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Charge alaire en foil

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Message  tatahi le Dim 6 Nov 2016 - 21:50

J'ouvre un sujet pour connaître un peu vos angles de vision sur cet aspect dans le choix de votre foil .

On parle de charge alaire comme étant la fraction du poids total volant sur la surface de l'aile ramenée au m2 . Genre en parapente, si tu pèses 65 kg, tu vas pas prendre une 28 m2 . Cette charge , quand elle augmente influe sur la vitesse de l'engin et sa prise en charge dynamique , entre autres .

Je veux dire par là qu'avec un poids élevé et si on est débutant en foil , il faudra choisir une aile de grande surface par exemple, donc le choix d'une grande surface devrait moins s'imposer chez les poids légers , non ?

Je n'ai rien entendu (ou j'ai raté un truc ?) sur l'effet du poids sur la vitesse, mais ça doit jouer , non ?

De même, est ce qu'un poids très léger , style une crevette de 50 kg, devra forcément s'armer d'une grosse pelle (comme Bernie icon_ptdr  ) A mon humble avis, non .

A vous et ne vous battez pas lol!


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Message  THIERRY54 le Dim 6 Nov 2016 - 23:00

J'ai peu de notion de mecanique des fluides mais je pense que le poids du bonhomme au dessus du foil a bien moins d'importance que le poids d'un parapentiste sous son aile......

les parametres importants en terme de portance et vitesse sont à mon humble avis plus dépendants de la surface du foil et des profils (mats et ailes)

Je ne sais pas si je suis trés clair....en gros a mon avis un petit gabarit a plus de chance en foil de faire concurrence en vitesse a un gros alors qu'en parapente les grosses voiles et gros pilotes vont plus vite!

voila mon avis ,assez "intuitif" je l'avoue!
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Message  lespagney le Lun 7 Nov 2016 - 11:34

juste un petit témoignage: une session vent minime j'arrive à voler avec mes 66kgs; je donne le matos à mon pote et ces 77kgs il n'est pas parti. 11kgs font vraiment une très grosse différence en plage basse.
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Message  flyeasy le Lun 7 Nov 2016 - 13:47

la charge alaire étant le rapport du poids (du Foil et de son pilote) et de la surface de l'aile, on peut facilement en déduire que la charge alaire aumente avec le poids du pilote
d'autre part pour voler il faudra équilibrer la portance et la poids, donc plus on est lours plus il faudra de portance
la portance peut être augmentée soit en augmentant la surface portante, soit en augmentant la vitesse
à noter également que l'on peut augmenter la portance en changeant la forme du profil
si on veut aller vite on aura interet à choisir un profil ayant une trainée faible, mais cela induira aussi une portance plus faible et donc une vitesse de début de vol plus élevée
pour en revenir à la charge alaire, comme on vient de le voir, plus elle est élevée, plus la vitese de décrochage sera élevée, mais cela n'a pas que des inconvénients, en effet l'incidence de finesse max (meilleur raport Cx/Cz, et peut aussi se traduire par la meilleur distance de plané) n'est pas corélée au poids et pour une même aile deux planeurs de poids différents aboutiront au meme point, sauf que le plus lours ira plus vite, ce qui a tout sont interet dans une compétition, d'ou l'interet de metre de l'eau dans un planeur de compétition.

Nous on met l'aile dans l'eau  scratch

Je ne sais pas si cela répond aux interrogations, mais j'aurai essayé geek
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Message  regis-de-giens le Lun 7 Nov 2016 - 17:31

Super interessant ce sujet !
Flyeasy pose bien toutes les bases il me semble ; je preciserais juste que le planneur est moins "limite'" en vitesse que le kite (si on ne parle pas du decrochage): quelque soit la vitesse, son poids vertical jouera toujours un role moteur pour acelerer le systeme jusqu a retrouver la meme finesse que le planneur plus leger; en kite, la force motrice n'est pas une gravite' "infinie" mais le vent dont la vitesse est malheuresement finie ; donc pour retrouver la meme finesse le poids lourd devra aller plus vite, mais malheureusement son kite tirera moins efficacement au fur et a mesure qu'il accelerera (angle de tire de plus en plus perpandiculaire au deplacement) et sa vitesse sera vite "ecrete'e " (effet camion tracteur de l'aile dans les jambes ); donc en ce sens la finesse dependra aussi du poids du rider il me semble.

