facts:
Faits :
A.
Par jugement du 13 mars 2020, le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de Lausanne a reconnu A._ coupable de viol, contrainte sexuelle, tentative de contrainte sexuelle et exhibitionnisme, l'a condamné à une peine privative de liberté de quatre ans, sous déduction de 55 jours de détention avant jugement, ainsi qu'à une peine pécuniaire de 60 jours-amende à 40 fr. le jour assortie du sursis et d'un délai d'épreuve de trois ans, a constaté que A._ avait subi 18 jours de détention provisoire dans des conditions illicites et a ordonné que neuf jours de détention soient déduits de la peine privative de liberté à titre de réparation du tort moral. Le tribunal a dit que les sûretés de 20'000 fr. constituées au titre de mesure de substitution à la détention provisoire, respectivement à la détention pour des motifs de sûreté, ne seront libérées que pour autant que le condamné se soumette à l'exécution de la peine privative de liberté. En outre, il a condamné A._ à verser à B._ un montant de 2'420 fr., avec intérêt à 5 % l'an dès le 10 mars 2020 (VIII), et un montant de 12'000 fr., avec intérêt à 5 % l'an dès le 4 juin 2018 (IX). Enfin, il a statué sur les objets répertoriés ainsi que les frais et indemnités.
B.
Statuant le 20 août 2020, la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal vaudois a rejeté l'appel formé par A._ contre ce jugement.
Les faits à l'origine de cette condamnation sont les suivants.
B.a. Dans la nuit du 3 au 4 avril 2018, au domicile de A._, à X._, celui-ci s'est masturbé en regardant sa nièce B._ (née en 1996) qui était en visite, alors qu'il regardait la télévision assis sur le canapé à côté d'elle. Gênée par ce geste, qu'il n'avait jamais pratiqué auparavant pendant les six mois où elle avait vécu chez lui dans le cadre de ses études, B._ était allée s'enfermer à la salle de bain. Finalement, considérant qu'il s'agissait d'un acte isolé et tentant de se rassurer sur les intentions de son oncle, elle avait quitté ce lieu pour aller préparer son lit dans le salon, lieu habituel où elle dormait lorsqu'elle était chez son oncle, non sans avoir d'abord vérifié et constaté qu'il n'y avait plus de bus pour rentrer chez elle en raison de l'heure tardive. Quant à A._, il s'était rendu dans sa chambre, mais il en était sorti à plusieurs reprises pour aller aux toilettes ou à la cuisine. Alors que B._ ne dormait pas, tendue en raison de ce qui s'était déroulé sur le canapé, A._ était venu se coucher sur le matelas au salon à côté d'elle. A cet endroit, il avait posé sa tête sur l'épaule gauche de sa nièce, avait posé une main sur ses seins, par-dessus les habits, et sa jambe gauche entre les jambes de sa nièce. Puis, il l'avait embrassée sur le visage et le cou, tentant également de l'embrasser sur la bouche, mais en vain, car B._ l'avait repoussé à plusieurs reprises enlevant les mains de son oncle de son corps, étant cependant coincée entre celui-ci et le meuble de la télévision. Tout au long de ces agissements, elle lui avait demandé d'arrêter.
Au bout d'un moment, A._ a vait invité B._ à le rejoindre dans sa chambre. Dans un état de sidération consécutif notamment à l'épisode de masturbation auquel elle venait d'être confrontée, elle l'a vait suivi. Il a vait fermé la porte et étai t resté debout devant celle-ci en lui demandant de se déshabiller. A._ s' étai t personnellement entièrement déshabillé. A force d'insistance verbale, B._ s' étai t également déshabillée. Tout le long du processus, A._ se tenait debout dans le plus simple appareil à proximité de la porte de la chambre. Il a vait ensuite demandé à sa nièce de se coucher sur le lit, ce qu'elle a vait fait, en s'installant sur le dos, jambes pliées. A._ s' étai t alors couché à côté d'elle et a vait recom mencé à la caresser et à lui sucer les seins, puis à l'embrasser tout en lui déclarant "oh que tu es belle", avant de la toucher avec ses doigts au niveau du vagin, mais sans la pénétrer, en continuant à lui faire d'autres compliments.
A._ s' étai t ensuite déplacé entre les jambes de sa nièce après les avoir écartées. Tout en se masturbant, il a vait recom mencé à lui sucer les seins et à l'embrasser dans le cou et avait essayé de l'embrasser sur la bouche, sans y parvenir, sa nièce arrivant à chaque fois à détourner son visage pour éviter son geste. Finalement, il l'avait pénétrée vaginalement sans préservatif, membre en érection, ce qui avait fait mal à la jeune fille, dès lors qu'elle était vierge. Il avait continué à lécher ses seins et son oreille et lui avait dit qu'elle lui appartenait, qu'elle n'avait pas le droit de voir quelqu'un d'autre. B._ répondait par la négative à tous ses propos. Après cela, A._ avait retourné sa nièce et tenté de la pénétrer analement, en vain. Il l'avait alors remise dans la position initiale sur le dos et l'avait pénétrée une seconde fois vaginalement tout en lui caressant les seins, léchant également son oreille. Ne désirant pas qu'il éjacule en elle - dès lors qu'elle ne prenait pas la pilule et qu'il n'avait pas mis de préservatif - B._ a vait tenté en vain de l'écarter en le poussant, en premier lieu au niveau de sa poitrine, puis, dans un second temps, au niveau de ses cuisses. Il a vait finalement éjaculé en elle, malgré les demandes verbales de sa nièce de se retirer avant l'éjaculation. Il s' étai t ensuite allongé à côté d'elle, a vait passé une main sous la couverture et l'a vait posée sur l'un des seins de B._. Elle a vait attendu que A._ s'endorme avant de sortir de la chambre et avait quitté l'appartement dès le lendemain matin.
B.b. Selon un constat médical provisoire établi le 5 juin 2018 à 03h00 au CHUV, B._ avait souffert d'une éraillure de 5 mm à la fourchette vulvaire et de dermabrasions bilatérales des petites lèvres. Selon le rapport médical établi le 23 août 2018 par le CHUV, lors de la consultation, B._ se plaignait de douleur abdominale. Il a vait été constaté une éraillure de 3 mm saignotant au contact au niveau de la fourchette entre la vulve et l'anus et une dermabrasion des petites lèvres bilatéralement mesurant 1x1 cm. Aucun e lésion n'a vait été mis en évidence au niveau du vagin et du col, son hymen était annulaire, symétrique, avec bord régulier. Elle ne présentait aucune douleur au touché vaginal. Elle a vait été mise au bénéfice d'un traitement HIV post-exposition. Le Dr C._, psychologue spécialisé en psychothérapie FSP avait établi un certificat médical le 20 août 2018 attestant notamment que B._ le consultait depuis le 20 juin 2018 pour des symptômes post-traumatiques à la suite d'un viol. B._ présentait une anxiété et des symptômes dépressifs et se sentait désécurisée et en détresse émotionnelle.
B.c. En procédure d'appel, A._ avait produit une expertise psychiatrique privée établie le 12 août 2020 par le Dr D._, spécialiste en psychiatrie et psychothérapie, qui avait été entendu lors de l'audience d'appel.
C.
A._ forme un recours en matière pénale au Tribunal fédéral contre le jugement précité. Il conclut, avec suite de frais et dépens, principalement à sa réforme, en ce sens que A._ est acquitté de l'ensemble des charges retenues contre lui, que la libération des sûretés de 20'000 fr. est ordonnée, qu'une indemnité équitable qui ne saurait être inférieure à 12'000 fr. lui est allouée en réparation du tort moral subi en raison de la privation de liberté injustifiée et illicite du 14 juin 2018 au 7 août 2018, ainsi qu'une indemnité pour les dépenses occasionnées par l'exercice raisonnable de ses droits de procédure par 46'140 fr. 55. Subsidiairement, il conclut au prononcé d'une peine privative de liberté de 36 mois (sous déduction de 55 jours de détention avant jugement), assortie du sursis partiel et d'un délai d'épreuve de trois ans, la partie ferme devant être de six mois, à ce que soit ordonné au titre de règle de conduite durant le délai d'épreuve un traitement de type psychothérapeutique, à la libération des sûretés de 20'000 fr., à ce qu'il soit dit qu'il est le débiteur de B._ et lui doit paiement de montants prononcés à dire de justice (chiffres VIII et IX du jugement attaqué), et à ce qu'il supporte les trois-quarts des frais de première instance et d'appel le solde étant laissé à la charge de l'État. Plus subsidiairement, il conclut au prononcé d'une peine privative de liberté de 36 mois (sous déduction de 55 jours de détention avant jugement) et à ce qu'il soit soumis à un traitement des addictions au sens de l'<ref-law>, l'exécution de la peine privative de liberté devant être suspendue en conséquence. Encore plus subsidiairement, il conclut à l'annulation du jugement entrepris et au renvoi de la cause à la cour cantonale pour nouvelle décision dans le sens des considérants. Par ailleurs, il requiert l'octroi de l'assistance judiciaire.

