Comprendre la neutralité spirale

février 6, 2025
Marc Boyer
Guides de vol
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Accélération, seuil de neutralité, angles de rotation...

Toutes les voiles peuvent entrer en neutralité spirale. Quel que soit leur niveau d’homologation ! Pour mieux comprendre la neutralité spirale et ses dangers, il faut comprendre trois notions : accélération, seuil de neutralité et angles de rotation.

La neutralité spirale a toujours existé. Elle préoccupe les concepteurs, les enseignants et les pratiquants. Elle occasionne chaque année des pertes de contrôle et des scénarios catastrophes. Les pilotes doivent en être conscients et se former pour savoir réagir s'ils se retrouvent un jour, volontairement ou pas, en neutralité spirale.

Accès rapide :

Neutralité, instabilité, stabilité spirale >
Brutale ou progressive ? >
Quels types de voiles présentent le moins de risques ? >
Comment gérer une neutralité spirale ? >
L'avis de Cédric Nieddu >
L'avis de Pierre Pagani >

Et ceci d'autant plus que nos ailes évoluent sans cesse et que l'on constate aujourd'hui une évolution de leurs comportements en spirale. Certaines ailes récentes, dès le niveau EN B, rentrent en neutralité sur des angles moins importants qu'auparavant. Habituellement, on pouvait trouver de la neutralité à partir de 70° de roulis. Aujourd’hui, on peut trouver de la neutralité avec des inclinaisons plus faibles pouvant se situer dès 50°. Et je le répète : cela dès le niveau En b. Il est évident qu’une voile pouvant entrer plus tôt en neutralité sera plus difficile à contrôler et plus exigeante qu’une aile sur laquelle la neutralité intervient après 70 ou 80°. Mais nous allons reparler un peu plus loin de cet angle à partir duquel une aile peut entrer en neutralité, angle qu'on appelle le ''seuil de neutralité''. Rendez-vous dans quelques paragraphes...

Ceci étant posé, il ne faut pas diaboliser les spirales. En effet, un pilote qui ne fait jamais des 360 très ''engagés'' a heureusement très peu de risque de se retrouver un jour en neutralité spirale.

Neutralité, instabilité, stabilité spirale

Le comportement d’une aile en spirale et sa sensibilité à la neutralité dépendent de ses réactions aérodynamiques, de la portance qu’elle développe dans les rotations et de la traînée qu’elle génère. On a l'habitude de distinguer trois comportements de base :

Stabilité spirale

On parle de stabilité spirale quand une aile en spirale se remet en vol droit une fois que ses commandes sont relevées à fond. C'est évidemment le comportement le plus sain.

Neutralité spirale

On parle de neutralité spirale quand une aile en spirale engagée ne retrouve pas le vol droit alors que ses commandes ont été relevées à fond. L'aile reste en rotation, il faut donc piloter la sortie de cette situation en effectuant un freinage symétrique ou un contre extérieur (sellette ou sellette + commande).

Instabilité spirale

On parle d’instabilité spirale quand une aile en spirale accélère encore alors que les commandes ont été relevées à fond. C'est évidemment un comportement qui n'est pas accepté à l'homologation.

Autre point important à connaître : au cours d’une spirale, une aile peut passer d’un comportement stable à un comportement neutre, repasser en instabilité, revenir neutre ! Ces comportements dépendent de son fonctionnement aérodynamique. On doit donc agir continuellement sur la conduite de nos spirales en s'adaptant à ces variations. Sans oublier que le type de sellette, harnais ou cocon avec lequel on vole influe sur le comportement de l'aile en spirale tout comme la façon dont on met son aile en rotation. Il n’y a pas de modèle de sellette, quelles qu'en soient la géométrie ou les réglages, qui permette d’éviter la neutralité.

Le tour supplémentaire...

Avant de décréter hâtivement que telle aile vous paraît ''neutre spirale'', il faut savoir et comprendre qu’en sortie de spirale engagée (+ de 70° d’angle), après le relevé de commande intérieure et la remise à plat dans la sellette, l'inertie de l'aile fait qu'elle continue à tourner sur au moins un tour et demi. Ce n’est qu'après cette rotation supplémentaire que l’on peut estimer si l'aile est stable, neutre ou instable spirale. Ce point est important car de nombreux pilotes parlent de neutralité spirale dès lors qu’ils ont relevé les commandes. Donc soyons clairs : une aile ne peut pas sortir instantanément d’une spirale engagée, et si on lui demande de la faire sans attendre la dissipation, elle fera une belle chandelle.

