dans une prairie dégagée de tous obstacles (batiment, buissons, arbres, vallonnement,...), pourtant vous constatez un souffle plutôt anémique au raz du sol. L'herbe agit comme un tapis brosse créant des micro turbulences qui ralentissent l'écoulement de l'air jusqu'à plusieurs mètres au-dessus du sol. Il suffit de dérouler quelques mètres de fil pour un envol en flèche et offrir à votre cerf-volant le courant laminaire dont il a besoin pour un vol stable et irréprochable .



Dans le cas d'obstacles plus importants (clôtures, haies, habitations) l'écoulement turbulent peut atteindre plusieurs dizaines de mètres au-delà et au-dessus de l'obstacle. La face exposée au vent est dite "zone au vent", l'autre face est dite "zone sous le vent".

La face au vent est une zone de surpression (bourrage), l'autre face est une zone de turbulence.

Là encore il convient de s'adapter à la nature de l'obstacle. La présence d'immeubles ou de hauts arbres peut vous contraindre à monter à plusieurs dizaines de mètres avant de stabiliser votre vol. Dans certains cas, il vous sera impossible de piloter ou de faire voler le meilleur des cerfs-volants et ceci malgré un vent à décorner les bœufs. La seule alternative sera alors de vous éloigner de la face sous le vent ou de profiter d'un couloir dégagé entre les obstacles pour décoller et stabiliser votre vol statique en secteur aérologique laminaire.





Vous avez décidé de conjuguer promenade familiale champêtre et cerf-volant (histoire de satisfaire tout le monde et ramener la paix dans votre chaumière).


Votre terrain d'envol improvisé ressemble au bocage normand et vous vous demandez par quel côté apprivoiser un Eole prometteur. Là encore c'est le versant "au vent", du bas jusqu'au sommet de la crête qui vous offrira un tremplin idéal. Sur le versant "sous le vent" votre cerf-volant aura plutôt des allures de gai laboureur et risquera de compromettre votre bonne humeur et le consensus familial de votre fin de week-end.



Voilà pour cette première approche de l'aérologie. Certains d'entre-vous ont peut-être déjà compris pourquoi leur CV s'obstinait à jouer la tondeuse plutôt qu'être ce fier objet volant parfaitement identifié que l'on appelle cerf-volant.

LA FORCE QUI VIENT D'EN HAUT

 Après les quelques effets de turbulences expliqués ci dessus, nous allons essayer de comprendre l'action de l'air sur l'extrados (dessus du cerf-volant).

Lorsqu'un cerf-volant prend son envol il est naturel de dire que c'est grâce à la poussée du vent sur la face exposée (intra dos).

C'est en partie vrai mais c'est sans prendre en compte une force trois fois supérieur, agissant comme un véritable aspirateur sur la face coté ciel du CV.

Expliquer ce phénomène par des calculs mathématiques risquant de vous entraîner dans les bras de Morphée, nous nous contenterons d'une démonstration et de quelques travaux pratiques. C'est aussi efficace et bien plus amusant.

Jeux de mains :

Bon nombre d'entre-nous, dans le nord, en Normandie et en Bretagne ont eu à subir cet hiver les caprices d'un vent plutôt "bargeot". Avec des pointes de 140 à 160 km/h, votre toiture ou celle de votre voisin a du être délestée de quelques tuiles, ardoises ou lauzes. L'insolite ne vous a peut être pas sauté aux yeux (trop occupés à bâcher votre toit et à harceler votre assureur), mais rappelez vous, c'est le versant opposé au vent qui a le plus souffert.


Le phénomène de l'extrados trouve là sa démonstration. Une partie de votre toit a subit une force équivalente à un souffle de plus de 250 km/h.

Comme l'expérience est difficilement renouvelable en travaux pratiques, nous nous contenterons d'une feuille de papier léger de format 21 x 29,7 (type pelure).

Tendez le petit côté entre vos doigts et soufflez sous la feuille. Celle-ci se soulève légèrement et c'est normal...

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Maintenant, soufflez sur le dessus du bord tendu devant vos lèvres, la feuille se soulève également mais beaucoup plus haut que précédemment.