considerations:
Considérant en droit :
1.
Le recourant fait valoir que la cour cantonale aurait établi les faits et apprécié les preuves de manière arbitraire. A cet égard, il dénonce une violation de la présomption d'innocence.
1.1. Le Tribunal fédéral n'est pas une autorité d'appel, auprès de laquelle les faits pourraient être rediscutés librement. Il est lié par les constatations de fait de la décision entreprise (<ref-law>), à moins qu'elles n'aient été établies en violation du droit ou de manière manifestement inexacte au sens des art. 97 al. 1 et 105 al. 2 LTF, à savoir, pour l'essentiel, de façon arbitraire au sens de l'art. 9 Cst. Une décision n'est pas arbitraire du seul fait qu'elle apparaît discutable ou même critiquable; il faut qu'elle soit manifestement insoutenable et cela non seulement dans sa motivation mais aussi dans son résultat (<ref-ruling> consid. 1.3.1 p. 91 s.; <ref-ruling> consid. 1.1 p. 155 s.; <ref-ruling> consid. 1.1 p. 503; sur la notion d'arbitraire v. <ref-ruling> consid. 2.3.1 p. 244). Le Tribunal fédéral n'entre en matière sur les moyens fondés sur la violation de droits fondamentaux, dont l'interdiction de l'arbitraire, que s'ils ont été invoqués et motivés de manière précise (<ref-law>; ATF <ref-ruling> consid. 1.1 p. 503). Les critiques de nature appellatoire sont irrecevables (<ref-ruling> consid. 2.1 p. 118; <ref-ruling> consid. 1.3.1 p. 92; <ref-ruling> consid. 1.1 p. 156).
La présomption d'innocence, garantie par les <ref-law>, 32 al. 1 Cst., 14 par. 2 Pacte ONU II (RS 0.103.2) et 6 par. 2 CEDH, ainsi que son corollaire, le principe in dubio pro reo, concernent tant le fardeau de la preuve que l'appréciation des preuves au sens large (ATF <ref-ruling> consid. 1.1 p. 156; <ref-ruling> consid. 2.2.3.1 p. 349; <ref-ruling> consid. 2a p. 40 s.). En tant que règle sur le fardeau de la preuve, elle signifie, au stade du jugement, que ce fardeau incombe à l'accusation et que le doute doit profiter au prévenu. Comme règle d'appréciation des preuves (sur la portée et le sens précis de la règle sous cet angle, cf. ATF <ref-ruling> consid. 2.2.3.3 p. 351), la présomption d'innocence signifie que le juge ne doit pas se déclarer convaincu de l'existence d'un fait défavorable à l'accusé si, d'un point de vue objectif, il existe des doutes quant à l'existence de ce fait. Il importe peu qu'il subsiste des doutes seulement abstraits et théoriques, qui sont toujours possibles, une certitude absolue ne pouvant être exigée. Il doit s'agir de doutes sérieux et irréductibles, c'est-à-dire de doutes qui s'imposent à l'esprit en fonction de la situation objective. Lorsque l'appréciation des preuves et la constatation des faits sont critiquées en référence au principe in dubio pro reo, celui-ci n'a pas de portée plus large que l'interdiction de l'arbitraire (<ref-ruling> consid. 1.3.1 p. 92; <ref-ruling> consid. 1.1 p. 156 et les références citées).
Lorsque l'autorité cantonale a forgé sa conviction quant aux faits sur la base d'un ensemble d'éléments ou d'indices convergents, il ne suffit pas que l'un ou l'autre de ceux-ci ou même chacun d'eux pris isolément soit à lui seul insuffisant. L'appréciation des preuves doit en effet être examinée dans son ensemble. Il n'y a ainsi pas d'arbitraire si l'état de fait retenu pouvait être déduit de manière soutenable du rapprochement de divers éléments ou indices. De même, il n'y a pas d'arbitraire du seul fait qu'un ou plusieurs arguments corroboratifs apparaissent fragiles, si la solution retenue peut être justifiée de façon soutenable par un ou plusieurs arguments de nature à emporter la conviction (arrêts 6B_330/2021 du 15 septembre 2021 consid. 2.1; 6B_1052/2020 du 19 juillet 2021 consid. 1.1; 6B_984/2020 du 4 mars 2021 consid. 1.1).
Les déclarations de la victime constituent un élément de preuve. Le juge doit, dans l'évaluation globale de l'ensemble des éléments probatoires rassemblés au dossier, les apprécier librement, sous réserve des cas particuliers où une expertise de la crédibilité des déclarations de la victime s'impose (cf. <ref-ruling> consid. 2.4 p. 184). Les cas de "déclarations contre déclarations", dans lesquels les déclarations de la victime en tant que principal élément à charge et les déclarations contradictoires de la personne accusée s'opposent, ne doivent pas nécessairement, sur la base du principe in dubio pro reo, conduire à un acquittement. L'appréciation définitive des déclarations des participants incombe au tribunal du fond (<ref-ruling> consid. 3.3 p. 127; arrêts 6B_330/2021 du 15 septembre 2021 consid. 2.3; 6B_1271/2020 du 20 août 2021 consid. 1.1.1; 6B_1198/2020 du 19 juillet 2021 consid. 2.1).
1.2. La cour cantonale a fait siennes les considérations des premiers juges, qui étaient complètes et pertinentes et auxquelles il était renvoyé (cf. jugement du 13 mars 2020, spéc. consid. 2.4). Elle partageait, en particulier, l'analyse des messages échangés et celle de la prise de conscience de l'intimée le jour suivant le viol, qu'elle faisait sienne par adoption de motifs (cf. jugement du 13 mars 2020, p. 35 s.). Au surplus, la cour cantonale a précisé certains points. La cour cantonale a constaté que le récit de l'intimée était riche et empreint de sincérité. A l'audience d'appel, la jeune femme, qui ne paraissait pas son âge et qui, même deux ans après les faits, faisait davantage penser, tant physiquement qu'au niveau de sa maturité et son expérience de la vie, à une adolescente qu'à une jeune adulte malgré ses 24 ans, était apparue crédible et sincère. Les imprécisions dans ses dépositions ainsi que celles mises en évidence par le recourant en relation avec les déclarations des témoins E._ et F._, amis de l'intimée, ne laissaient pas naître le doute quant à la véracité et la sincérité de leur contenu. Sur les faits principaux, les différentes déclarations se recoupaient absolument. Les quelques imprécisions sur des points accessoires pouvaient être dues aux erreurs inévitables lorsque des paroles étaient transmises, d'autant qu'il s'agissait de faits très douloureux à relater pour l'intimée et très choquants pour ceux qui recueillaient les confidences. Au vu de l'ensemble des éléments, la cour cantonale, à l'instar du tribunal de première instance, a considéré qu'il y avait lieu d'écarter les déclarations du recourant et de retenir celles de l'intimée.
Il était vrai que l'intimée aurait pu prendre le bus pour rentrer chez elle après que son oncle se soit masturbé. T outefois, il ressortait de ses déclarations qu'ensuite de cet épisode, elle était dans un état de sidération et s'était enfermée dans les toilettes. Il était établi qu'elle avait consulté le site de la Main Tendue, ce qui corroborait ses déclarations. Elle avait expliqué de manière crédible qu'elle n'avait pas, à ce moment-là, réfléchi à l'idée de rentrer, persuadée que l'acte auquel elle venait d'être confrontée demeurerait unique et isolé et que "c'était [son] oncle et qu'il ne [lui] voulait rien de mal". Pour la même raison, elle n'avait pas lancé de "signal d'alerte", lors de l'échange de sms qu'elle avait eu avec sa mère alors qu'elle se trouvait encore dans les toilettes, vers 23h30. On ne pouvait lui reprocher de n'avoir alors pas imaginé que son oncle, qu'elle respectait et dont elle était proche, allait encore attenter plus gravement à son intégrité sexuelle. Il n'était pas exclu qu'au moment où elle était finalement sortie des toilettes, il était trop tard pour prendre le bus. Les sms échangés et en particulier les mots "c'était une grosse erreur hier ce n'est jamais passer" n'impliquaient pas que les parties s'accordaient sur le fait qu'elles avaient commis ensemble une erreur, d'autant que l'intimée avait écrit juste après "tu es mon oncle et pas plus". Le fait que l'intimée avait elle-même demandé, dans un message envoyé à son oncle tôt le lendemain des faits, de garder le secret sur ce qui s'était passé ne savait être assimilé à un aveu de son consentement, mais plutôt à une marque de honte, ne sachant alors pas que faire de cet épisode extrêmement traumatisant qu'elle venait de vivre et désireuse de ne pas être salie davantage par l'ébruitement des événements. L'intimée avait expliqué de manière crédible qu'elle n'avait commencé à réaliser ce qui s'était passé que dans la matinée qui avait suivi les faits, après que le CHUV l'avait adressée au centre LAVI, et que c'était à ce moment qu'elle avait pris la décision de saisir la police. Le fait qu'elle n'avait pas immédiatement dit à sa mère qu'elle avait été violée et qu'il lui avait fallu mettre des mots sur son ressenti ne signifiait pas qu'elle avait consenti aux actes, mais attestaient qu'elle ne pouvait pas s'attendre à ce que l'oncle dans lequel elle avait toute confiance abuse d'elle. Elle avait confirmé cela lors de son audition en appel. Elle ne pouvait qu'être consciente de l'impact que la divulgation de cette affaire allait avoir sur sa famille qui était très unie. L'intimée avait consulté un médecin pour des symptômes post-traumatiques suite à un viol. Elle présentait une anxiété et des troubles dépressifs. Tous ces éléments renforçaient sa crédibilité.
