Exercice de vol atmosphérique de type "héliotropique".

[SpaceTravel]

EXERCICE DE VOL ATMOSPHERIQUE DE TYPE "HELIOTROPIQUE".

Voici une petite expérience assez simple a faire en simulation de vol atmosphérique terrestre à bord d'un aérodyne (avion ou autres). Il s'agit d'adapter le cap, la vitesse de déplacement de ce(s) dernier(s) en fonction de l'altitude et de la latitude de vol de manière a ce que la position du soleil (sa "déclinaison" ou "hauteur" dans le ciel) reste toujours la même. (au fil du temps, le soleil ne se déplacera pas ou presque pas dans le ciel, hormis sur un plan horizontal entre l'équinoxe de printemps et d'automne (*). Durant toute la durée de l'exercice (de 48 à 4320 heures) il fera donc jour dans la simulation.

Eléments de vol a prendre en considération dans un premier temps :

- La date; L'équinoxe de printemps (le soleil se couche à ce moment relativement précisément à l'Ouest "azimut 270°"
- L'heure; Avant que le disque solaire apparent soit passé sous la ligne d'horizon Ouest.
- La latitude; Au choix. En fonction de celle-ci la vitesse de navigation de l'aérodyne devrait être adaptée car la vitesse de rotation de la sphère terrestre qu'il faut annuler est différente en fonction de la latitude.

Voici les formules (assez simples) pour calculer approximativement cette vitesse de rotation (en 2 temps) en fonction de la latitude :

1. Calcul de la circonférence "d'une latitude" Cl: Cl=2.Pi.(cos(L)).R

Cl: Circonférence de la latitude choisie (L) en Km
L: Latitude choisie en degrés (de 0° à l'équateur à 90° aux pôles terrestres)
R: Rayon moyen de la Terre (6371 Km)

2. La Vitesse de rotation relative à la circonférence de la latitude Vrr: Vrr=Cl/Trt

Vrr: Vitesse de rotation relative "de la latitude" en Km/h
Cl: Circonférence de la latitude en Km
Trt: Temps d'une révolution terrestre en heures (24h)

Attention à utiliser le temps commun de 24 heures par rapport au soleil et non le temps sidéral de 23h 56min 4sec qui est le temps réel d'une rotation terrestre par rapport à une étoile lointaine, très lointaine.....si lointaine....................................... 

- Le cap : 270° (inverse au sens de la rotation de la Terre)                           
- La vitesse négative de compensation Vnc. Du à l'angle approximatif x qu'effectue tout les jours la sphère terrestre en orbitant sur l'écliptique, c'est à dire 360° ("circonférence" de son orbite à excentricité 1 approximative) divisé par 365.2 jours environ d'une année "solaire", ce qui donne 360/365.2=0.9857, donc x=0.9857° par 24h, il faut "tourner un peu moins vite que la valeur de Vrr calculée auparavant.
- (Ne pas en tenir compte dans un premier temps) La variation de l'azimut (Acs) de la direction du coucher du soleil: Le soleil se couche assez précisément à l'Ouest (270°) le jour de l'équinoxe de Mars. Mais cet "azimut Acs" se décale tous les jours d'un certain angle jusqu'au solstice d'été, pour après cette date, retourner vers l'Acs de 270° de l'équinoxe d'hivers. Cela varie bien sur en fonction de la latitude terrestre à laquelle se trouve l'observateur.
- Le ravitaillement en vol de l'aérodyne en fonction de l'autonomie de celui-ci et de la durée de l'exercice de vol (jusqu'à 6 mois) ou utiliser le mode plein de carburant constant.

(*) C'est ce déplacement horizontal apparent au coucher du soleil par rapport à l'Ouest (270°) cité au début de l'exercice.

Pour celles et ceux que cette simulation de vol "héliotropique", assez simple techniquement (mais en vérité assez complexe si l'on veut être précis) intéresse, je suis curieux de vos commentaires et retours.
J'espère que l'énoncé est assez clair, bon vols.