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Complétons l'expérience pour en tirer quelques enseignements vous vous trouvez sur l'autoroute, roulant à une vitesse de 100 à 120 km/h en qualité de passager (c'est préférable). Ouvrez la vitre totalement et placez votre main dans le fil de l'air, doigts en avant, paume vers le sol, main bien à plat. Vous constatez que votre main est soit ballottée de haut en bas, soit poussée vers l'arrière si vous l'inclinez légèrement en remontant les doigts.

Une force invisible :

A présent, la main toujours à plat, incurvez peu à peu l'extrémité de vos doigts. Votre main est alors aspirée vers le haut.


En variant l'arrondi vous modulez la force invisible que vous venez de découvrir.

Ceci dit, il ne faut pas oublier que l'aile d'un cerf-volant souple, de type parafoil (sans structure rigide), reste souple et auto adaptable dans le vent. Son angle de vol, les variations de tension sur les brides de pilotage, sa position par rapport à la direction du vent, modifient constamment le profil et la dynamique résultante sur l'extrados.



Si quelques règles sont les bienvenues, un démarche empirique donne encore de bons résultats, à condition toutefois que le cerfvoliste de base soit loquace et peut porté sur le secret, la confidentialité et autre brevet armania. Dans notre passion, le partage des idées et du savoir-faire est une raison d'être et dans le fond, cela fait 4 000 ans que ça dure et perdure de bouche à oreille ...

Pour aller beaucoup plus loin voir aussi la rubrique Aérodynamisme et Cerf-Volant :

Aérodynamique & cerf-volant 1/2 / Aérodynamique & cerf-volant 2/2

Le Vent ? C'est quoi dont ?




 Aujourd'hui on sait tirer dans leurs moindres détails les plans des avions les plus compliqués. Mais aucune équation, aucune application des lois fondamentales de l'aérodynamique ne permettent de rendre compte de façon précise du vol d'un cerf-volant. Cette énigme a dérouté plus d'un mathématicien: en 1756, Euler reconnaissait que " ce jouet d'enfant, méprisé des savants, peut donner lieu aux réflexions les plus profondes"; Monge, qui avait beaucoup "planché" sur le sujet et affirmé qu'il fallait à l'engin une queue, n'en concluait pas moins qu'il obéissait à des lois mystérieuses.  Et il faudra attendre Bertinet (en 1887) pour que soit ébauchée une première théorie, et surtout les travaux de deux officiers français : Théophile Bois et Jacques-Theodore Saconney en 1909.

Un Cerf-Volant Comment ça vole ?

OBSERVER : Comprendre Tâtonner Confirmer Bidouiller

La position du centre de poussée d'un cerf-volant est essentielle pour que son vol Soit optimum (traction sur le fil de retenue et angle de vol stabilisé). On peut trouver cette position en déplaçant le point de bridage (l'anneau sur lequel est fixé le fil de retenue) vers l'arrière jusqu'à ce que le cerf-volant se mette à tanguer de gauche à droite. Certes, il existe une équation pour définir ce centre de poussée mais cela ne nous servira à rien.

Une fois encore, le vol d'un cerf-volant est régi par des forces impossibles à mettre en équation (déformation de la structure et de la voilure en fonction de la force du vent, de l'angle de vol, de la nature des matériaux utilisés, de l'âge du capitaine, etc.). Alors, comment faire? Observer pour comprendre, tâtonner pour expérimenter et confirmer ce que vous penser avoir compris. Bref, bidouiller.

Observons et expérimentons quelques manipulations sur un cerf-volant de type Eddy (losange), par exemple. Habituellement ce cerf-volant est bridé en deux points. Pour notre expérience, nous allons successivement attacher une seule bride en plusieurs points situés vers l'avant et vers l'arrière par rapport au croisement des baguettes de l'armature. Après avoir attaché le fil de retenue au point le plus avant et une queue suffisamment longue pour assurer un mouvement de balancier stabilisateur, nous allons tester en vol la recherche du centre de poussée.

Au premier essai, notre Eddy se met à tanguer comme une feuille emportée par le vent et entame une série de loopings incontrôlables. Renouvelez l'opération en attachant, cette fois, le fil de retenue sur le point le plus arrière. Le cerf-volant ne tangue plus mais il reste désespérément rivé au sol. En remontant progressivement le point de bridage de l'arrière vers l'avant, vous allez atteindre le point d'équilibre sur lequel le cerf-volant va se mettre à voler parfaitement. Si vous déplacez ce point de l'avant vers l'arrière, le tangage se réduit progressivement jusqu'à l'obtention d'un vol stabilisé. C'est gagné! (fig. 1)



L'air, comme le temps s'écoule

• Que s'est - il donc passé?