Le recourant était certes un homme soumis à l'autorité, qui ne voulait pas se faire remarquer, et l'intimée avait été décrite comme une jeune femme de caractère. Mais rien ne permettait de considérer qu'elle avait un ascendant sur son oncle et qu'elle avait pu décider d'avoir une première relation sexuelle avec lui. L'intimée avait pleine confiance en son oncle. Rien n'indiquait qu'elle avait consenti à un rapport sexuel avec lui. Cet acte était contraire à l'éducation qu'elle avait reçue, telle qu'elle-même et sa mère l'exposaient et telle que ses amis l'avaient comprise; l'intimée l'avait d'ailleurs une nouvelle fois affirmé lors de son audition en appel. Le fait qu'elle n'avait pas fui "au plus vite" s'expliquait par la sidération qu'elle avait décrite et l'état dans lequel elle se trouvait, qu'elle avait encore mentionnés lors de sa dernière audition par la cour cantonale. Le recourant, qui critiquait la crédibilité des déclarations de l'intimée, perdait de vue qu'il avait lui-même commencé par expliquer de manière pathétique qu'il avait confondu sa nièce avec sa compagne, avant de se raviser, d'admettre la relation sexuelle et d'adopter un discours pauvre par lequel il s'était présenté comme victime de l'appétit de découverte sexuelle de sa nièce. A l'audience d'appel, il avait maintenu la version selon laquelle il avait entretenu une relation sexuelle complète avec sa nièce, tout en insistant sur le fait que celle-ci était consentante, exposant que la tendresse que ressentait celle-ci pour lui avait pu se transformer en quelque chose de plus érotique de son côté. Certes, comme l'avait relevé l'expert privé, le souci du recourant de bien faire, d'être inapparent et ne rien faire d'anormal pouvait l'avoir conduit à des contradictions dans ses déclarations. Il n'en demeurait pas moins que ses versions successives ne permettaient pas de lui accorder crédit.
1.3. Le recourant reproche à la cour cantonale d'avoir préféré la version livrée par l'intimée. Elle aurait écarté ou méconnu, sans motivation reconnaissable, de nombreux éléments à décharge. Elle aurait versé dans l'arbitraire en considérant que les déclarations de l'intimée étaient crédibles tout en omettant de relever les contradictions que celles-ci contenaient. Le recourant met en exergue de nombreuses "zones d'ombres", à la lecture desquelles la cour cantonale aurait dû, selon lui, considérer qu'il subsistait un doute qui devait lui profiter. A cet égard, il évoque notamment la consommation d'alcool et l'épisode du matelas d'appoint, l'état de sidération, ainsi que les premières déclarations de l'intimée après les faits.
La cour cantonale n'a pas omis de mentionner que les déclarations de l'intimée comportaient quelques imprécisions. Elle a cependant expliqué pourquoi celles-ci n'étaient pas déterminantes au regard de l'ensemble du récit, qui était constant, ainsi que des autres éléments du dossier, qui les corroboraient, de sorte que celles-ci n'entachaient en rien la crédibilité globale de l'intimée (cf. supra, consid. 1.2). Pour le reste, l'argumentation du recourant (cf. p. 7 à 12 de son recours) s'épuise en une discussion des moyens de preuves, que le Tribunal fédéral ne revoit que sous l'angle restreint de l'arbitraire. Par sa démarche, il se contente d'opposer sa propre appréciation des éléments probatoires - en l'occurrence, pour l'essentiel, des déclarations de l'intimée -, d'émettre des hypothèses et d'affirmer que la cour cantonale aurait dû éprouver des doutes, sans démontrer le caractère arbitraire de l'appréciation effectuée par celle-ci, laquelle a fondé sa conviction sur la base d'un faisceau d'indices convergents. Il en va notamment ainsi lorsqu'il prétend que les témoignages recueillis ne feraient pas ressortir chez l'intimée une personnalité docile et influençable, qu'il affirme que des interrogations subsisteraient quant aux raisons pour lesquelles une femme adulte qui aurait subi des atteintes successives à son intégrité sexuelle n'aurait pas pensé à quitter les lieux à la première occasion, ou encore lorsqu'il conclut que l'intimée aurait construit son histoire, d'une manière réfléchie et organisée, en faisant évoluer son discours aux circonstances. Purement appellatoire, ce procédé est irrecevable et ne répond pas aux exigences de motivation déduites de l'<ref-law>.
2.
Le recourant conteste tout usage de contrainte (art. 189 et 190 CP).
2.1. A teneur de l'<ref-law>, se rend coupable de contrainte celui qui, notamment en usant de menace ou de violence envers une personne, en exerçant sur elle des pressions d'ordre psychique ou en la mettant hors d'état de résister l'aura contrainte à subir un acte analogue à l'acte sexuel ou un autre acte d'ordre sexuel. Aux termes de l'<ref-law>, se rend coupable de viol celui qui, notamment en usant de menace ou de violence, en exerçant sur sa victime des pressions d'ordre psychique ou en la mettant hors d'état de résister, aura contraint une personne de sexe féminin à subir l'acte sexuel.
2.2. Les art. 189 et 190 CP tendent à protéger la libre détermination en matière sexuelle, en réprimant l'usage de la contrainte aux fins d'amener une personne à faire ou à subir, sans son consentement, un acte d'ordre sexuel. Pour qu'il y ait contrainte en matière sexuelle, il faut que la victime ne soit pas consentante, que l'auteur le sache ou accepte cette éventualité et qu'il passe outre en profitant de la situation ou en utilisant un moyen efficace (<ref-ruling> consid. 2b p. 100; arrêts 6B_935/2020 du 25 février 2021 consid. 4.1; 6B_159/2020 du 20 avril 2020 consid. 2.4.1). Les art. 189 et 190 CP ne protègent des atteintes à la libre détermination en matière sexuelle que pour autant que l'auteur surmonte ou déjoue la résistance que l'on pouvait raisonnablement attendre de la victime (<ref-ruling> consid. 4 p. 52 s. et l'arrêt cité; arrêt 6B_1307/2020 du 19 juillet 2021 consid. 2.1).
En introduisant la notion de "pressions psychiques", le législateur a voulu viser les cas où la victime se trouve dans une situation sans espoir, sans pour autant que l'auteur ait recouru à la force physique ou à la violence. Les pressions d'ordre psychique concernent les cas où l'auteur provoque chez la victime des effets d'ordre psychique, tels que la surprise, la frayeur ou le sentiment d'une situation sans espoir, propres à la faire céder (<ref-ruling> consid. 3a/bb p. 110 s.; <ref-ruling> consid. 2b p. 100). Ainsi, l'infériorité cognitive et la dépendance émotionnelle et sociale peuvent - en particulier chez les enfants et les adolescents - induire une pression psychique extraordinaire et, partant, une soumission comparable à la contrainte physique, les rendant incapables de s'opposer à des atteintes sexuelles. La jurisprudence parle de "violence structurelle", pour désigner cette forme de contrainte d'ordre psychique commise par l'instrumentalisation de liens sociaux (<ref-ruling> consid. 2.2 p. 109; arrêts 6B_1307/2020 du 19 juillet 2021 consid. 2.1; 6B_146/2020 du 5 mai 2020 consid. 2.1).
La pression psychique générée par l'auteur et son effet sur la victime doivent atteindre une intensité particulière (<ref-ruling> consid. 3.1 p. 170 s. et les références citées; arrêts 6B_1307/2020 du 19 juillet 2021 consid. 2.1; 6B_935/2020 du 25 février 2021 consid. 4.1; 6B_693/2020 du 18 janvier 2021 consid. 3.1). Plus l'enfant est jeune, moins élevées sont les exigences liées à l'intensité des pressions psychiques pour admettre l'usage d'un moyen de contrainte (arrêts 6B_693/2020 du 18 janvier 2021 consid. 3.1; 6B_216/2017 du 11 juillet 2017 consid. 1.4.1; cf. <ref-ruling> consid. 3.5.5 p. 160 et 3.5.7 p. 162). En cas de pressions d'ordre psychique, il n'est pas nécessaire que la victime ait été mise hors d'état de résister (<ref-ruling> consid. 3b p. 158 s.; arrêt 6B_693/2020 du 18 janvier 2021 consid. 3.1).