Exercice sans prétentions ouvert à toutes et à tous .

[Milouse]

Bonjour,

En gros, si j'ai bien compris, il s'agit de passer les fuseaux horaires (méridiens) à la même heure locale.
Pour une latitude de 45°, je trouve Vnc = 1162.5 km/h. Ce n'est pas énorme, je trouve...
Pour la pratique, je vais essayer de voir ça ce week-end.


Milouse

[SpaceTravel]

Voici les périmètres et vitesses de rotation relatives (théoriques) aux latitudes respectives de la planète terre.
Bien sur le sens de rotation de cette dernière est l'Est.

 Latitudes    Périmètres      Vitesses   

    00°        40010Km        1667Km/h     
    05°        39857Km        1660Km/h       
    10°        39402Km        1641Km/h       
    15°        38646Km        1610Km/h       
    20°        37597Km        1566Km/h       
    25°        36597Km        1510Km/h         
    30°        34649Km        1443Km/h         
    35°        32774Km        1365Km/h         
    40°        30649Km        1277Km/h  (Vitesse supersonique ~Mach 1)       
    45°        28291Km        1178Km/h       
    50°        25717Km        1071Km/h       
    55°        22717Km          956Km/h       
    60°        20005Km          853Km/h       
    65°        16908Km          704Km/h         
    70°        13648Km          570Km/h         
    75°        10355Km          431Km/h
    80°          6947Km          289Km/h
    85°          3487Km          145Km/h       
    90°                0Km            1tour/24h

[SpaceTravel]

En gros, si j'ai bien compris, il s'agit de passer les fuseaux horaires (méridiens) à la même heure locale.

Bonjour Milhouse

Le méridien d'origine (0°) est actuellement internationalement référencié par Greenwich (Royaume-Uni) depuis 1851 par 25 pays, mais les méridiens et les fuseaux horaires ne sont pas à confondre car les fuseaux horaires débordent largement les uns sur les autres en certains endroits et n'ont absolument pas la même précision et fonction que les méridiens.

Et pour être encore plus précis:
"...c'est le méridien de référence de l'IERS (IRM = « International Reference Meridian ») situé à une centaine de mètres qui sert, par exemple, de référence pour le système de géolocalisation GPS, le système géodésique WGS 84, pour toutes les cartes marines de l'organisation hydrographique internationale depuis 1983 et, également, pour la navigation aérienne par l'organisation de l'aviation civile internationale depuis 1989." (Source Wikipédia)

J'y suis passé voir, en visite à Londres en vélo depuis la vallée Rhénane il y a quelques années. C'est très instructif et vaut la visite, on peut se rendre compte que les Anglais ont été au fil des âges, et sont encore, un peuple de grands navigateurs.

[Milouse]

Bonjour,

[...] on peut se rendre compte que les Anglais ont été aux fil des âges, et sont encore, un peuple de grands navigateurs.

En même temps, vu qu'ils sont sur une île...

Voici l'expérience pratique :
Vol à bord d'un DGIV, depuis Salto di Quirra, en Sardaigne (latitude 39.50°N), jusqu'à la côte américaine, parce qu'il ne se passe pas grand chose.
Utilisation du pilote automatique PRO110SPEC0 pour garder des paramètres de vol constants. Même en x10, c'est nickel.
Carburant illimité et absence de perturbations atmosphériques dans le Launchpad ; sinon on ne va pas loin et on dérive vers l'équateur. De plus, le vaisseau roule sur la gauche et sur la droite pour essayer de garder le cap.





A noter qu'une bonne moitié du vol a été effectuée avec une consigne de vitesse à 360 m/s, au lieu de 370 m/s comme sur les captures ci-desssus. La vitesse exacte doit se situer aux alentours de 365 m/s. Je me suis basé sur la ligne du terminateur jour/nuit, qui tombe dans le coin inférieur droit du MFD Map, pour valider l'expérience.