Brutale ou progressive ?

Comme promis plus haut, parlons de l'angle à partir duquel une aile peut entrer en neutralité spirale.

Que ce soit 50°, 60°, 70° ou plus, toutes les ailes ont un seuil à partir duquel peut survenir la neutralité : c'est le ''seuil de neutralité''. La question essentielle est : comment vont-elles réagir lorsqu'elles franchissent ce seuil ? La rotation va s'accélérer mais... avec progressivité ou brutalement ? Ce point est essentiel et il change tout. Et c'est l'objet d'un deuxième constat : il existe des ailes qui ont des accélérations très progressives sur des inclinaisons moyennes et qui, au-delà d’un certain seuil, accélèrent fort. Ce seuil peut se situer sur certaines ailes à moins de 60° d’inclinaison. Ce sont ces accélérations brutales qui sont très délicates à gérer sur un plan technique et difficiles à encaisser sur un plan physiologique. En effet, quand on passe d’une rotation moyenne à une rotation qui devient soudainement violente, on s’expose au risque de se retrouver en état de sidération et de perte de contrôle. Les voiles noirs et les pertes de connaissance peuvent alors survenir. Cela a causé un certain nombre d'accidents très graves dans l'histoire du parapente.

Il y a donc deux paramètres essentiels à prendre en compte au sujet des comportements de nos ailes en spirale :

1. l'angle (seuil de neutralité) à partir duquel l'aile peut s'installer en neutralité : plus l'aile rentre en neutralité à de faibles inclinaisons, plus elle est exigeante.
2. l'intensité de l'accélération que peut prendre la voile en spirale à partir de cet angle : plus l’accélération est brutale, plus c’est exigeant pour le pilote.

Quels types de voiles présentent le moins de risques ?

Il fut un temps où les voiles les plus allongées, dotées de longs cônes de suspentage, étaient celles qui présentaient le plus de risque. La forme de la voûte de l’aile et le placement du pilote (longueur du cône) sont déterminants pour le comportement de l'aile en virage.

La charge alaire elle aussi joue un rôle important dans le comportement d’une aile en spirale. Avec le temps et l'amélioration des concepts, nos ailes ont gagné en performances grâce, entre autres, à un meilleur aérodynamisme. Leurs états de surfaces sont plus lisses, il y a moins de déformations sur les bords d’attaque et sur l'ensemble de l’aile. Elles développent ainsi plus de portance et moins de traînée sur les bouts d’aile. Ces points précis et ces évolutions impactent directement le comportement des ailes en virage et leur sensibilité à la neutralité. En virage, l’aile extérieure accélère en générant moins de traînée, donc sa portance augmente, si bien que le relevé de la commande intérieure peut n’avoir aucun effet sur la spirale à cause de l'important différentiel de vitesse et de portance entre les deux demi-ailes qui empêche la remise à plat.

La catégorie d’aile qui a le plus gagné en performances ces dernières années est la catégorie EN B. Les ailes dites ''B+'' ont des comportements très proches des EN C, notamment en spirale. A contrario, les ailes de compétition très allongées (au-delà de 7) ne sont plus forcément celles qui restent le plus facilement en neutralité. Car elles ont plus d’inertie en virage et partent plus progressivement en roulis et en lacet. Cette inertie est due aux déformations sur l’envergure et à la longueur de leur cône qui rendent leur accélération un peu plus progressive. Par contre une fois qu'elles sont parties en rotation, elles génèrent plus de force centrifuge, plus de facteur de charge et plus de G. Rares sont les pilotes qui s'amusent et qui sont capables de mettre leur aile allongée (plus de 7) en spirales engagées sur plusieurs tours.

Les ailes moins allongées sont devenues plus compactes pour gagner en performances. Elles se déforment moins. Elles s'offrent, très souvent, une excellente maniabilité et partent donc plus vite en rotation, aidées en cela par des cônes plus courts et des voûtes plus prononcées en comparaison avec des ailes EN D plus allongées.

Aujourd’hui, nombreuses sont les ailes EN A et EN B qui sont plus faciles à mettre en neutralité que des voiles allongées. La différence c’est que, heureusement, elles ne le font pas de la même façon.