Pour déterminer si l'on se trouve en présence d'une contrainte sexuelle, il faut procéder à une appréciation globale des circonstances concrètes déterminantes (<ref-ruling> consid. 3.1 p. 170 s.; arrêts 6B_1307/2020 du 19 juillet 2021 consid. 2.1; 6B_935/2020 du 25 février 2021 consid. 4.1).
2.3. La cour cantonale a retenu que l'élément constitutif de la contrainte était réalisé sous la forme de l'usage de pressions psychiques. La victime, bien qu'elle fut âgée de 21 ans au moment des faits, ne faisait pas son âge, ni physiquement, ni s'agissant de l'expérience de la vie à laquelle on pouvait s'attendre de la part d'une jeune femme de cet âge, et n'avait aucune expérience en matière sexuelle. Il n'était pas question de dépendance structurelle entre les deux protagonistes. Néanmoins, on ne pouvait ignorer que la victime était la nièce du recourant, qui était son aîné de plus de vingt-sept ans, et qu'elle éprouvait tendresse et affection à l'égard de celui-là. Le lien qui les unissait était quasiment paternel et elle lui accordait une confiance absolue. Le soir des faits, alors qu'elle se trouvait dans une situation maintes fois vécues, soit dans l'appartement de son oncle, en présence de celui-ci, à regarder la télévision, elle avait été confrontée, par surprise, au spectacle importun de son oncle s'exhibant à elle en se masturbant. A partir de ce moment, elle s'était trouvée dans un état de sidération où se mêlaient l'incompréhension du spectacle auquel elle était contrainte d'assister, l'affection portée à son oncle et une certaine certitude qu'il ne pouvait rien lui arriver de mal vu le lien de confiance. Elle n'en avait pas parlé à sa mère lors des échanges de sms intervenus depuis les toilettes, ni ne s'était posé la question d'un départ, dès lors qu'elle était persuadée que ce qu'elle venait de vivre était un événement unique. Elle avait néanmoins réagi, puisqu'elle s'était réfugiée dans la salle de bains, preuve de son intense malaise. Elle avait recherché sur son téléphone portable des possibilités d'aide qu'elle pourrait obtenir (site internet de la Main Tendue). Après s'être convaincue qu'il ne pourrait rien lui arriver, dès lors qu'elle était chez son oncle, où elle s'était toujours sentie en sécurité, elle était sortie de la salle de bains. Son oncle l'avait rejointe sur le canapé-lit qu'elle occupait habituellement quand elle dormait chez lui. L'intimée s'était trouvée complètement démunie lorsque le recourant s'était allongé à ses côtés, avait commencé à la caresser et l'embrasser. Lorsqu'il l'avait invitée à le suivre dans sa chambre, elle n'avait pas les ressources psychologiques nécessaires pour s'opposer à cet homme qu'elle considérait comme un second père. Elle n'avait pas trouvé d'autre issue que d'obéir à cette invitation. Dans la chambre, elle avait essuyé les demandes pressantes que lui adressait son oncle, qui se tenait devant la porte, qui s'était lui-même déshabillé et qui lui demandait de faire de même. On ne pouvait sous-estimer l'effet de sidération qu'avait pu produire chez l'intimée la vue de son oncle entièrement nu. Ne résistant pas à la pression qu'elle ressentait, elle avait cédé à sa demande, contre son gré. Les actes s'étaient enchaînés. Le recourant était passé outre les demandes verbalisées par sa nièce d'arrêter et avait fait fi des gestes de celle-ci visant à le repousser, notamment lors de la pénétration. L'intimée avait livré son corps inerte à son agresseur. Les confidences qu'elle avait faites à sa mère, soit qu'elle s'était sentie hors de son corps, corroboraient l'hypothèse formulée par les médecins du CHUV, qui avaient déduit de ses explications qu'elle se trouvait dans un état de dissociation, ce qui en disait assez de l'état d'abandon dans lequel elle avait été plongée. Le recourant avait transgressé les normes familiales, dès lors qu'il savait que sa nièce avait été éduquée en ce sens qu'elle devait être vierge pour son mariage.
2.4. Le recourant soutient que rien n'établirait la prétendue emprise psychologique du recourant sur l'intimée, ni qu'elle aurait été dénuée de tout moyen de résistance face aux agissements du recourant, ni qu'elle aurait le profil d'une adolescente inexpérimentée. Au contraire, l'intimée aurait eu, immédiatement après les faits, une réaction autoritaire à l'endroit de son oncle. En expliquant avoir demandé une boisson à son oncle pour gagner du temps, l'intimée démontrait qu'elle était capable de mettre en place une stratégie. Elle aurait notamment pu s'enfermer dans la salle de bains.
Le recourant ne tente pas de démontrer que l'appréciation des preuves effectuée par la cour cantonale serait arbitraire mais se borne, dans une large mesure, à y substituer sa propre lecture des pièces, qu'il interprète isolément. Ce procédé est appellatoire, partant irrecevable.
Le recourant prétend que toute pression ou tout comportement conduisant à un acte sexuel non souhaité ne saurait être qualifié de contrainte d'ordre psychique. Compte tenu des faits établis, sans que l'arbitraire n'en soit démontré, la cour cantonale pouvait considérer, au regard de l'ensemble des circonstances concrètes déterminantes, que le recourant avait suscité la surprise de l'intimée et provoqué une situation sans espoir, propre à la faire céder. Le recourant remplissait un rôle quasi paternel à l'égard de sa nièce, qui lui accordait une confiance absolue. L'intimée a ainsi été totalement surprise lorsque son oncle a soudainement entrepris de se masturber devant elle, entièrement nu, alors qu'elle séjournait dans l'appartement en toute quiétude. Dès cet instant, elle s'est trouvée dans un état de sidération, en proie à un conflit entre l'incompréhension du spectacle brusquement imposé, l'affection portée au recourant et une certaine certitude qu'il ne pouvait rien lui arriver vu le lien de confiance. Elle s'est alors réfugiée un instant dans les toilettes. Convaincue qu'il s'agissait d'un épisode unique et qu'elle était en sécurité chez son oncle, elle en est sortie. C'est dans ce contexte particulier que le recourant a commencé à caresser et embrasser l'intimée, puis qu'il a insisté pour qu'elle le suive dans la chambre. De la sorte, il a exploité à son avantage tant l'effet de surprise induit par son comportement inadéquat, que la confiance que lui portait l'intimée en sa qualité de figure quasi paternelle. A cet égard, la cour cantonale a mis en exergue, à juste titre, la naïveté de l'intimée et son inexpérience en matière sexuelle, liées à son éducation familiale, que le recourant connaissait et qu'il a exploitées. Dans la mesure où les actes se sont enchaînés, l'intimée n'a pas su trouver d'autres issues que d'obéir aux demandes pressantes du recourant, qui s'était déshabillé et lui demandait d'en faire de même. Elle l'a suivi dans la chambre et s'est dévêtue contre son gré, la pression psychique exercée par le recourant la mettant hors d'état de résister. Dans cette configuration, il ne pouvait être attendu de l'intimée qu'elle résiste davantage lors des pénétrations, autrement que par des paroles et des gestes visant à repousser le recourant. Pour parvenir à ses fins, le recourant a usé d'une pression psychique d'une intensité telle qu'elle doit être qualifiée d'un moyen de contrainte au sens de la jurisprudence. Dans ces circonstances, c'est sans violer le droit fédéral que la cour cantonale a admis que le recourant avait usé d'un moyen de contrainte pour parvenir à ses fins.
3.
Le recourant prétend qu'il ne serait pas établi qu'il était conscient - ou pouvait être conscient, étant sous l'emprise de l'alcool - que l'intimée n'était pas consentante. Il semble invoquer un défaut de motivation à cet égard.
3.1. Le droit d'être entendu, tel qu'il est garanti par les art. 29 al. 2 Cst. et 3 al. 2 let. c CPP (cf. aussi art. 6 par. 1 CEDH) implique notamment, pour l'autorité, l'obligation de motiver sa décision, afin que le destinataire puisse la comprendre, l'attaquer utilement s'il y a lieu et afin que l'autorité de recours puisse exercer son contrôle. Le juge doit ainsi mentionner, au moins brièvement, les motifs qui l'ont guidé et sur lesquels il a fondé sa décision, de manière à ce que l'intéressé puisse se rendre compte de la portée de celle-ci et l'attaquer en connaissance de cause (<ref-ruling> consid. 3.4.3 p. 46; <ref-ruling> consid. 2.1 p. 145). Il n'est pas tenu de discuter tous les arguments soulevés par les parties, mais peut se limiter à l'examen des questions décisives pour l'issue du litige (<ref-ruling> consid. 4.2 p. 157; <ref-ruling> consid. 2.2 p. 183). Dès lors que l'on peut discerner les motifs qui ont guidé la décision de l'autorité, le droit à une décision motivée est respecté, même si la motivation présentée est erronée (<ref-ruling> consid. 3.2.1 p. 565).
