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MASSE ET CENTRAGE
• Objectifs: Connaître l’influence du centrage
sur le comportement de l’avion.
• Objectifs: Connaître l’influence du centrage
sur le comportement de l’avion.
Connaître les différentes masses réglementaire
• Objectifs: Connaître l’influence du centrage
sur le comportement de l’avion.
Connaître les différentes masses réglementaire
• Utilité:
-Optimiser la stabilité de l’avion par un
centrage adaptés aux limites constructeurs
-Savoir vérifier que les masses maximales sont
respectées et que le centrage est correct.
1°) Rappel de physique:
a) Masse et poids
b) L’équilibre des forces
c) Le centre de gravité
d) L’équilibre des moments
2°) L’équilibre de l’avion:
a) Rotation des 3 axes
b) l’équilibre de l’avion en palier
3°) Stabilité et maniabilité de l’avion:
a) Le foyer
4°) Masse et centrage:
a) Référence utilisée pour le centrage
b) Les limites de centrages et la marge statique.
5°) Exemples de calcul de masse et de centrage.
6°) Conclusion.
1°) Rappel de physique
a) Masse et poids
• Existe t-il une différence entre masse et poids?
1°) Rappel de physique
a) Masse et poids
• Existe t-il une différence entre masse et poids?
Dans la vie courante plusieurs confondent la masse
et le poids…
Quelle est la différence?
La masse dépend de la quantité de matière de l’objet.
L’objet ci-contre à une masse de
100g. Il a fallut 100g de métal pour
L’objet.
1°) Rappel de physique
a) Masse et poids
La masse dépend de la quantité de matière de l’objet.
Le poids lui varie en fonction de l’endroit où l’on ce
trouve dans l’univers car il dépend de l’astre.
P = M*g
P est le poids exprimés en
Newton (N)
M est la masse exprimés en
Kg
g est la gravité exprimés en
m/s2
1°) Rappel de physique
a) Masse et poids
Le poids d’un objet varie dans l’univers et dépend de
l’astre où il ce trouve.
1°) Rappel de physique
b) L’équilibre des forces
1°) Rappel de physique
b) L’équilibre des forces
Si un objet en mouvement subit des forces dont la
somme est nulle, sa trajectoire n’est pas déviée ni
sa vitesse modifiée.
1°) Rappel de physique
c) Le centre de gravité
Le centre de gravité d’un objet est le point où
s’applique le poids de l’objet.
1°) Rappel de physique
c) Le centre de gravité
Le centre de gravité d’un objet est le point où
s’applique le poids de l’objet.
Il est très facile de matérialiser le centre de gravité de
certains objets comme
une règle par exemple:
1°) Rappel de physique
c) Le centre de gravité
Chaque objet a un centre de gravité. La position du
centre de gravité dépend de la répartitions des
masses au sein de l’objet.
1°) Rappel de physique
c) Le centre de gravité
Par exemple lorsqu’un passager se déplace dans un
avion, le centre de gravité change de position, ce
qui peut avoir un effet non négligeable sur la
conduite d’un avion léger
1°) Rappel de physique
c) Le centre de gravité
La position du CDG est primordiale dans la
détermination de l’équilibre de l’avion, elle
influence la stabilité et la manœuvrabilité
1°) Rappel de physique
d) L’équilibre des moments
Le moment d’une force est sa capacité à mettre en
rotation un objet, proportionnellement à son
intensité et à la distance séparant son axe de l’axe
de rotation.
1°) Rappel de physique
d) L’équilibre des moments
Un moment est le produit d’une force par une
distance (bras de levier). Mt (Kg*m) = F (Kg) . d (m)
1°) Rappel de physique
d) L’équilibre des moments
Un objet est en équilibre lorsque somme des forces
et des moments subies est nulle.
Ici, F1=F2, et d1=d2 nous somme donc en équilibre
car F1*d1 = F2*d2 = 0.