Les winglets

Ozone a remis au goût du jour les winglets, suivi par d'autres concepteurs. Ces winglets situés plus près du centre de l'aile sont là pour retarder la réaction en roulis. Ils n'empêchent pas les ailes d'avoir de la neutralité mais ils calment leur accélération et retardent l'arrivée de la neutralité. Grâce à ces winglets, les ailes ont des réactions en spirale plus progressives, en adéquation avec leur niveau de gamme (EN B ou EN C).

En résumé, les ailes allongées sont plus progressives en virage et mettent un peu plus de temps à accélérer sur les premiers 360, mais ensuite, elles génèrent plus de forces centrifuges. Avec ce type de voiles, les pilotes sont prévenus et au bout de deux tours, avec l’apparition des G, ils calment généralement et instinctivement la manœuvre !

Avec des ailes moins allongées, on peut se retrouver en neutralité spirale en moins de 2 tours. Certaines voiles (souvent EN B), lorsqu'elles sont en spirale moyenne (moins de 60° de roulis) vont accélérer très fort dès que l'on rajoute à peine un peu plus d’inclinaison. Ces ailes-là sont donc très exigeantes car elles ne préviennent pas leur pilote : tout va bien dans la spirale, l’accélération est progressive et reste supportable, tout est sous contrôle, on est autour de 5-6 m/s de taux de chute... et puis le pilote rajoute alors quelques degrés d’angle dans son virage et là, son aile passe le seuil et accélère soudainement très fort. Le pilote est tellement surpris qu'il peut entrer en état de sidération et ne plus avoir aucune réaction.

En ce qui concerne les ailes biplaces classiques utilisées avec des charges alaires courantes (avoisinant les 4.5 kg/m²), elles échappaient jusqu'à présent à la neutralité, sans doute grâce à l'importante trainée générée par le pilote et son passager. Mais désormais, il existe des ailes biplaces qui peuvent se mettre en neutralité.

Comment gérer une neutralité spirale ?

La spirale est une manœuvre techniquement assez simple à mettre en œuvre mais qui peut vite devenir très exigeante, sur le plan technique (contrôler sa voile), sur le plan physiologique (supporter les G) et sur le plan mental (gérer son stress) dès lors que l’on atteint de fortes intensités. On conseille donc fortement d’apprendre à gérer les spirales au cours d’un stage SIV, en respectant les étapes. Cela ne s’apprend pas en deux ou trois vols !

Encaisser les accélérations

À partir de 60° d’inclinaison, on dépasse généralement les 2 G, ce qui est déjà impressionnant. À 80° on peut atteindre les 4 G et c'est énorme car à 4 G un pilote dont le poids réel est de 70 kg ressent un poids apparent de 280 kg ! Il se sent fortement écrasé dans sa sellette. Et c'est dans une sortie de spirale de type chandelle que l'on subit un maximum de G : on a mesuré des valeurs à plus de 6 G ! Donc faites plutôt une ''sortie dissipée'', ce sera beaucoup moins engagé qu’une ''sortie chandelle'' qui ne laisse pas le droit à l’erreur.

Contrôler la spirale et son accélération

L'apparition des G n’est pas directement un problème, ce qui est dur à supporter pour le pilote, ce sont les accélérations. Ce sont elles qui dégradent le physique du pilote. Plus l’accélération est brutale, plus elle est difficile à encaisser. L’objectif est donc d’avoir une mise en virage progressive, pour obtenir une accélération progressive. Quand on conduit une spirale engagée, on doit agir sur nos commandes avec des petites amplitudes, des gestes précis, et on doit connaître parfaitement la précision que nous donne la commande extérieure pour resserrer notre virage et l'incliner davantage, ou au contraire l'élargir et redresser. Bien respirer, bien placer son regard, se gainer dans sa sellette ou son cocon sont les prérequis basiques. Ensuite, c’est une question d'entraînement et de fraîcheur physique. Une chose est sûre, si vous êtes fatigué ou mal préparé physiquement, oubliez les spirales engagées ! Vous risqueriez de découvrir le voile noir.

Sortie de spirale : préférez la dissipation !

Ensuite, il faudra bien évidemment sortir de la spirale ! La première technique à maîtriser est celle de la dissipation bien préférable aux sorties chandelles qui permettent à des dizaines et des dizaines de pilotes en stage SIV de visiter leur bord d’attaque ! On l'a dit, les sorties chandelles ne laissent pas le droit à l’erreur. Ce sont de pures manœuvres d'accro ! Donc, préférez les sorties dissipées.

