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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Chargement et centrage

Objectif des considérations de masse et centrage

Limitations de masse

1. Importance vis-à-vis des limitations structurelles
2. Importance vis-à-vis des limitations de performances

Limites du CG

1. Importance en matière de stabilité et de contrôlabilité
2. Importance en termes de performances

Emport

Terminologie

1. Définition des masses
2. Définition des charges (y compris le carburant)

Limitations de masse

1. Limitations structurales
2. Limitations de performances
3. Limitations des soutes à bagages

Calculs de masse

1. Les masses maximum au décollage et à l'atterrissage
2. Utilisation des masses standard pour les passagers, les bagages et l'équipage

Principes fondamentaux pour le calcul du centre de gravité

1. Définition du centre de gravité
2. Conditions d'équilibre (équilibre des forces et équilibre des moments)
3. Calculs basique du centre de gravité

Détails de masse et de centrage des avions

Contenu de la documentation de masse et centrage

1. Plan de référence et bras de leviers
2. Position du centre de gravité exprimée en distance par rapport au plan de référence

Extraction des données basique de la documentation des aéronefs, masse et centrage

1. Masse à vide en configuration standard
2. Position du centre de gravité, ou moment à la masse à vide en configuration standard
3. Déviations par rapport à la configuration standard

Détermination de la position du centre de gravité

Méthodes

1. Méthode arithmétique
2. Méthode graphique

Feuille de masse et de centrage

1. Considérations générales
2. Feuille de chargement et enveloppe du centre de gravité pour les avions légers

Introduction

La maîtrise de la masse et du centrage est un pilier de la sécurité du vol. La masse impacte la structure de l'aéronef, tandis que le centrage impacte la stabilité : un mauvais centrage peut rendre le planeur impilotable ou empêcher la sortie de vrille.

Objectif des considérations de masse et centrage

Limitations de masse

1. Importance vis-à-vis des limitations structurelles : Chaque planeur est conçu pour supporter des facteurs de charge précis. Dépasser la masse maximale (MTOW) risque d'entraîner des déformations permanentes ou une rupture de la structure malgré une manœuvre normalement autorisée à l'intérieur du domaine de vol.
2. Importance vis-à-vis des limitations de performances : Un planeur trop lourd voit sa vitesse de décrochage ($V_{s}$) augmenter, sa finesse se dégrader à basse vitesse et ses distances de décollage (au remorquage) s'allonger.

Limites du CG (Centre de Gravité)

1. Importance en matière de stabilité et de contrôlabilité :

• Un centrage avant augmente la stabilité et rend le planeur "lourd" à la profondeur. Un planeur centré trop avant pourrait avoir une capacité à cabrer insuffisante.
• Un centrage arrière réduit la stabilité, il rend le planeur plus sensible à la vrille. Un planeur centré trop arrière peut rendre la sortie de décrochage ou de vrille impossible.

1. Importance en termes de 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 de plané.

Emport

Terminologie

• Masse à vide (Empty Weight) : Masse du planeur avec ses équipements fixes et instruments.
• Masse à vide en ordre de marche : Masse à vide + équipements optionnels + gueuses fixes.
• Charge utile (Payload) : Masse du pilote, du passager, des parachutes et des bagages.

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

• Masse maximale au décollage et à l'atterrissage : En planeur, elles sont généralement identiques, contrairement aux avions lourds.
• 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 beaucoup de planeurs club (type K13, ASK21), le poids du pilote avant est critique. L'absence de gueuses pour un pilote léger peut placer le CG hors limites arrières, rendant le planeur instable.