Le cerf-volant offre une surface qui résiste à l'écoulement de l'air. Une pression s'exerce sur cette surface et l'air s'écoule tout autour. Il en résulte une poussée vers le haut. Si votre cerf-volant est parfaitement symétrique (cercle, carré...) le point d'équilibre des forces se trouve théoriquement au centre de cette forme. Cela est très pratique quand vous réalisez des trains de cerfs-volants. La corde de retenue passe alors par le centre de poussée de chaque cerf-volant qui ainsi se règle automatiquement et indépendamment des autres situés au-dessus et au-dessous de lui. (fig. 2)




Si le point de bridage est décalé sur l'avant, l'air ne s'écoule plus vers l'arrière et la pression, plus élevée au-dessus, fait basculer le cerf-volant vers l'avant. Celui-ci perd alors de son assiette (position de vol stabilisée), l'écoulement de l'air agit sur l'avant de l'extrados et votre cerf-volant pique du nez, avant de s'écraser au sol. (fig. 3)


Dans le cas contraire, si le point de bridage est décalé sur l'arrière, la pression s'exerce principalement sur l'avant de l'intrados et cabre le cerf-volant qui refuse alors de monter. Le centre de poussée est défini et réglé une fois pour toutes sur les cerfs-volants monofils, mais un léger réglage permet de les rendre simplement plus OU moins tractant. Sur les appareils acrobatiques à quatre fils, l'angle sera modifié au gré du pilote, non seulement vers le haut et le bas, mais aussi latéralement. Quand les brides sont tirées asymétriquement de gauche à droite, le cerf-volant se gauchit comme une hélice et peut prendre la direction souhaitée, voire voler à l'envers. (fig. 4)

L'histoire de jonathan

et de la peniche

Maintenant que le centre de poussée n'a plus de secrets (ou presque) pour vous, il convient de se pencher sur la stabilité latérale. Connaître le point d'équilibre et l'angle d'incidence de votre cerf-volant ne suffisent pas. Votre appareil peut faire une ascension fulgurante, chercher son équilibre au zénith, ne pas le trouver et entamer une série de loopings qui se termine par un crash désastreux.

La différence entre le cerf-volant et l'Airbus A340 en cours de mise au point, c'est que l'on peut toujours ajouter une longue queue au cerf-volant quand celui-ci vole mal. Ainsi il est possible de faire voler parfaitement un cerf-volant plat, comme le Carré ou le V13 de Georges Rival. La queue, d'une longueur variable, fait alors office d'encre en augmentant la traînée, qui a ainsi une fonction stabilisatrice, et fait se cabrer le cerf-volant en régulant automatiquement son angle de vol. Ainsi, il est possible de faire voler un mauvais cerf-volant en l'équipant de plusieurs longueurs de queues. Cependant, cette solution empirique alourdit le cerf-volant dont la plage de vent risque de se voir limitée aux vents forts.

Pour que votre appareil vole sans attribut (queue). une règle aérodynamique consiste simplement à imiter l'oiseau ou l'étrave du bateau. Demandez à Jonathan le goéland de voler avec ses pointes d'ailes dirigées vers le sol, ou bien au marin d'eau douce d'affronter l'océan avec sa péniche à fond plat. Tous deux vous prendrons pour un fada. Toutes les queues du monde n'empêcheront pas Jonathan de se ramasser une belle gamelle et la péniche d'aller par le fond. Les ailes de l'oiseau et l'étrave du bateau hauturier forment un V dont la pointe est le pivot d'une balance parfaitement équilibrée. Les poids de cette balance sont les molécules d'air qui agissent en pression sur les flancs du V en fonction du tangage de celui-ci. On appelle cela "l'effet dièdre". Cette particularité aérodynamique est essentielle pour le vol stabilisé d'un cerf-volant monofil, mais aussi pour la précision des figures d'un cerf-volant potable ou de sport (fig. 5).

Là encore, la nature sera copiée pour le bonheur de nos vols. Ainsi le cerf-volant peut devenir un véritable laboratoire aérodynamique. L'avantage d'une démarche empirique (bidouillage) est qu'elle permet d'acquérir une sensibilité au vent et une seconde nature plus instinctive que mathématique. Vous l'avez compris, le cerf-volant est vraiment un objet magique!