3.2. Déterminer ce qu'une personne a su, voulu, envisagé ou accepté relève du contenu de la pensée, à savoir de faits "internes", qui, en tant que faits, lient le Tribunal fédéral (<ref-law>), à moins qu'ils n'aient été retenus de manière arbitraire (<ref-ruling> consid. 6.3 p. 375; cf. <ref-ruling> consid. 12 p. 152). Est en revanche une question de droit celle de savoir si l'autorité cantonale s'est fondée sur une juste conception de la notion d'intention et si elle l'a correctement appliquée sur la base des faits retenus et des éléments à prendre en considération (<ref-ruling> consid. 4.2.3 p. 4 s.; <ref-ruling> consid. 2.3.2 p. 156; <ref-ruling> consid. 4.1 p. 16 s.).
3.3. La cour cantonale a souligné qu'une consommation massive d'alcool le soir des faits n'était pas établie. Il était impossible de déterminer d'une manière fiable le taux d'alcoolémie du recourant au moment des faits. Celui-ci avait cependant l'habitude de consommer d'importantes quantités d'alcool, ce qui était notoirement de nature à renforcer la résistance à cette substance. Le recourant gardait des souvenirs assez précis de la nuit des faits. Il ne pouvait que se rendre compte qu'il imposait à sa nièce des actes sexuels qu'elle ne voulait pas, en regard notamment de l'éducation qu'elle avait reçue et de ses réactions au moment des faits. L'élément subjectif des infractions était réalisé.
Selon l'expert privé, la capacité du recourant à se déterminer avait pu être légèrement entravée en raison de son alcoolisation. Sa responsabilité pénale était légèrement diminuée. La cour cantonale a retenu - bien que la constatation de l'expert privé ne se fondait que sur les déclarations du recourant, dont l'alcoolisation n'avait pas été matériellement établie -, au bénéfice d'un très léger doute, une légère diminution de responsabilité du recourant le soir des faits, conformément aux conclusions de l'expert.
3.4. Il ressort de la motivation cantonale, certes succincte, que la cour cantonale a exposé les motifs qui l'ont amenée à retenir que l'élément subjectif des infractions était réalisé. On comprend ainsi de l'arrêt attaqué que le recourant a agi avec conscience et volonté. Cette motivation est dès lors suffisante sous l'angle du droit d'être entendu.
Le recourant se borne à interpréter certaines déclarations de l'intimée, sorties de leur contexte, sans critiquer l'appréciation de la cour cantonale. Dans la mesure où il livre une interprétation personnelle des faits et des éléments probatoires, ses développements sont purement appellatoires, partant irrecevables. Il en va notamment ainsi lorsqu'il affirme que l'intimée n'aurait jamais donné aucun signe évident de résistance. Lorsqu'il prétend que l'état de conscience dans lequel il se trouvait était de nature à altérer sa perception des choses, il se fonde sur des faits qui ne ressortent pas du jugement cantonal. Le recourant échoue à démontrer l'arbitraire des constatations cantonales. Quoi qu'il en soit, le recourant ne saurait se prévaloir de sa prétendue perception altérée pour soutenir n'avoir pas compris les demandes verbalisées par sa nièce d'arrêter et les gestes de celle-ci visant à le repousser (cf. supra, consid. 2.3). Dans ces conditions, le recourant n'a pu que se rendre compte qu'il passait outre les refus de l'intimée et brisait les actes de résistance qu'elle était en mesure d'entreprendre. Même si la cour cantonale a retenu une légère diminution de responsabilité liée à sa consommation d'alcool (cf. au surplus infra, consid. 4), son appréciation selon laquelle le recourant a agi avec conscience et volonté ne prête pas le flanc à la critique. Le grief est rejeté, dans la mesure de sa recevabilité.
4.
Invoquant les art. 20, 56 al. 3 CP et 182 CPP, le recourant reproche à la cour cantonale d'avoir retenu une légère diminution de sa responsabilité sans qu'une expertise judiciaire n'ait été ordonnée.
4.1. Conformément à l'<ref-law>, l'autorité d'instruction ou le juge ordonne une expertise s'il existe une raison sérieuse de douter de la responsabilité de l'auteur.
4.2. L'expertise privée n'a pas la même valeur probante qu'une expertise judiciaire, l'expert mandaté par une partie n'étant ni indépendant ni impartial. Ainsi, les résultats issus d'une expertise privée réalisée sur mandat du prévenu sont soumis au principe de la libre appréciation des preuves et sont considérés comme de simples allégués de parties (<ref-ruling> consid. 6 p. 359; <ref-ruling> consid. 6.2 p. 373 s.).
4.3. Il ressort du rapport de l'expert privé que le risque de récidive d'actes délictueux du même genre que ceux pour lesquels le recourant était poursuivi pouvait être qualifié de très faible, pour ne pas dire inexistant, dès lors que le comportement du recourant ne tenait pas à une psychopathologie particulière mais aux conditions très spécifiques des évènements des 3 et 4 juin 2018. D'un point de vue psychiatrique, il était souhaitable que le recourant accepte un traitement de son problème d'alcool et d'anxiété généralisée (cf. aussi les constatations cantonales résumées supra, consid. 3.3).
4.4. Le recourant soutient que l'existence de ses troubles mentaux et troubles du comportement liés à l'utilisation d'alcool, tels que diagnostiqués par l'expert privé dans son rapport, constitueraient à eux seuls des indices suffisants pour douter de sa responsabilité pénale au moment des faits. La cour cantonale aurait versé dans l'arbitraire en procédant à sa propre appréciation de la responsabilité du recourant et des conséquences qu'il fallait en tirer. Elle aurait dû recourir à une expertise judiciaire pour statuer sur l'opportunité d'ordonner une mesure ambulatoire.
Le recourant ne prétend ni ne démontre avoir requis, à quelque stade de la procédure, l'administration de la mesure d'instruction dont il semble se plaindre de l'absence. Dès lors qu'il n'a pas présenté cette requête dans la procédure cantonale, au plus tard devant l'autorité d'appel, son grief est irrecevable sous cet angle, faute d'épuisement préalable des voies de droit cantonales (cf. <ref-law>). Le grief est par ailleurs discutable sous l'angle du principe de la bonne foi en procédure (art. 5 al. 3 Cst.; cf. <ref-ruling> consid. 3.4.2 p. 406).
Il ressort de l'état de fait cantonal que l'alcoolisation du recourant le soir des faits n'a pas été matériellement établie et que celle-ci ressort seulement des déclarations du recourant. Le recourant ne démontre pas en quoi cette constatation serait arbitraire. Sur la base de l'expertise privée, la cour cantonale a retenu, au bénéfice d'un très léger doute, qu'il y avait lieu de suivre la conclusion de l'expert et de retenir une légère diminution de responsabilité. Le recourant ne démontre pas non plus en quoi cette appréciation serait arbitraire. En conséquence, le grief du recourant, visant à démontrer sur la base de l'expertise privée l'existence d'indices suffisants pour douter de sa responsabilité, est sans objet, la cour cantonale ayant retenu une responsabilité légèrement diminuée, conformément aux conclusions de l'expert privé. Par ailleurs, en tant que le recourant soutient que la cour cantonale aurait dû ordonner une expertise judiciaire pour apprécier l'opportunité de prononcer une mesure, il ressort du rapport d'expertise privé que l'expert a précisé que d'un point de vue de la psychiatrie forensique, en raison du très faible risque de récidive d'actes délictueux, aucun traitement ni aucune mesure ne paraissait utile, ni nécessaire (cf. rapport d'expertise psychiatrique du 12 août 2020, pièce 93/3 p. 18 et 21, <ref-law>). Dans ces circonstances, la cour cantonale n'a pas versé dans l'arbitraire en n'ordonnant pas spontanément une expertise psychiatrique et en examinant pas plus avant l'opportunité de prononcer une mesure. Le recourant échoue à démontrer l'arbitraire de l'appréciation cantonale sur ces points. Le grief est partant rejeté, dans la mesure de sa recevabilité.
5.
Le recourant reproche à la cour cantonale de ne pas avoir tenu compte de sa légère diminution de responsabilité. Il invoque un défaut de motivation à cet égard.
5.1. Selon l'<ref-law>, le juge atténue la peine si, au moment d'agir, l'auteur ne possédait que partiellement la faculté d'apprécier le caractère illicite de son acte ou de se déterminer d'après cette appréciation.
Le juge dispose d'un large pouvoir d'appréciation lorsqu'il détermine l'effet de la diminution de la responsabilité sur la faute (subjective) au vu de l'ensemble des circonstances. Il peut appliquer l'échelle habituelle: une faute (objective) très grave peut être réduite à une faute grave à très grave en raison d'une diminution légère de la responsabilité. La réduction pour une telle faute (objective) très grave peut conduire à retenir une faute moyenne à grave en cas d'une diminution moyenne et à une faute légère à moyenne en cas de diminution grave. Sur la base de cette appréciation, le juge doit prononcer la peine en tenant compte des autres critères de fixation de celle-ci. Un tel procédé permet de tenir compte de la diminution de la responsabilité sans lui attribuer une signification excessive (<ref-ruling> consid. 5.6 p. 62; arrêts 6B_1403/2020 du 5 mai 2021 consid. 2.2; 6B_892/2020 du 16 février 2021 consid. 10.4.1).