Pour ma part, je trouve qu'une facon d'aprehender le probleme est que c'est a peu de chose pres la meme chose que pour un kite en l'air (le probleme est tres symetrique, meme le nom de foil en anglais ... seul le fluide change)! moins lourd = moins de besoin de surface, avec la meme dependance directe (m2  lineaire avec le poids).

En light, je vois 2 avantages a une grosse surface de foil :

- planning plus tot , y compris pour un poids leger, qui decollera "encore plus tot" ; ca peut donc etre important pour l'hyperlight d'avoir un gros foil, car le depart planning foil est souvent la limite de je peux naviguer / je ne peux plus naviguer .  Meme pour un poids leger ... ca decalera juste vers un vent plus leger (d'ou le besoin d'une aile tres legere pour les poids plumes).

- une fois au planning, c'est comme le kite : plus on a de surface, moins on aura besoin d'augmenter l'incidence pour naviguer (et oui c'est mon avis meme pour le foil, a debatre), et on gagne donc autant en finesse donc en vitesse de deplacement. La limite etant un foil qui devient trop porteur , donc on devra reduire a presque zero l incidence du foil, tres instable et pas performant du tout , de la meme maniere que quand on est surtoile' : on depasse l'incidence de finesse max et on perd de la perfo du kite.


Donc pour rebondir sur le besoin de grosse aile ou non pour un poids leger : un poids plume en a "moins besoin" a vent egal, mais s'il veut naviguer avec moins de vent que son pote de 80 kg, il lui faut aussi une grosse pelle de foil.
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Message  sms-kite le Lun 7 Nov 2016 - 20:01

Salut,

Je crois qu'il y a surtout plusieurs 2 facteurs en prendre en compte.

Le premier c'est un peu ce que vous dites, c'est a dire en gros plus on a une grande aile, plus on a de la portance et plus on part tôt, plus c'est adapté au gros gabarit. A contrario plus l'aile est petite, plus on a besoin de vitesse pour partir (vitesse du rider pas de la vitesse de vent), plus on peu aller vite... En gros je pense que c'est assez claire qu'il y a une corrélation entre la vitesse, la charge sur le foil, la surface. La charge sur le foil étant égale a sa portance... Un peu comme en kite, ou avec un TT en faite

Par contre a mon avis il ne faut pas confondre le poids du rider et la charge sur le foil... Si le poids varie peu, je pense que la charge varie beaucoup. A mon avis très forte au près serré, et plus faible en nav. Et la je pense qu'on se retrouve avec un sacré panel d'angle d'attaque et de charge dynamique. Par ce que si vous faite un rapide calcul aero un foil peut porter bien plus que le poids d'un rider...Mais alors beaucoup beaucoup plus... Ça veut donc dire qu'en régime de croisière on a des angles d'attaque assez faible, mais qu'on a besoin de cette portance pour partir (fort angle d'attaque vitesse faible)...Ben oui sinon pourquoi faire des grosses pelles. Donc a mon avis un foil aujourd'hui est quand même fortement développé pour facilité la montée sur foil et les basses vitesses, manoeuvres

Il y a aussi le problème de devoir réussir a foiler pour accélérer. Si la surface d'aile n'est pas suffisante pour foiler, c'est impossible d’accélérer. Donc il y a une espèce de portance mini a passer qui n'est pas forcement nécessaire pour le ride une fois en l'aire... Et la a mon avis c'est la grosse difference avec l'ensemble du kitesurf. A moins que l'on considère le passage "archimédien-planing" comme le mode "planing-foil". Mais le mode archimédien est rarement utilisé en kite. (sauf la nage tracté Very Happy )

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Message  ribore le Lun 7 Nov 2016 - 20:38

On pourrait aussi réintroduire en kite des foils en persienne, "comme au bon vieux temps " mais en profitant des nouvelles technos pour rendre amovible les "1° étages" geek  
Sinon on peut aussi rêver (en attendant d'en voir autrement qu'au stade de protos) de "volets rétractables", un peu comme pour le décollage/atterrissage des avions, ce qui permettrait de décoller rapidement et de réduire ensuite la trainée en profitant de l'augmentation de la portance engendrée par la vitesse...