Vous voilà prévenus.

Et la norme dans tout ça ?

Cela fait plus de 30 ans que je m'amuse à mettre les voiles en neutralité. Ce qui a changé, c'est la façon dont elles s'y mettent. Je suis toujours choqué d'entendre encore aujourd'hui des messages qui se veulent rassurants mais qui sont faux à propos de la neutralité. Il faut dire la vérité aux pilotes, les informer, les préparer. La neutralité n'est pas un problème en soi et c'est même le signe d'un bon fonctionnement aérodynamique. Beaucoup de machines volantes comme les deltas ou les planeurs sont ''instables en spirale'' et ne posent pas plus de problème car ces comportements sont connus et les pilotes formés pour les contrôler.

La norme évalue les ailes sur la spirale avec une manœuvre très précise. Ce n'est pas en durcissant cette manœuvre que l'on réglera le problème de la neutralité. Si l'on insistait pour concevoir une aile ''stable spirale'' à toutes les inclinaisons, elle serait sans doute horrible à piloter, aurait du mal à prendre du roulis en virage, ferait des remises à plat systématiques. Ce serait un vrai cauchemar pour enrouler un thermique et pour jouer avec sa voile. Je pense vraiment que la meilleure des solutions consiste à mieux informer et former les pilotes. Si nous devenons plus efficaces dans la formation des pilotes, il y aura moins de problèmes liés à la neutralité. Car une aile en neutralité reste complètement pilotable. Les techniques pour en sortir sont parfaitement connues. A vos sellettes pour de belles spirales bien contrôlées, mais en connaissance de cause. C'est à vous de jouer... ou pas !

L'avis de Cédric Nieddu

Il faut insister sur le fait qu'en vieillissant, on ne supporte plus la force centrifuge comme avant. Et ''vieux'' c'est à partir de 40 ans, pour moi par exemple (j'ai 48 ans). Depuis 5 ou 6 ans, je me suis rendu compte que je supportais beaucoup moins bien la spirale engagée. Lors de tests pour Parapente Mag ou de pré-tests pour des marques, il m'arrive de devoir enchainer les spirales. Quelques jours avant, je m'impose une abstinence d'alcool, des repas équilibrés et j'essaie de bien dormir : cela diminue sensiblement l'impact des G sur mon organisme. En vol, juste avant de déclencher le 360°, je me concentre sur ma respiration, j'essaie de me mobiliser mentalement à 100%, je verrouille les jambes sous la sellette en contractant au maximum les abdos et les cuisses pour limiter la fuite du flux sanguin vers les mollets. On peut faire une vrille à plat avec désinvolture, pas une spirale !

L'avis de Pierre Pagani

Face aux G, allez-y centimètre par centimètre !

Pour beaucoup de pilotes, les angles dont parle Marc Boyer dans cet article de référence ne représentent pas forcément une idée précise : 50°, 60°, 80° de roulis... Pourtant chacun a appris un peu de géométrie à l'école et peut se représenter des angles de 45° et 90°. A 45° d'inclinaison en spirale, on est encore dans une zone confortable et sans risque mais les ''seuils'' évoqués par Marc ne sont plus très loin. 90° c'est le double et c'est énorme : le pilote tourne à l'horizontale autour de sa voile et ça va très, très vite : on est dans un virage ''face planète''. Reste à comprendre et sentir ce qui peut se passer entre 45° et 90°. Personnellement, j'ai volé avec de nombreuses voiles différentes et je les ai toujours mises en 360 pour les tester mais je n'aime pas beaucoup la force centrifuge (les ''G''), je les supporte mal.

Donc, dès que je dépasse cet angle de 45° facile à identifier, je le fais toujours avec beaucoup de précautions et en me fixant deux règles très simples :

1. à partir de cet angle tranquille de 45° de roulis, si j'accentue la rotation, c'est toujours avec une extrême progressivité, en abaissant ma commande intérieure centimètre par centimètre.
2. dès que je me sens mal à l'aise, je ne vais pas plus loin, je commence à ralentir la rotation... et toujours aussi progressivement, centimètre par centimètre pour éviter une sortie chandelle. En agissant ainsi, je ne me suis jamais fait surprendre, je n'ai jamais senti que je pouvais perdre le contrôle de ma voile.

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