Le cisaillement du vent de basses couches

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Le cisaillement du vent de basses couches

• Définitions
• cisaillement du vent (CV)
• gradient de vent
• accélération
• composantes du CV
• intensité du CV
• Effets du cisaillement du vent sur un aéronef
• Origines du cisaillement du vent
• dynamiques
• radiatives
• convectives

Conséquences d'un CV sur la trajectoire CV
arrière, CV debout approche dans un
microburst Accidents New York (1975) Nouvelle
Orléans (1982) Moyens de détection systèmes
embarqués systèmes au sol indices
Autre présentation
QUITTER
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Définitions (1/7)

• Vent mouvement de l'air par rapport à la
  surface terrestre
• Cisaillement du vent variations de la direction
  et/ou de la vitesse du vent dans l'espace
• RMK les fluctuations du vent dans le temps
  (courte durée) en un point autour d'une direction
  ou d'une vitesse moyenne sont normalement
  appelées variations (ou rafales) par rapport au
  vent dominant
• par rapport à une trajectoire d'un point A vers
  un point B (A?B), le vecteur cisaillement du vent
  est défini par

• Il peut se décliner en
• cisaillement horizontal du vent avec A?B
  horizontale
• cisaillement vertical du vent avec A?B verticale

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Définitions (2/7)
1 cisaillement vertical du vent horizontal
3 cisaillement horizontal du vent vertical
2 cisaillement horizontal du vent horizontal
4 cisaillement vertical du vent vertical
4
Définitions (3/7)

• Gradient de vent
• le module du vecteur cisaillement du vent normé
  par la distance AB détermine l'intensité du
  cisaillement du vent ou gradient de vent

• unités aéronautiques
• vent vertical (w ou Vz) ? feet/mn
• vent horizontal ? kt
• distance AB verticale ? feet, horizontale ? NM
• le gradient de vent horizontal pourra s'exprimer
  en
• kt/NM (gradient horizontal) ou kt/100' (gradient
  vertical)
• en terme d'accélération, qui donne le taux de
  variation de la vitesse de l'avion subissant un
  cisaillement de vent

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Définitions (4/7)

• Accélération d'un avion subissant un gradient de
  vent

• à partir de valeurs moyennes de pente (3), de
  vitesse avion (150 kt) correspondant à une
  vitesse verticale de 800'/mn (13,26'/s)
• un cisaillement vertical de 15 kt par 100'
  correspondant à un cisaillement horizontal de 15
  kt pour 0,3 NM

entraîne une accélération de
? (15kt/100').13,26'/s 2kt/s
? (15kt/0,3NM).150kt 2kt/s

• à chaque seconde la vitesse de l'avion varie de
  2kt lorsqu'il subit un gradient de vent
  horizontal de 15kt/100' ou 15kt/0,3NM (graphe)

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Gradient de vent

• Accélération d'un avion subissant un gradient de
  vent

Retour
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Définitions (5/7)

• Composantes du vent et du cisaillement décrites
  par rapport à la trajectoire (A?B) (1/2)

• composantes verticales

• composantes traversières

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Définitions (6/7)

• Composantes du vent et du cisaillement décrites
  par rapport à la trajectoire (A?B) (2/2)

• composantes longitudinales

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Définitions (7/7)

• Intensité du cisaillement du vent
• le long d'une trajectoire correspondant à une
  variation d'altitude de 100' (critères OACI)
• léger lt 4 kt
• modéré de 5 à 8 kt
• fort de 9 à 12 kt
• très fort gt 12 kt
• la réponse d'un aéronef (cisaillement du vent
  effectif) est lié en particulier à sa vitesse
• nous avons vu qu'une vitesse de 150 kt sur une
  pente de 3 avec un gradient de vent de 15
  kt/100' occasionnait une variation de vitesse de
  2 kt/s (graphe)

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Effets du cisaillement du vent sur un aéronef

• Vent nul

L'avion ayant une certaine masse présente une
certaine inertie à une modification rapide du
vent. En conséquence un changement brusque du
vent va avoir un effet immédiat (mais passager)
sur la vitesse aérodynamique (Va) et l'incidence
(?) modifiant ainsi la portance (Rz)

• Apparition d'un vent arrière et descendant
  (correspondant à un CV arrière et descendant)