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Message  flyeasy le Lun 7 Nov 2016 - 20:39

Quand on charge le Foil, on augmente la charge alaire, ou le poids apparent, et pour compenser, il faut augmenter la portance, et donc augmenter l'incidence, ce qui induira une augmentation de la trainée
En diminuant cette charge ( en abatant) on poura ainsi diminuer l'incidence et accélérer
D'autre part, je pense qu'il y a un risque avec les grosses baches que sortent les compétiteurs d'arriver au décrochage dynamyque en augmentant fortement la chrge alaire sur le Foil comme je les vois faire What a Face
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Message  regis-de-giens le Lun 7 Nov 2016 - 23:37

Complètement, et c est je crois un critere de choix des foils pour les competiteurs.
la charge va etre effectivement fortement lié au cap du rider, par son angle de rappel. Par exemple un rideur qui touche presque l'eau avec le tail de sa board , disons donc un angle de 60 degres par rapport a la verticale, la charge devient le double de son poids.
Ca veut dire concretement que c est comme si on pose le foil au sol comme.une table a repasser et qu on monte a deux sur la planche a 1 metre du sol... tout en gigotant pour simuler le maintien d equilibre ... costaud le mat et fuselage !
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Message  Fredi le Mar 8 Nov 2016 - 18:27

sms-kite a écrit:Par contre a mon avis il ne faut pas confondre le poids du rider et la charge sur le foil... Si le poids varie peu, je pense que la charge varie beaucoup. A mon avis très forte au près serré, et plus faible en nav.
Tout à fait d'accord avec toi. A prendre également la taille du kite. Un gros va prendre un gros kite. Au travers et au largue aile haute il appuiera autant sur le foil qu'un léger avec un petit kite. En revanche au près aile basse il va appuyer beaucoup plus fort: plus de poids+kite qui tire plus fort.
Donc je pense que c'est un critère qu'on pourrait prendre en compte.
On peut prendre en compte l'inertie comme dit Régis, un gros va moins être sensible aux molles et aux rafales.
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Message  regis-de-giens le Mar 8 Nov 2016 - 18:46

Je ne parle pas d'inertie mais ca fait plaisir que tu penses a moi I love you
Pour une aile tres basse, l'angle du rider et son poids donne presque directement la charge: C = P / cosinus (alpha) ; ca part du poids pour un rider tres droit a l 'infini pour un rider completement couche'. Heureusement le frottement de sa planche sur l'eau a partir d un certain angle alpha ( ou bien le foil qui sort de l'eau) calmera ses ardeurs  Wink \

Pour une aile plus haute ca fera moins, mais le calcul devient plus complexe et moins interessant pour notre discussion.
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Message  Momo le Ven 18 Nov 2016 - 3:51

Pour ce qui est de la théorie :
Quand je regarde les polaires des profils, on se demande comment ça peut encore fonctionner à 30 noeuds quand la vitesse de décrochage du foil est de moins de 10n.
Ex : Je regarde les courbes de ce profil qui est un profil pour hydrofoil, à Re (Nb de Reynolds) à 500 000 ce qui me semble une moyenne correcte pour un foil :
http://airfoiltools.com/polar/details?polar=xf-e817-il-500000
Le Cl (Coefficient of Lift) max est de 1.1 à un angle d'attaque de 7,75° , donc c'est ce qu'on aura au moment du décollage du foil à vitesse mini.
Le meilleur rapport portance / trainée est de 114 à 3,25°, et à cette incidence le Cl vaut 0.81 (donc proche du max). J'imagine que si on veut exploser un record de vitesse il faut essayer d'être dans cette valeur d'incidence, le problème c'est que la portance est beaucoup trop forte pour être compatible avec une grande vitesse, donc j'imagine que pour ce profil si on a une vitesse de décollage de - de 10n, on sera plutôt sur un angle d'incidence dans les -2°
Par contre, même si le rapport portance / trainée diminue fortement quand on diminue l'angle d'attaque par ex de 3,25° à -2° , la trainée seule diminue très peu, et finalement c'est la trainée qui détermine la vitesse maxi.
Du coup il me semble que pour avoir une bonne vitesse max (et probablement de croisière, car la vitesse de croisière est plus proche de la VMax que de la vitesse de décrochage) il faut diminuer au maximum la surface de l'aile, ce qui augmente la charge alaire.
Reste à voir comment influence le reste du foil (stabilisateur, fuselage et mat), puisque le stabilisateur doit limiter cet écart de portance selon l'angle en devenant porteur à basse vitesse et déporteur à haute vitesse, et le mat et fuselage doivent lisser les variations de rapport portance / trainée en le détériorant.

Plus on augmente la charge alaire plus on risque la cavitation; d'après mes calculs ça n'a pas vraiment l'air d'être un problème, mais tout dépend jusqu'à quelle vitesse on regarde.