En bref, le juge doit procéder comme suit en cas de diminution de la responsabilité pénale: dans un premier temps, il doit décider, sur la base des constatations de fait de l'expertise, dans quelle mesure la responsabilité pénale de l'auteur est restreinte sur le plan juridique et comment cette diminution se répercute sur l'appréciation de la faute. La faute globale doit être qualifiée et, au regard de l'<ref-law>, le juge doit expressément mentionner le degré de gravité à prendre en compte. Dans un deuxième temps, il lui incombe de déterminer la peine hypothétique qui correspond à cette faute. La peine ainsi fixée peut ensuite être, le cas échéant, modifiée en raison de facteurs liés à l'auteur ( Täterkomponente) ainsi qu'en raison d'une éventuelle tentative selon l'<ref-law> (<ref-ruling> consid. 5.7 p. 62 s.; arrêts 6B_1403/2020 du 5 mai 2021 consid. 2.2; 6B_892/2020 du 16 février 2021 consid. 10.4.1).
5.2. La cour cantonale a motivé la peine privative de liberté de quatre ans prononcée à l'encontre du recourant. On peut s'y référer. Elle a notamment considéré que la culpabilité du recourant était très lourde. En particulier, elle a retenu le concours d'infractions à charge. A décharge, il n'y avait guère d'autres circonstances à prendre en considération que la légère diminution de la responsabilité pénale (cf. jugement attaqué, p. 35 à 39).
Cette motivation, bien que succincte, est suffisante tant sous l'angle du droit d'être entendu, que des exigences découlant de l'<ref-law>.
Contrairement à ce que soutient le recourant, la cour cantonale a tenu compte de la diminution légère de la responsabilité de l'intéressé dans l'appréciation de la faute, qualifiée de très lourde. Elle a d'ailleurs exposé, dans son jugement, la jurisprudence fédérale topique en matière de responsabilité restreinte (cf. <ref-ruling> précité). Du reste, on comprend de la motivation du jugement que la cour cantonale a considéré que la culpabilité du recourant demeurait très lourde malgré la légère diminution de responsabilité, compte tenu notamment du fait que le recourant avait porté atteinte à l'un des biens juridiques les plus précieux, soit l'intégrité sexuelle, et qu'il s'en était pris à sa nièce dont il savait bénéficier de la confiance. A cet égard, la cour cantonale a en effet souligné que le recourant aurait pu et dû à plusieurs reprises se rendre compte de l'incongruité de ses actes et y mettre un terme - notamment après l'épisode de l'exhibitionnisme où la jeune fille s'était réfugiée aux toilettes plusieurs minutes -, ce qu'il n'avait pas fait, alors même qu'il avait saisi que son comportement était totalement inadéquat pour ne pas dire gravissime puisqu'il lui avait présenté des excuses lorsqu'elle était sortie de son refuge, alors que la suite des événements tendait à démontrer qu'il avait plutôt été mû par l'intention de rétablir une certaine confiance pour mieux en profiter par la suite. Elle a également souligné que le comportement du recourant était odieux et qu'il avait fait fi de la naïveté de sa nièce, dont il ne semblait pas ignorer la virginité, pour assouvir de basses pulsions lui infligeant un acte sexuel complet, entrecoupé d'une tentative de sodomie, sans respect pour celle-ci (cf. jugement attaqué, p. 37 s.). Le recourant ne démontre pas en quoi ce raisonnement violerait l'<ref-law> et la jurisprudence y relative (cf. <ref-ruling> consid. 5.5 ss précité) et il n'apparaît pas que tel soit le cas. Le grief doit être rejeté, dans la mesure où il est recevable.
6.
Le recourant dénonce une violation des règles en matière de concours d'infractions et invoque un défaut de motivation sur ce point.
6.1. La cour cantonale a considéré que le viol, la contrainte sexuelle et la tentative de contrainte sexuelle, en concours, devaient être sanctionnées par une peine privative de liberté. L'infraction de viol était la plus grave. Au vu de la gravité des faits, le recourant ayant pénétré à deux reprises sa victime, une peine privative de liberté de quarante mois devait être prononcée pour sanctionner cette infraction. Cette peine devait être alourdie d'environ cinq mois pour sanctionner l'infraction de contrainte sexuelle et de trois mois pour la tentative de contrainte sexuelle. En conséquence, une peine de quatre ans de privation de liberté devait être prononcée pour sanctionner le comportement du recourant.
6.2. Le recourant reproche à la cour cantonale de ne pas avoir décrit à quels faits précis les infractions appliquées en concours seraient rattachées. En particulier, il n'était pas en mesure de comprendre quels actes constitutifs de contrainte sexuelle (à l'exclusion de la tentative de sodomie) entreraient en concours avec le viol. A défaut de motivation, il serait possible de concevoir les actes de contrainte sexuelle en tant que préliminaires au viol, englobés par celui-ci.
A la lecture du jugement entrepris, qui reproduit l'acte d'accusation (cf. jugement entrepris, p. 20-22) et qui renvoie par ailleurs largement au jugement du tribunal correctionnel, dont il a fait siens les considérants (cf. jugement entrepris, p. 25, 29 s., 32, 38), on comprend que les faits qualifiés de contrainte sexuelle sont ceux qui se sont déroulés sur le matelas installé dans le salon consécutivement à l'épisode de masturbation, mais avant que le recourant n'invite l'intimée à le rejoindre dans sa chambre, où se sont déroulés le viol et la tentative de contrainte sexuelle (tentative de pénétration anale). Ainsi, le recourant avait posé une main sur les seins de sa nièce, par-dessus les habits, puis l'avait embrassée sur le visage et le cou, tentant également de l'embrasser sur la bouche, en vain. L'intimée l'avait repoussé par le geste à plusieurs reprises en enlevant les mains de son corps, et par la parole en lui demandant d'arrêter. Le recourant avait profité du fait que l'intimée était coincée entre lui et le meuble de la télévision pour passer outre son opposition (cf. supra, consid. B.a). L'infraction réalisée absorbait la tentative en lien avec les baisers sur la bouche (cf. jugement du Tribunal correctionnel, p. 38 s., auquel le jugement entrepris renvoie). Cette motivation permet de comprendre les faits constitutifs de l'infraction de contrainte sexuelle retenus par la cour cantonale. Elle est dès lors suffisante tant sous l'angle du droit d'être entendu que des exigences découlant de l'<ref-law>. S'agissant du viol, la cour cantonale a en outre rappelé que le recourant avait pénétré l'intimée vaginalement à deux reprises. A la lecture du jugement entrepris, qui renvoie à celui de première instance, on comprend qu'elle a cependant considéré, s'agissant de la seconde pénétration, intervenue après la tentative de sodomie (cf. supra, consid. B.a), que celle-ci procédait de la même décision que la première (cf. jugement du Tribunal correctionnel, p. 42 s., auquel le jugement entrepris renvoie). Au demeurant, le recourant n'expose pas en quoi la cour cantonale aurait violé le droit en retenant le viol et la contrainte sexuelle, respectivement la tentative de contrainte sexuelle, en concours réel (<ref-law>). Infondés, les griefs du recourant sont rejetés.
6.3. Le recourant soutient qu'une peine privative de liberté de quarante mois sanctionnant le viol apparaitrait déjà suffisamment sévère pour renfermer les actes accessoires (caresses et baisers) commis dans le même complexe de faits.
Le recourant n'expose pas en quoi la peine de base relative au viol serait excessive se contentant de l'affirmer. A cet égard, il suffit de relever que, compte tenu de l'ensemble des circonstances, en particulier de la gravité des faits, le recourant ayant porté atteinte à l'un des biens juridiques les plus précieux, soit l'intégrité sexuelle, qui plus est à deux reprises, cela ne procède pas d'un abus du large pouvoir d'appréciation dont disposait la cour cantonale. S'agissant des infractions de contrainte sexuelle et de tentative de contrainte sexuelle, une aggravation de la peine d'environ cinq mois, respectivement trois mois, ne relève pas non plus d'un abus de son large pouvoir d'appréciation en regard de l'ensemble des circonstances. En définitive, il n'apparaît pas que la peine privative de liberté de quatre ans puisse être qualifiée d'excessive.
7.
Le recourant conteste le risque de fuite et partant le refus de libérer les sûretés.
7.1. La cour cantonale a admis que le recourant avait d'importantes attaches en Suisse, dont il avait la nationalité et qu'il y travaillait depuis 20 ans. Néanmoins, il possédait également les nationalités marocaines et françaises et gardait des attaches avec le Maroc où vivaient sa mère et l'un de ses frères, ainsi qu'avec la France. Il s'exposait à devoir purger une peine privative de liberté de quatre ans. Dans ces circonstances, il y avait lieu de retenir l'existence d'un risque de fuite. La cour cantonale a considéré que compte tenu du comportement du recourant en cours de procédure et du fait qu'il s'était présenté à l'audience d'appel, le prononcé de mesures de substitution demeurait nécessaire, mais apparaissait néanmoins suffisant. Elle a confirmé la mesure prononcée par le Tribunal des mesures de contrainte le 7 août 2018.