Dis un Cerf-Volant comment ça vole

Un cerf-volant, objet plus lourd que l'air, doit être opposé à une force supérieure à son propre poids. La résultante aérodynamique se décompose on deux forces: la traînée et la portance, lesquelles varient on fonction de l'incidence et de la pression du flux laminaire ou relatif (sic). Elémentaire, mon cher Watson ! Vous avez suivi?

Non ? Moi non plus! On recommence...

Comme l'oiseau, le cerf-volant est plus lourd que l'air. Pour qu'il puisse voler, il faut que l'air qui glisse sur lui développe une force supérieure à son propre poids.

• Pour comprendre ce qui se passe au-dessous et au-dessus de votre cerf-volant, prêtons-nous à la petite expérience suivante.

• Par la fenêtre ouverte de votre voiture à l'arrêt, par temps calme, placez la paume de votre main face au sens de la marche du véhicule. Votre main a tendance à retomber il vous faut faire un effort musculaire pour la maintenir immobile (fig. 1). Si la voiture se met à rouler, vous créez un vent relatif, le même que celui qui engendre une tension sur le fil de retenue de votre cerf-volant lorsque vous vous mettez à courir ou à rembobiner rapidement la ficelle déroulée. Si le vent s'était mis à souffler naturellement, on l'aurait qualifié de laminaire, et il aurait produit les mêmes effets sur votre auguste main.




• Si la voiture accélère, vous ressentez une force de plus en plus grande qui tire votre bras

en arrière. Cette force, d'origine aérodynamique, s'appelle résultante aérodynamique. De la même façon. si vous maintenez votre cerf-volant face à un vent fort et que vous lâchez rapidement du fil, votre objet volant sera projeté en arrière au lieu de tomber (fig. 2).

• Maintenant, inclinez votre main la paume vers le sol et l'avant légèrement relevé. L'angle que forme le plan moyen de la main avec le vent (relatif ou laminaire) s'appelle.

angle d'incidence (fig. 3). Sur votre cerf-volant, recherchez cet angle en déplaçant d'arrière en avant le point d'attache de la ligne de retenue sur les brides attachées sur l'armature de votre cerf-volant.

• Vous ressentez à présent deux forces sur votre main l'une vers l'arrière, et l'autre qui tend à soulever votre bras.

• En créant avec votre main ou votre cerf-volant un angle assez faible par rapport au vent, vous avez modifié l'orientation de la résultante aérodynamique.

• Deux forces agissent sur votre main ou sur votre cerf-volant:

• une force dirigée vers l'arrière, parallèle au vent, et qui s'oppose au mouvement : c'est la traînée:

• une force perpendiculaire au vent, dirigée vers le haut : c'est la portance (fig. 4).



• Plus votre voiture accélère, moins votre bras pèse il vous suffit de compenser la traînée

qui vous tire vers l'arrière afin de voir votre main s'élever et constater que son poids est complètement compensé.

• Cependant. la forme de votre main étant peu aérodynamique. la traînée est importante. Les ailes d'un oiseau ou d'un avion sont, par leur profil, mieux adaptées. Une traînée plus faible et une portance plus grande, et le tour est joué pour se jouer de la pesanteur (fig. 5). Une démarche similaire guidera votre conception d'un cerf-volant, sachant toutefois qu'aucune équation ne permet de vraiment prévoir le comportement d'une construction de papier ou de tissu, aux surfaces changeantes.


Voir aussi :

Et... Comment ça vole ??? un cerf-volant


Documentation pédagogique pour les enseignants et encadrants de centre de loisir
 
 Aujourd'hui on sait tirer dans leurs moindres détails les plans des avions les plus compliqués. Mais aucune équation, aucune application des lois fondamentales de l'aérodynamique ne permettent de rendre compte de façon précise du vol d'un cerf-volant. Cette énigme a dérouté plus d'un mathématicien: en 1756, Euler reconnaissait que " ce jouet d'enfant, méprisé des savants, peut donner lieu aux réflexions les plus profondes"; Monge, qui avait beaucoup "planché" sur le sujet et affirmé qu'il fallait à l'engin une queue, n'en concluait pas moins qu'il obéissait à des lois mystérieuses.

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L'imagination s'élève plus haut que le meilleur cerf-volant.
Lauren Bacall

Festival du Parc des îles

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