Pour la pratique :
Je possède 3 ailes avec mon Spotz 2013 (Race 470 cm², Speed Crossing 360 cm² et Speed encore moins), mais je me suis dit que j'attend de passer les manoeuvres en l'air avant de changer d'aile, du coup je suis resté en aile de race ! pourtant le précédent propriétaire m'avait conseillé celle de speed-crossing. Donc je pourrai faire les comparaisons de vitesse max et de vitesse de vent mini nécessaire plus tard.
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Message  pizzakite le Ven 18 Nov 2016 - 10:44

Race 470 cm², Speed Crossing 360 cm² et Speed encore moins affraid je comprends mieux pourquoi le spotz avionne,ma plus petite aile fait 590cm2 il me faut vraiment de l'air pour la mettre.
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Message  flyeasy le Ven 18 Nov 2016 - 12:44

Je partage les remarques de Momo, en effet si on veut aller vite, on cherche à réduire la trainée qui sera induite par le profil, et plus on va vite moins on a besoin de surface portante et plus l'incidence sera faible.
N'ayant pas de profil variable comme sur un avion, on est obligé de changer les ailes en fonction de son programme.
Par contre l'hydrofoil évolue dans un milieu que je maitrise mal, et d’autres facteurs importants interviennent.
Par exemple, je pensais que la cavitation était un problème. Apparemment, quand elle apparait, elle diminue un peu la portance, mais ce n'est pas un problème car on en a à revendre, et cela diminue aussi la trainée, ce qui au final permet d'améliorer la vitesse, on peut aussi optimiser l'emplacement de cette cavitation en faisant varier l'emplacement de l'épaisseur par rapport au bord d'attaque.
J'ai en tout cas compris que c'est complexe, et j'aimerai bien un jour rencontre des ingénieurs hydrodynamiciens qui on bossée là-dessus.
Ce qui est sûr, c'est que pour aller vite, il faut un profil peu épais, une surface le plus régulière possible, avec une surface adaptée a la vitesse max recherchée, une légère flèche, des winglets qui diminuent la trainée...
J'ai regardé le Banga de près, il rassemble pas mal de ces caractéristiques Smile
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Message  sms-kite le Ven 18 Nov 2016 - 14:02

Salut,

Ce qu'il faut surtout pour aller vite c'est de la stabilité... C'est pour ca qu'en cas de cavitation t'es sure de te planter, ce n'est pas un problème de portance c'est le faite qu'elle arrive brutalement...

Tout le reste est en effet vrai en terme d'hydro, sauf qu'aller vite ne veux pas dire grand chose... Aller vite au près, au largue, dans les maneuvres, aller vite dans le light, dans la baston... Aller vite sur un bord et passer 10sec dans l'eau car on n'arrive pas a passer le jibe en l'air peut faire perdre une course. Pareil si vous n'êtes pas stable a vitesse max, genre une chute tout les 100m.

C'est pour ca qu'a mon avis aujourd'hui un foil est conçu pour faciliter les manouvres car c'est a ce moment la qu'il y a beaucoup de temps a perdre ou a gagner.

Changer le format de compétition genre un bord de 500m abattu lancé (genre course de speed) et vous verrez que les foils changeront. Les surfaces diminueront, les hauteurs de mats seront super faible et les voile a boudins reviendront.

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Message  regis-de-giens le Ven 18 Nov 2016 - 15:37

Momo a écrit:Le meilleur rapport portance / trainée est de 114 à 3,25°, et à cette incidence le Cl vaut 0.81 (donc proche du max). J'imagine que si on veut exploser un record de vitesse il faut essayer d'être dans cette valeur d'incidence, le problème c'est que la portance est beaucoup trop forte pour être compatible avec une grande vitesse, donc j'imagine que pour ce profil si on a une vitesse de décollage de - de 10n, on sera plutôt sur un angle d'incidence dans les -2°
Par contre, même si le rapport portance / trainée diminue fortement quand on diminue l'angle d'attaque par ex de 3,25° à -2° , la trainée seule diminue très peu, et finalement c'est la trainée qui détermine la vitesse maxi.
Du coup il me semble que pour avoir une bonne vitesse max (et probablement de croisière, car la vitesse de croisière est plus proche de la VMax que de la vitesse de décrochage) il faut diminuer au maximum la surface de l'aile, ce qui augmente la charge alaire.
Je suis aussi d'accord avec ton analyse ; Pour detailler ce que j'ai mis en gras dans ton texte:  comme tu dis,  puisque tu as de la reserve de portance, tu peux donc passer a une aile plus petite; le gros interet est alors que a ce moment la, tu obtiens pour le coup une trainee qui diminue sensiblement (aile moins large pour simplifier, donc surface exposee au frottement plus petite a shape et Cx egal), donc primordial pour aller vite (au sens vitesse max en ligne droite je parle, pas en vitesse moyenne sur un parcours de competes avec jibes) .