Ca marche aussi avec le DeltaGlider par défaut et le pilote automatique AAP. On peut d'ailleurs régler la vitesse au m/s près. Mais c'est très inconfortable en accélération temporelle x10.


Milouse

[SpaceTravel]

Synthèse des informations du tableau de bord de Milouse lors d'un premier essai de simulation de vol atmosphérique supersonique de type "héliotropique".

Date                           : D'après la position du soleil, près du solstice d'hiver.
Position de départ (D)  : 39°34'N 09°05'E (arrondie à 40°N 09°E)
Position d'arrivée  (A)  : 39°34'N 74°34'W (arrondie à 40°N 75°W)
Ecart angulaire  (D A)  : ~ 84° (09°E+75°W)
Cap constant               : 270
Altitude de vol             : ~ 9500m
Vitesse de vol              : ~ 1300km/h (constante)
Accélération temporelle : x10
Distance parcourue      : ~ 7150km
Temps de vol               : ~ 05h30min
Temps-simulation réel  : ~ 33 minutes.

A défaut d'informations à l'écran, la distance parcourue, le temps de vol et le temps réel de simulation sont calculés comme suit:

-Calcul de la distance parcourue entre le relevé de longitude de départ et d'arrivée le long du 40ème parallèle Nord.
Formule de calcul de la distance (en km) équivalente à 1° de longitude suivant une même latitude: 1°=C.cos(L)/360
C=Circonférence à l'équateur de la sphère (terrestre) en km.
L=Latitude en degré (0° équateur et 90° aux pôles)
1°=40000.cos(40)/360=85,11km
Donc le long du 40ème parallèle, 1° de longitude équivaut à approximativement 85,11km

La distance parcourue est de: 84x85,11=7149,2km environ (arrondie à 7150km).

-Calcul de la durée du vol supersonique: Tvs=D/Vc
Tvs: Temps de vol supersonique en heures.
D  : Distance parcourue en km.
Vc : Vitesse (constante) en km/h.
7150/1300=5,5 ce qui équivaut à 05h30min (330min) de vol.

Estimation du temps réel de la simulation Orbiter en accélération x10: 330/10=33min

Dans un but de simplicité, l'altitude de vol (inférieure à 10km) ainsi que d'autres paramètres ne sont pas pris en compte dans les calculs de cet essai.

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En même temps, vu qu'ils sont sur une île...

J'ai pensé la même chose que toi... mais aussi par la suite avec une référence (encore la référence...) de position orbitale, c'est à dire en regardant la Terre et l'humanité dans son ensemble (en simulation bien sur) :

" En même temps, vu qu'ils sont sur une île...(les humains)".

Nous sommes sur une île (sphérique) qui erre dans le vide cosmique.

Merci Milouse

   

[Milouse]

Bonjour,

Date                           : D'après la position du soleil, près du solstice d'hiver.

29 octobre.

Une sauvegarde du scénario, au-dessus de l'Atlantique :

Code: [Select]

BEGIN_DESC
Orbiter saved state at T = 8321
END_DESC

BEGIN_ENVIRONMENT
  System Sol
  Date MJD 60246.7560241715
  Help CurrentState_img
END_ENVIRONMENT

BEGIN_FOCUS
  Ship GL-01
END_FOCUS

BEGIN_CAMERA
  TARGET GL-01
  MODE Extern
  POS 19.369784 49.378345 -12.318593
  TRACKMODE TargetRelative
  FOV 50.00
END_CAMERA

BEGIN_HUD
  TYPE Surface
END_HUD

BEGIN_MFD Left
  TYPE Surface
  SPDMODE 1
END_MFD

BEGIN_MFD Right
  TYPE Map
  REF Earth
  TARGET Salto di Quirra
  ZOOM 8
  DISP 61615
END_MFD