Diminution de la vitesse aérodynamique (Va) et de
l'incidence (?) . ? tendance de l'avion à passer
sous la trajectoire ? cisaillement du vent avec
"perte" Si l'on ne "touche à rien", l'avion
retrouvera Va et ? pour lequel il a été compensé
avec une nouvelle vitesse sol, mais sous la
trajectoire initiale
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Origines du cisaillement du vent (1/5)

• Bien qu'il puisse être présent à tous niveaux,
  c'est lorsqu'il se produit en dessous de 1600
  feet (500 m) que le phénomène revêt une
  importance particulière pour les aéronefs
  évoluant en phase critique de vitesse (réduite)
  et de hauteur (proximité du sol)
• Les origines du cisaillement du vent en basses
  couches sont essentiellement
• dynamiques
• radiatives
• convectives

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Origines du cisaillement du vent (2/5)

• Dynamiques

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Origines du cisaillement du vent (3/5)

• Radiatives

refroidissement nocturne en plaine
brise de pente ou de vallée descendante
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Origines du cisaillement du vent (4/5)

• Convectives (1/2)

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Origines du cisaillement du vent (5/5)

• Convectives (2/2)

La rafale descendante
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La rafale descendante (downburst)
Macroburst (macrorafale) étendue horizontale de
plus de 4 km vent pouvant atteindre 60 m/s (120
kt) durée de vie de 5 à 30 minutes
Microburst (microrafale) étendue horizontale de 4
km ou moins vent pouvant atteindre 75 m/s (150
kt) durée de vie moins de 10 minutes
Retour
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Conséquences d'un CV sur la trajectoire (1/3)

• CV arrière (gradient avec perte) en approche
  finale

• CV de bout (gradient avec gain) en approche finale

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Conséquences d'un CV sur la trajectoire (2/3)

• CV arrière (gradient avec perte) au décollage

• CV de bout (gradient avec gain) au décollage

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Conséquences d'un CV sur la trajectoire (3/3)

• Approche dans un microburst

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Accidents (1/3)

• New-York (1975)

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Accidents (2/3)

• Nouvelle Orléans (1982) (1/2)

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Accidents (3/3)

• Nouvelle Orléans (1982) (2/2)

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Moyens de détection (systèmes embarqués) (1/5)

• Instruments classiques du poste de pilotage
• anémomètre, variomètre, altimètre
• indicateur d'assiette, de situation horizontale,
  avertisseur de proximité de sol, avertisseur de
  décrochage (vibreur de manche)
• indications de vitesse sol, de vent du système de
  navigation (inertie, GPS)
• variomètres modifiés intégrant vitesse verticale
  et vitesse propre de l'avion servant à déterminer
  la variation d'énergie de l'avion et donc son
  accélération
• radar météorologique Doppler fournit les
  variations du vent devant lavion dans les zones
  de précipitations
• Le lidar Doppler
• fonctionne comme un radar doppler avec un rayon
  laser mesurant les composantes du mouvement de
  l'air à 500/600 m devant l'avion

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Moyens de détection (systèmes embarqués) (2/5)

• Collimateur tête haute
• présente les informations de guidage et de
  pilotage sur une plaque de verre intégrée au pare
  brise
• Avertisseurs spécifiques
• systèmes basés sur la surveillance des
  performances de l'aéronef
• Alpha floor (AIRBUS) applique automatiquement
  la puissance moteur maximale dés que l'angle
  d'attaque ou le taux de variation de la vitesse
  air ou sol atteint un seuil fixé
• EADI (BOEING) activé par la mesure des
  composantes horizontales et verticales du vent,
  renseigne sur le comportement de l'avion avec
  affichage des instructions de pilotage et
  indication d'assiette maximum

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Moyens de détection (systèmes au sol) (3/5)

• Profileur de vent

• Radar précipitation Doppler

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Moyens de détection (systèmes au sol) (4/5)

• Le Low Level Windshear Alert System dit LLWAS

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Moyens de détection (observation, indices) (5/5)

• Indices de probabilité dun cisaillement du vent
• déplacement différent de couches de nuages
  adjacentes
• panache de fumée de forme tourmentée
• nuages en rouleaux
• forts vents de surface en rafales
• poussières soulevées (en anneaux
  tourbillonnaires)
• sous un nuage de convection
• dans un front de rafales
• virgas associés à des nuages de convection
• nuages lenticulaires
• nuages en entonnoir
• trombes et tornades

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Le cisaillement du vent de basses couches
FIN
Première diapositive