Petit complement personnel de l'ordre de l'intuitif : ce que tu detailles bien ici illustre peut-etre pourquoi on parle de vitesse max pour chaque modele de foil; pourtant ce n'est pas a priori tres intuitif : on penserait plutot a priori avoir une courbe de vitesse qui continue de monter avec le vent,  la charge, ou la perf du kite...; certe monter de moins en moins  vite, mais toujours en croissance notable et suffisante pour pas donner une seule valeure de vitesse crete pour presque tout le monde; or on parle souvent d' un "plateau de verre" pour chaque foil qu'il est difficile de depasser, signe (pour resumer rapidement) que effectivement la trainee devient constante au dela du point de finesse max (3.25 º dans ton exemple) , autrement dit : meme si le gain de vitesse permet de diminuer de plus en plus l' incidence vers zero (ou negatif si cambre important), on frotte toujours autant, donc on augmente que tres tres peu la vitesse.
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Message  tatahi le Lun 21 Nov 2016 - 0:23

Le discours de Banga tient compte de cette charge alaire :

"Two are the front wings available: 630mm for conditions up to 20+ knots and a 580mm for stronger winds and/or lighter riders." (language de traduction google sûrement... Very Happy )

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Message  sms-kite le Lun 21 Nov 2016 - 12:44

Salut,

Un profil d'aile (et ici de foil) est en générale fait pour générer de la portance, donc aller chercher la finesse max a vitesse max d'un profil n'a pas forcement d'intérêt pour un engin motorisé (même si on est motorisé par une aile de kite). On peut chercher la portance max a vitesse mini par exemple (foil de light), on peut chercher un comportement sain a vitesse de croisière, on peu chercher la portance max a vitesse max (cap)... Bref un profil a tout un tas de caractéristiques en fonction de la vitesse, de son angle d'attaque...

Un foil sert surtout a 2 choses en kite
Eviter de taper dans les vagues ce qui améliore le comportement de l'aile
Diminuer la surface mouillé.

Mais le problème c'est surtout d'arriver a foiler rapidement...
Une fois en l'air et a vitesse de nav, c'est claire qu'il n'y a absolument plus besoin d'autant de surface. A vu de nez on pourrait diminuer la surface par 3 ou 4 sans problèmes. On foilera avec 3° d'angle sans souci de portance avec en effet moins de trainé.

Par contre ca voudra dire qu'il faut arriver a passer les 15-20kts de vitesse avec la board qui tape dans l'eau, et là c'est vraiment pas simple. C'est pour ca qu'en faite tout ce joue sur le format de course. Si c'est départ lancé et un seul board travers par exemple, autant avoir une toute petite aile. Après plus il y a de bords, de manœuvres...Plus tu as intérêt a foiler rapidement et ne jamais avoir la board qui touche, donc autant avoir une ailes plus grande pour gagner dans les manoeuvres et les changements de bord.

Aujourd'hui le format de course et très réglementé en force du vent, foil et ailes. Donc les foils de compétitions se déclinent suivant ces formats. Ce qui fait qu'il y a peu d'écart entre une aile de light et une aile de vent fort... Je ne connais pas le règlement par cœurs mais les fenêtre de vent doivent être entre 8 et 25Kts pour lancer une manche en world cup...Autant dire qu'on n'est pas du tout dans des valeurs extrême de kite foil. Si le règlement change pour du 5kts jusque 35kts, les foils Banga auront directement un autre shape. Parce que faire du 5kts de vent avec un foil d'une aussi petit en surface....c'est sur que tu ne gagnera pas.

Les foils de compétition sont fait pour gagner dans un cadre de règlementation et rien d'autre, comme les ailes d'ailleurs. C'est pour ca qu'il y a plus de diversité dans le foil amateur en terme de surface car le programme est plus grand freeride, vague, light course... Et croyez-moi c'est plus difficile de faire du matos qui passe partout que de faire du matos qui ne sert que dans des conditions réduites d'utilisations.

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