BEGIN_PANEL
END_PANEL

BEGIN_SHIPS
GL-01:DeltaGliderIV
  STATUS Orbiting Earth
  RPOS 1270999.337 5606104.510 -2768811.560
  RVEL -3.5278 0.3771 -0.8519
  AROT 153.326 74.246 126.189
  RCSMODE 0
  PRPLEVEL 0:0.995000 1:1.000000
  THLEVEL 2:0.661306 3:0.661306
  IDS 0:45 100
  NAVFREQ 94 524
  XPDR 0
  ;-------------------------- Skin parameters must contain directory name of skin (without space)
  MeshSkin Mining
  ;-------------------------- Cargo payload must contain name of config file or "none".(see doc)
  CargoPayload none
  NOSECONE 0 0.00
  GEAR 0 0.00
  AllDoorsState 0 0.00 0 0.00 0 0.00 0 0.00 0 0.00 0 0.00 0 0 0.00
  But1Cockpit 0 0 0 2 2 2 0 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 1 1 1 5
  But2Cockpit 0 0 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2 2 0 50 0 0 0 1 1 0 0
  TransEffect 0
  LifeBut1State 0 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 0 0
  LevelBatt 100.0002
  Emergency_power 10000.0000
  VoltageStartBus 0.0000
  VoltageGen1 96.2820
  VoltageGen2 96.2819
  VoltageGenBus 96.0000
  O2tankALevel 98.6489
  N2tankALevel 100.0000
  O2tankBLevel 100.0000
  N2tankBLevel 100.0000
  CabinO2Level 21.4000
  CabinCO2Level 600.0000
  CabinTempLevel 21.2000
  CabinPressure 14.7000
  CabinMoistLevel 36.0000
  CabinDustLevel 0.0002
  CabinO2Setting 21.4000
  CabinTempSetting 21.2000
  CabinPressSetting 14.7000
  AntennaTarget no_target
  O2ConsumptionSetting 1
  FuelConsumptionSetting 1
  MainenginePower 1
  ;------------------Crew parameters  UMMUCREW Function-Name-Age-CardiacPulse-WeightKg (fonction of Pilot must be: Capt)
  NoOneOnBoard 0
  NoPilotOnBoard 0
  UMMUCREW Capt-Christopher_Coles-47-60-70
  UMMUCREW Spe-Burton_Lambert-22-66-78
  UMMUCREW Ast-Daniel_Gecker-33-72-75
  UMMUCREW Eng-Bradley_Banister-55-72-79
  UMMUCREW Spe-Bradley_Banister-36-65-82
  FailGearFailure 0
  FailGearCollapse 0
  FailLeftMainEngine 0
  FailRightMainEngine 0
  FailHoverEngine 0
  FailRcs 0
  FailSurfaceControl 0
  FailComputer 0
  FailComputerBlueScreen 0
  FailAutopilot 0
  FailExtRadiator 0
  FailAirbrake 0
  FailNoseCone 0
  FailCanopy 0
  FailAntenna 0
  FailLeftTurbo 0
  FailRightTurbo 0
  FailCargoDoor 0
  SpacesuitTimer 0
  UCGO @@0,1,0,0,@@1,1,0,0,@@2,1,0,0,@@3,1,0,0,
END
END_SHIPS

BEGIN_ExtMFD
END

Les paramètres du pilote automatique ne sont pas sauvegardés dans le scénario. Il faut donc se mettre en accélération temporelle x0.1 et rentrer PRO110SPEC0 dans l'ordinateur de bord, puis ENT, puis EXE. Touches 1 et 3 du pavé numérique pour ajuster la vitesse par paliers de 10 m/s.

On peut voler plus bas, mais pas plus haut ; la vitesse n'est pas assez grande pour maintenir l'altitude sans les hovers (à 10 km d'altitude, le PA impose 400 m/s minimum).


Milouse