8-5 Masse et centrage (motoplaneurs)

Module 8 - Aéronef. Cliquer pour naviguer dans les sous-pages du module :

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Masses

Détail des ENP.

La masse dans un aéronef est un élément clef. Le pilote commandant de bord est en charge de vérifier que le planeur décolle avec une masse comprise dans les limites autorisées. Pour ce faire, le constructeur fourni plusieurs chiffres clefs disponibles dans la fiche de pesée du planeur :

• La masse à vide du planeur,
• La masse maximale autorisée. La masse maximale est limitée pour un nombre important de raisons : résistance des ailes ou du train d'atterrissage, performances et maniabilité en vol...etc.
• La masse maximale des Éléments Non-Portants (ENP). Les Éléments Non Portants représentent l'ensemble du planeur sans l'aile. La masse des ENP est limitée car elle est la source principale des efforts sur le longeron d'aile.¨Par opposition, la masse de l'aile et ce qu'elle contient (water ballast d'aile, réservoir de carburant dans l'aile...) ne sollicite pas le longeron d'aile et n'est donc pas concerné par cette limitation.

Lors de la préparation de son vol, le pilote commandant de bord consulte la fiche de pesée et s'assure par calcul que la masse prévue de son planeur ne dépasse pas ces limites. Une méthode consiste à :

1. Calculer la masse en ordre de vol de son planeur : C'est la somme de la masse à vide + la masse de l'équipage et de leur équipement (parachute, carte, sac, gourde...) + la masse du carburant + la masse de l'eau dans les water-ballasts. Elle doit être inférieure à la masse maximale autorisée.
2. Calculer la masse des ENP : C'est la masse en ordre de vol moins la masse de l'aile et ce qu'elle contient (généralement les ballasts). Elle doit être inférieure à la masse maximale des ENP.

Centrage

exemple de fiche de pesée pour un motoplaneur fictif.

Le centrage concerne le placement longitudinal du centre de gravité de l'aéronef afin de garantir l'équilibre statique et dynamique durant le vol. Un aéronef dont le centre de gravité est en dehors de la plage autorisée n'obtiendra pas ces conditions d'équilibres et sera dangereux en vol. Le pilote commandant de bord est en charge de vérifier le centrage de son aéronef avant le vol. Pour ce faire, le constructeur fourni au pilote les limites de position du centre de gravité dans la fiche de pesée du planeur :

• La limite de centrage avant,
• La limite de centrage arrière.

Le constructeur défini ces positions en millimètres (mm) par rapport à un élément fixe du planeur (par exemple: le bord d'attaque de l'aile) appelé plan de référence.

Lors de la préparation de son vol, le pilote commandant de bord utilise la fiche de pesée pour calculer la position du centre de gravité du planeur en ordre de vol, avec le chargement qui sera présent à bord durant le vol. Une méthode consiste à :

1. Identifier chaque ensemble présent dans le planeur en ordre de vol (planeur vide, pilote, passager, carburant...),
   1. Connaître ou mesurer la masse de chaque élément,
   2. Connaître la distance entre le centre de gravité et le plan de référence de chaque élément (information présente sur la fiche de pesée),
2. Calculer le moment pour chaque élément (masse x distance),
3. Faire la somme des moments de chaque élément,
4. Calculer la masse totale en ordre de vol (voir chapitre ci-dessus Masses),
5. Diviser la somme des moments par la masse totale en ordre de vol pour obtenir la position du Centre de Gravité (CG).

Exemple de feuille de calcul de centrage à compléter:

Élément:	Masse	x	Distance	=	Moment
Planeur vide:	350kg		-50mm		-17 500
Pilote:	...kg		102mm		...
Passager:	...kg		12mm		...
Carburant:	...kg		-20mm		...
Water-ballast:	...kg		30mm		...
........	...kg		...mm		...
Totaux ; planeur en ordre de vol :
Total masses	....kg	Total moments			....
Position du CG (Moment total / masse totale) =			....mm

Pour être autorisé à voler, la position du centre de gravité déduite par calcul doit être situé dans la plage de centrage autorisée. Bien que cette condition soit suffisante pour voler en toute sécurité, le comportement du planeur ne sera pas le même entre un planeur avec un centrage proche de la limite avant (dit centrage avant) et un planeur avec un centrage proche de la limite arrière (dit centrage arrière).

• Centrage avant : Le planeur à un comportement plus stable, moins maniable et plutôt lourd aux commandes. Pour compenser le moment piqueur dû au centrage avant, le plan de profondeur doit générer beaucoup de déportance, et donc de la trainé ne favorisant pas les performances.
• Centrage arrière : Le planeur à un comportement plutôt léger, agile, moins stable. Le plan de profondeur n'a pas besoin de générer beaucoup de déportance, donc peu de trainé, les performances sont optimales. Tout en restant dans des limites acceptables, le planeur est plus susceptible à la vrille.

• 

Moyens d'actions sur le centrage

Si le calcul de centrage indique que le centrage est en dehors de la plage autorisée, le pilote peut installer des lests amovibles (removable ballast en anglais) à des emplacements prévus par le constructeur (se reporter au manuel de vol de chaque planeur pour connaître les possibilités de chaque planeur). Un lest amovible ne doit pas pouvoir être modifié durant le vol. Il existe 3 grandes catégories de lests amovibles :

• Lest en plaques fines placé sur le siège et le pilote est assis dessus (alourdissement virtuel du pilote) : pour compenser un centrage trop arrière dû à un pilote trop léger,
• Lest en petit bloc de 1 à 5kg fournis par le constructeur, fixé à l'avant du planeur : pour compenser un centrage trop arrière,
• Lest en petit bloc de 1 à 5kg fournis par le constructeur, fixé dans la queue du planeur : pour compenser un centrage trop avant (rare), ou pour faire des exercices de vrilles (cas de l'ASK21).

Noter que les Water-Ballast dans la queue ne sont pas considérés comme lest amovible mais comme lest largable (expendable ballast en anglais): pour compenser le centrage avant dû au remplissage des water-ballast de l'aile. En cas de vidange des water-ballast d'aile en vol, le ballast de queue se vide simultanément à une cadence qui permet de conserver le centrage.

Après son vol et par convention, le pilote doit retirer le lest amovible après son vol. Il est toutefois nécessaire de vérifier tous les emplacements de lests amovibles avant chaque vol pour parer un oubli du pilote précédant.

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  Coussin lesté en plaques fines pour l'ajustage de la position du centre gravité d'un planeur
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  Petits blocs de lests en place avant, pour l'ajustage de la position du centre gravité vers l'avant du planeur ASK21b
• 
  Petits blocs de lests "Spin ballast", dans la queue, pour l'ajustage de la position du centre gravité vers l'arrière du planeur ASK21b afin depouvoir réaliser des exercices de vrilles.