7.2. Le recourant conteste tout risque de fuite. La cour cantonale se serait limitée à des considérations théoriques et aurait omis de prendre en compte certains faits. Elle aurait dû nier l'existence d'un risque de fuite et libérer les sûretés (<ref-law>).
Ces questions relèvent de la compétence de la Première Cour de droit public du Tribunal fédéral (cf. art. 29 al. 3 du règlement du Tribunal fédéral [RTF; RS 173.110.131]). Il est néanmoins expédient de statuer dans le cadre du présent recours.
Contrairement à ce que le recourant soutient, la cour cantonale a bien pris en compte sa nationalité suisse, ainsi que le fait qu'il y travaillait depuis 20 ans et y disposait de ses principales attaches. Au demeurant, lorsqu'il affirme qu'il n'aurait jamais cherché à fuir et que son suivi psychiatrique serait interrompu en cas de départ à l'étranger, il se base sur des faits qui ne ressortent pas du dossier cantonal (<ref-law>). Enfin, il affirme de manière purement appellatoire, et partant irrecevable, que sa stratégie de défense nécessiterait qu'il ne se soustraie pas à la procédure pour participer aux actes d'instructions sollicités (expertise). Sur la base des faits constatés, dont l'arbitraire n'a pas été démontré, la cour cantonale n'a pas violé le droit fédéral en retenant l'existence d'un risque de fuite. Pour le reste, le recourant ne discute nullement la motivation cantonale, ni ne critique l'application de l'<ref-law> sous un autre angle que celui du risque de fuite (cf. <ref-law>). Dans cette mesure, la discussion relative aux points de savoir si les sûretés provenaient du patrimoine de la compagne du recourant (comme celui-ci le prétend) et si le recourant était, partant, légitimé à réclamer leur restitution pour le compte de celle-ci, est vaine, contrairement à ce qu'a retenu la cour cantonale. Le grief est rejeté, dans la mesure de sa recevabilité.
8.
Le recourant fait grief à la cour cantonale de ne pas avoir examiné le bien-fondé des prétentions civiles de l'intimée, invoquant le droit à une décision motivée découlant du droit d'être entendu.
La cour cantonale a confirmé, dans son dispositif, les montants alloués à l'intimée au titre de réparation du dommage matériel (2'420 fr.) et du tort moral (12'000 fr.). Il ressort de la déclaration d'appel du recourant (cf. déclaration d'appel du 20 mai 2020, pièce 83/1, <ref-law>) que celui-ci n'a pas pris de conclusions relatives aux prétentions civiles de l'intimée (cf. p. 27 s. de la déclaration d'appel, <ref-law>). Il ressort cependant de son écriture (cf. p. 24 de la déclaration d'appel, <ref-law>) qu'il entendait conclure au rejet des conclusions civiles de l'intimée - à tout le moins de celles octroyées au titre du tort moral de 12'000 fr. -, dans la seule mesure de son acquittement.
Il ne saurait être fait grief à la cour cantonale de ne pas avoir expressément examiné, dans ses motifs, le principe respectivement la quotité des conclusions civiles allouées à l'intimée, dans la mesure où le recourant s'en prévalait uniquement comme une conséquence de son acquittement, qu'il n'obtenait pas. Le grief du recourant est partant rejeté.
9.
Compte tenu du sort du recours, il n'y a pas lieu d'entrer en matière sur les autres conclusions du recourant.
10.
Le recours doit être rejeté dans la mesure où il est recevable. Comme il était dénué de chance de succès, la demande d'assistance judiciaire doit être rejetée (<ref-law>). Le recourant, qui succombe, supporte les frais judiciaires, dont le montant sera fixé en tenant compte de sa situation financière, laquelle n'apparaît pas favorable (art. 65 al. 2 et 66 al. 1 LTF).

rulings:
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est rejeté, dans la mesure où il est recevable.
2.
La demande d'assistance judiciaire est rejetée.
3.
Les frais judiciaires, arrêtés à 1'200 fr., sont mis à la charge du recourant.
4.
Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal du canton de Vaud.
Lausanne, le 12 novembre 2021
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente : Jacquemoud-Rossari
La Greffière : Rettby


facts:
Sachverhalt:
A.
A._ wird zusammengefasst vorgeworfen, am frühen Morgen des 18. März 2016 einen Personenwagen mit völlig vereisten Scheiben gelenkt zu haben. Lediglich die Frontscheibe sei für ein Guckloch von ca. 15 cm x 30 cm vom Eis befreit und die Seitenscheibe der Fahrerseite herunter gekurbelt gewesen. Aufgrund der stark eingeschränkten Sicht sei er nicht in der Lage gewesen, den Strassen- und Verkehrsverhältnissen die erforderliche Aufmerksamkeit zu widmen, wodurch er eine abstrakte Unfallgefahr geschaffen habe, was er zumindest billigend in Kauf genommen habe.
Das Obergericht des Kantons Zürich verurteilte A._ am 21. September 2017 in Bestätigung des erstinstanzlichen Schuldspruchs wegen grober Verletzung der Verkehrsregeln zu einer bedingten Geldstrafe von 30 Tagessätzen zu Fr. 85. - sowie einer Verbindungsbusse von Fr. 300.- respektive einer Ersatzfreiheitsstrafe von drei Tagen im Falle schuldhafter Nichtbezahlung der Busse. Die hiergegen erhobene Beschwerde hiess das Bundesgericht am 23. November 2018 (Urteil 6B_1342/2017) aus prozessualen Gründen teilweise gut und wies die Sache zu neuer Entscheidung an das Obergericht zurück.
B.
Das Obergericht verurteilte A._ mit Urteil vom 9. Mai 2019 erneut wegen grober Verletzung der Verkehrsregeln zu einer bedingten Geldstrafe von 30 Tagessätzen zu Fr. 85. - sowie einer Verbindungsbusse von Fr. 300.- respektive einer Ersatzfreiheitsstrafe von drei Tagen im Falle schuldhafter Nichtbezahlung der Busse.
C.
A._ führt Beschwerde in Strafsachen und beantragt, das Urteil des Obergerichts sei aufzuheben und er sei vom Vorwurf der schweren Verkehrsregelverletzung freizusprechen. Eventualiter sei (das Urteil aufzuheben und) die Sache an das Obergericht mit der Anweisung zurückzuweisen, den abgelehnten Beweisanträgen stattzugeben und in gänzlich neuer Besetzung zu entscheiden. A._ ersucht um unentgeltliche Rechtspflege und aufschiebende Wirkung seiner Beschwerde.

considerations:
Erwägungen:
1.
Anfechtungsobjekt des bundesgerichtlichen Beschwerdeverfahrens bildet ausschliesslich der Entscheid der Vorinstanz vom 9. Mai 2019als letztinstanzlicher kantonaler Entscheid (vgl. Art. 80 Abs. 1, Art. 90 BGG). Auf die vom Beschwerdeführer erhobenen Rügen gegen das erstinstanzliche Urteil des Bezirksgerichts Pfäffikon vom 19. Januar 2017 ist nicht einzutreten.
2.
2.1. Der Beschwerdeführer wendet sich unter verschiedenen Titeln gegen die vorinstanzliche Sachverhaltsfeststellung und Beweiswürdigung. Er rügt zum einen, die Vorinstanz habe in Verletzung ihrer Aufklärungs- und Untersuchungspflicht die von ihm gestellten Beweisanträge auf Einsicht in die Falldossiers des als Zeugen einvernommenen Polizeibeamten zu Unrecht in antizipierter Beweiswürdigung abgelehnt. Der Schuldspruch basiere einzig auf den Aussagen des Zeugen, weshalb die Vorinstanz dessen Glaubwürdigkeit umfassend hätte abklären und insbesondere mögliche Motive für die (falsche) Anschuldigung erheben müssen. Der angefochtene Entscheid verstosse auch gegen den Grundsatz "in dubio pro reo". Die Glaubwürdigkeit des Beschwerdeführers und des Zeugen seien auf gleicher Stufe anzusiedeln, jedoch hätte die Vorinstanz an den Zeugenaussagen zweifeln müssen. Der Beschwerdeführer habe gegen den Zeugen eine Dienstaufsichtsbeschwerde erstattet, was bei objektiver Betrachtung nicht grundlos erfolgt sein könne. Auch sei es nicht Aufgabe des Beschwerdeführers, seine Unschuld zu beweisen. Den Beweis, die Scheiben ordnungsgemäss vom Eis befreit zu haben, habe er nicht führen können, da der Zeuge ihn erst etliche Stunden nach dem vermeintlichen Vorfall kontaktiert habe, anstatt ihn an Ort und Stelle anzuhalten.
