7-1 Chargement et centrage (motoplaneurs)

Module 7 - Performance de vol & Planification. Cliquer pour naviguer dans les sous-pages du module :
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Objectif des considérations de masse et centrage

La maîtrise de la masse et du centrage est un pilier de la sécurité du vol. Le constructeur de l'aéronef fait un lourd travail de conception pour permettre le vol avec son aéronef. Il fourni au pilote un certain nombre de limitations qui, si elles sont respectées, garantissent le bon fonctionnement de l'aéronef. Le pilote a la responsabilité de maintenir l'exploitation de son planeur selon les limitations du constructeur.

Le chapitre 8 détail les moyen techniques à disposition du pilote pour ajuster le centrage du planeur.

Le constructeur fourni deux types de limitations:

1 - Limitations des masses

• Pour des raisons de solidités structurelles : Chaque planeur est conçu pour pouvoir réaliser certaines manœuvres en vol, et résister à différentes rafales verticales soudaines. Cela se traduit pour le concepteur de l'aéronef à concevoir un aéronef capable de résister à des facteurs de charges minimum (par exemple -3g/+6g). Ainsi, toute les masses présentes dans le planeur (dont le planeur lui-même) vont créer des efforts : C'est le cas du fuselage porté par les ailes, mais également du pilote porté par son siège et retenu par ses ceintures, la batterie attachée dans son support... Dépasser les masses prescrites par le concepteur risque d'entraîner des déformations permanentes ou une rupture de la structure alors que la manœuvre est normalement autorisée et en deçà des facteurs de charges maximums. Le train d'atterrissage est également dimensionné selon la masse maximale de l'aéronef.

• Pour des raisons de performances : Un planeur trop lourd voit sa vitesse de décrochage augmenter, sa finesse se dégrader à basse vitesse, ses distances de décollage s'allonger et sa pente de monté optimal diminuer.

2 - Limites de position du CG (Centre de Gravité)

• Pour assurer la stabilité et la contrôlabilité :
  • Un centrage avant augmente la stabilité et rend le planeur "lourd" à la profondeur. Un planeur centré trop avant pourrait être trop stable ou avoir une capacité à cabrer insuffisante.
  • Un centrage arrière rend le planeur moins stabme, il rend le planeur plus sensible à la vrille. Un planeur centré au delà de la limite arrière peut rendre la sortie de décrochage ou de vrille impossible.
• Pour assurer les performances : Un centrage optimal (souvent entre le centrage moyen et le centrage maximum arrière autorisé) réduit la déportance nécessaire sur la profondeur, donc la traînée, améliorant ainsi la performance du planeur.

Emport

Terminologie

• Masse à vide (Empty Weight en Anglais) : Masse du planeur avec ses équipements fixes et instruments. Elle inclus la batterie du planeur, mais la fiche de pesée pourra le confirmer en cas de doute.

• Masse maximale au décollage (Maximum Take-Off Weight - MTOW en Anglas): Valeur maximale permise de la masse du planeur chargé, sur une balance juste avant le décollage. La masse maxi à l'atterrissage est souvent la même, mais le manuel de vol le confirmera.

• Charge utile (Payload en Anglais) : Masse du pilote, du passager, des parachutes, du carburant, et des bagages.

$Mass{e}_{totale}=Mass{e}_{vide}+Chargeutile$

• Masse maximale des Elements non-portant (Maximum Weight of Non-Lifting parts en Anglais): Valeur maximale permise de la masse du planeur chargé, sans les ailes et ce qui se trouve dans les ailes. Il s'agit d'une limitation concernant la résistance des pions d'attaches entre l'aile et le fuselage, ainsi que la résistance du longeron d'aile.

$Mass{e}_{ENP}=Mass{e}_{fuselagevide}+Mass{e}_{planhorizontal}+Chargeutile$

Limitations de masse

• Limitations structurales : Définies par le constructeur (ex: masse maximale sans ballast eau).
• Limitations de performances : Masse maximale permettant de respecter les taux de montée minimum au treuillage.
• Limitations des soutes à bagages : Poids maximal autorisé dans les coffres (souvent limité par la résistance du plancher).

Calculs de masse

• Masses standard : Utilisation de valeurs forfaitaires (ex: 70kg ou 85kg selon la réglementation) si le poids réel n'est pas disponible, bien que la pesée réelle soit toujours à privilégiée.

Principes fondamentaux pour le calcul du CG

• Définition du CG : Point d'application de la résultante des forces de gravité.
• Équilibre des forces et moments : Pour que le planeur soit en équilibre, la somme des moments autour du point de référence doit être nulle.

$Moment = Masse \times Bras\ de\ levier$

• Calcul basique : La position du CG est égale à la somme des moments divisée par la somme des masses.

Détails de masse et de centrage des aéronefs

Contenu de la documentation

• Plan de référence (Datum) : Ligne imaginaire verticale (souvent le bord d'attaque à l'emplanture) à partir de laquelle tous les bras de levier sont mesurés.
• Bras de levier (Arm) : Distance horizontale entre le plan de référence et le centre de gravité d'un élément (pilote, batterie, ballast).

Extraction des données de la documentation

• Masse à vide standard : Documentée dans le manuel de vol et la fiche de pesée.
• Position du CG à vide : Point de départ de tout calcul de chargement.
• Déviations : Toute modification (ajout d'un instrument, changement de batterie) doit faire l'objet d'une mise à jour de la fiche de pesée.

Détermination de la position du centre de gravité

Méthodes

1. Méthode arithmétique : Somme des moments divisée par la masse totale. C'est la méthode la plus précise.
2. Méthode graphique : Utilisation d'un abaque (nomogramme) où l'on trace des lignes correspondant aux poids des occupants pour vérifier que l'on reste dans "l'enveloppe".

Feuille de masse et de centrage

• Considérations générales : Doit être vérifiée avant chaque vol, surtout en cas de changement de pilote ou d'emport de lest.
• Enveloppe du CG : Graphique représentant la plage autorisée (ordonnée : masse / abscisse : position du CG). Le point d'intersection doit impérativement se situer à l'intérieur de ce polygone.

ATTENTION

Sur un planeurs, le poids du pilote (en place avant si biplace) est critique. L'absence de gueuses pour un pilote léger peut placer le CG hors limites arrières, rendant le planeur instable.