2.2. Die Vorinstanz erwägt zusammengefasst, es gebe keine Anhaltspunkte dafür, dass der Zeuge den Beschwerdeführer zu Unrecht belaste. Namentlich die vom Beschwerdeführer aufgeworfene Unterstellung der Ausländerfeindlichkeit und der falschen Aussage entbehrten jeglicher Grundlage. Der Zeuge habe die Ermittlungen aufgenommen, bevor er Kenntnis vom Beschwerdeführer und dessen ausländischen Wurzeln gehabt habe. Hingegen wirkten manche Aussagen des Beschwerdeführers stereotyp, übersteigert und enthielten Widersprüche. Dessen persönliche Angriffe und Anschuldigungen gegen den Zeugen seien Lügensignale. Insgesamt sei auf die glaubhaften Aussagen des Zeugen abzustellen.
3.
Das Bundesgericht legt seinem Urteil grundsätzlich den von der Vorinstanz festgestellten Sachverhalt zugrunde (Art. 105 Abs. 1 BGG; <ref-ruling> S. 52 f. mit Hinweisen). Es kann die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz nur berichtigen oder ergänzen, wenn sie offensichtlich unrichtig ist oder auf einer Rechtsverletzung im Sinne von Art. 95 BGG beruht (Art. 105 Abs. 2 BGG). Offensichtlich unrichtig ist eine Sachverhaltsfeststellung, wenn der angefochtene Entscheid unhaltbar ist oder mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch steht (<ref-ruling> E. 1.1, 241 E. 2.3.1; je mit Hinweisen). Überdies muss die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein (Art. 97 Abs. 1 BGG).
Das Sachgericht verfügt bei der Würdigung der Beweise über einen weiten Beurteilungsspielraum, weshalb es im Rahmen der Sachverhaltsrüge nicht genügt, einen von den tatsächlichen Feststellungen der Vorinstanz abweichenden Sachverhalt zu behaupten oder die eigene Beweiswürdigung zu erläutern (<ref-ruling> E. 2.3.1; <ref-ruling> E. 6.3; Urteile 6B_986/2017 vom 26. Februar 2018 E. 2.4.1; 6B_800/2016 vom 25. Oktober 2017 E. 10.3.1, nicht publiziert in <ref-ruling>). Das Sachgericht verstösst gegen die Unschuldsvermutung und den daraus abgeleiteten Grundsatz "in dubio pro reo", wenn es die beschuldigte Person mit der Begründung verurteilt, diese habe ihre Unschuld nicht nachgewiesen oder trotz offensichtlich erheblicher bzw. schlechterdings nicht zu unterdrückender Zweifel an der Schuld der beschuldigten Person zu einer Verurteilung gelangt (<ref-ruling> E. 2.2.3.3; Urteil 6B_1248/2017 vom 21. Februar 2019 E. 4.2.3; je mit Hinweisen).
4.
Soweit die Rügen den Begründungsanforderungen genügen und auf sie eingetreten werden kann, erweisen sie sich als unbegründet.
4.1. Der Beschwerdeführer setzt sich mit der vorinstanzlichen Beweiswürdigung und Sachverhaltsfeststellung allenfalls oberflächlich auseinander. Er beschränkt sich über weite Strecken darauf, der Beweiswürdigung der Vorinstanz seine eigenen Tatsachenbehauptungen gegenüberzustellen und frei zum Beweisergebnis zu plädieren. Damit ist er im bundesgerichtlichen Beschwerdeverfahren nicht zu hören. Das Bundesgericht als oberste Recht sprechende Behörde (Art. 1 Abs. 1 BGG) ist keine Appellationsinstanz, die eine freie Prüfung in tatsächlicher Hinsicht vornimmt oder die vorinstanzliche Beweiswürdigung mit freier Kognition überprüft (vgl. Art. 105 Abs. 1 BGG; <ref-ruling> E. 2.3). Dass die Vorinstanz als erkennendes Sachgericht unhaltbare Schlüsse gezogen, erhebliche Beweise übersehen oder solche willkürlich ausser Acht gelassen hat, ergibt sich aus den ohne Bezug zum angefochtenen Urteil gemachten Ausführungen des Beschwerdeführers nicht.
4.2. Entgegen der Ansicht des Beschwerdeführers verstösst die Vorinstanz auch nicht gegen ihre gesetzliche Untersuchungspflicht, die die Strafbehörden verpflichtet, von Amtes wegen (oder auf Antrag) alle für die Beurteilung der Tat und der beschuldigten Person bedeutsamen Tatsachen abzuklären (Art. 6 Abs. 1 StPO) und zur Wahrheitsfindung alle nach dem Stand von Wissenschaft und Erfahrung geeigneten Beweismittel einzusetzen, die rechtlich zulässig sind (Art. 139 Abs. 1 StPO).
Der Vorwurf, die Vorinstanz habe in Verletzung von Bundesrecht ohne inhaltliche Auseinandersetzung und mit widersprüchlicher Begründung in antizipierter Beweiswürdigung seinen "Beweisantrag" auf Aktenbeizug und Akteneinsicht abgelehnt, erweist sich als unzutreffend. Der Beschwerdeführer verkennt, dass es sich bei seinem Antrag, sämtliche Akten derjenigen Verfahren, die der Zeuge in seiner beruflichen Tätigkeit als Polizeibeamter (mit-) bearbeitet hat, nach Hinweisen auf eine mögliche, vom ihm behauptete Fremdenfeindlichkeit zu untersuchen, nicht um einen Beweisantrag (im engeren Sinne), sondern um einen Beweisermittlungsantrag handelt. Im Gegensatz zu einem Beweisantrag, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er eine bestimmte Beweistatsache und ein bestimmtes Beweismittel bezeichnet, zielt der Antrag des Beschwerdeführers allein darauf ab, die von ihm behauptete Beweistatsache der angeblichen Falschaussage und Ausländerfeindlichkeit zu ermitteln (vgl. zur Unterscheidung zwischen Beweisantrag und Beweisermittlungsantrag: WOLFGANG WOHLERS, in: Kommentar zur Schweizerischen Strafprozessordnung [StPO], 2. Aufl. 2014, N. 7 zu Art. 139 StPO; DERS.: Bemerkungen zum Urteil des Bundesgerichts 6B_663/2011 vom 2. Februar 2012 in: forumpoenale, 4/2012 S. 210 f.). Diesen Beweiserhebungsantrag konnte die Vorinstanz ohne Bundesrecht zu verletzen ablehnen, da für die vom Beschwerdeführer geäusserte Vermutung keine Anhaltspunkte vorlagen und weitere Beweiserhebungen zur Wahrheitserforschung nicht als geboten erschienen. Die Vorinstanz weist insoweit zutreffend darauf hin, dass der Zeuge die Ermittlungen aufgenommen hatte, ohne zu wissen, wer das Fahrzeug geführt hat und dass der Beschwerdeführer ausländische Wurzeln hat. Auch der beigezogene Strafregisterauszug des Zeugen wies keine Vorstrafen oder Untersuchungen wegen falschen Zeugnisses oder "Ausländerfeindlichkeit" auf. Zudem kommt der allgemeinen Glaubwürdigkeit einer einvernommenen Person im Sinne einer dauerhaften personalen Eigenschaft gegenüber der Glaubhaftigkeit der konkreten Aussage für die Wahrheitsfindung nur untergeordnete Bedeutung zu (vgl. <ref-ruling> E. 4.3 S. 45; Urteil 6B_1094/2017 vom 11. Juni 2019 E. 3.1). Auf die vom Zeugen zum angeklagten Vorfall gemachten Aussagen und deren umfangreiche Würdigung durch die Vorinstanz geht der Beschwerdeführer inhaltlich nicht ein und zeigt nicht auf, inwieweit diese Anhaltspunkte dafür bieten sollen, dass die Schilderungen der inkriminierten Autofahrt nicht auf tatsächlich Erlebtem beruhen.
Nicht zu beanstanden ist, dass die Vorinstanz die Fragen des Beschwerdeführers in Bezug auf einen Unfall des Zeugen mit einem Personenwagen mangels Relevanz für das vorliegende Verfahren abgelehnt hat. Inwieweit der Umstand, dass der Zeuge in der Vergangenheit von einem Personenwagen angefahren wurde, im Hinblick auf dessen Wahrnehmungen zur Fahrt des Beschwerdeführers mit vereisten Scheiben von Bedeutung sein soll, zeigt der Beschwerdeführer nicht auf und ist auch nicht ersichtlich.
5.
Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege ist infolge Aussichtslosigkeit der Rechtsbegehren abzuweisen (Art. 64 Abs. 1 BGG). Dem Beschwerdeführer sind reduzierte Gerichtskosten aufzuerlegen (Art. 66 Abs. 1 i.V.m. Art. 65 Abs. 2 BGG). Mit dem Entscheid in der Sache wird das Gesuch um aufschiebende Wirkung der Beschwerde gegenstandslos.

rulings:
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2.
Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3.
Die Gerichtskosten von Fr. 1'200.- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4.
Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, I. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 9. April 2020
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Denys
Der Gerichtsschreiber: Held

canton: CH

region: Federation