1°) Rappel de physique
d) L’équilibre des moments
Ici, pour garder un équilibre le pilote de gauche à
augmenter son bras de levier car son poids n’est
pas égales aux autres pilotes à l’autre bout de la
planche donc:
d1= 2*d2 et F1=1/2 de F2
F1*d1 = F2*d2 = O
2°) L’équilibre de l’avion:
a) Rotation des 3 axes
2°) L’équilibre de l’avion:
a) Rotation des 3 axes
• Un avion évolue autour de trois axes d’inertie
passant par le Centre de Gravité et ceci quelle que
soit la position qu’il occupe dans l’espace. C’est
donc par rapport à lui même, et non par rapport à
l’horizontale.
2°) L’équilibre de l’avion:
b) L’équilibre de l’avion en palier
2°) L’équilibre de l’avion:
b) L’équilibre de l’avion en palier
• Lors d’un vol rectiligne en palier la portance
équilibre exactement le poids et la traction
équilibre exactement la traînée.
2°) L’équilibre de l’avion:
b) L’équilibre de l’avion en palier
• Lors d’un vol rectiligne en palier la portance
équilibre exactement le poids et la traction
équilibre exactement la traînée.
2°) L’équilibre de l’avion:
b) L’équilibre de l’avion en palier
• Une conditions subsiste néanmoins pour cette
situation d’équilibre reste stable: la somme des
moments de ces quatre forces par rapport à l’axe
de tangage, qui passe par le centre de gravité de
l’avion doit être nulle, sinon une rotation
s’engagerait et l’avion pivoterait sur lui même.
3°) Stabilité et maniabilité de l’avion:
Que se passerait-il si cet équilibre n’était pas stable?
3°) Stabilité et maniabilité de l’avion:
Que se passerait-il si cet équilibre n’était pas stable?
L’avion serait soumis en permanence à des couples
qui le feraient pivoter sur lui-même.
Le pilote devrait donc pour maintenir l’avion en
ligne de vol, corriger sans cesse les variations de
trajectoire, et ce d’autant plus vite que l’instabilité
serait grande.
3°) Stabilité et maniabilité de l’avion:
Que se passerait-il si cet équilibre était trop stable?
3°) Stabilité et maniabilité de l’avion:
Que se passerait-il si cet équilibre était trop stable?
L’avion aura tendance à revenir rapidement à sa
position d’équilibre, et à s’en écarter difficilement.
Le pilote devra faire des efforts importants pour
modifier la situation de son appareil et la réaction
de l’avion est en outre très lente.
L’avion est stable mais il n’est plus maniable.
3°) Stabilité et maniabilité de l’avion:
a) Le foyer
3°) Stabilité et maniabilité de l’avion:
a) Le foyer
Le foyer est le point d’application des variations de
portance
3°) Stabilité et maniabilité de l’avion:
a) Le foyer
Le foyer est le point d’application des variations de
portance
L’une des propriétés du foyer est que sa position est
fixe contrairement au point d’application de la
portance qui varie en fonction du profil et de
l’incidence de l’aile, et au centre de gravité qui
dépend du centrage de l’avion.
3°) Stabilité et maniabilité de l’avion:
a) Le foyer
Le foyer est le point d’application des variations de
portance
3°) Stabilité et maniabilité de l’avion:
a) Le foyer
Le Centre de Gravité doit toujours être en avant du
foyer. les quatre étapes de la stabilités longitudinale
de l’avion:
4°) Masse et Centrage:
a) Référence utilisée pour le centrage
4°) Masse et Centrage:
a) Référence utilisée pour le centrage
Le centrage consiste à déterminer la position du
centre de gravité de l’avion, qui dépend:
4°) Masse et Centrage:
a) Référence utilisée pour le centrage
Le centrage consiste à déterminer la position du
centre de gravité de l’avion, qui dépend:
- Du nombre d’occupants
4°) Masse et Centrage:
a) Référence utilisée pour le centrage
Le centrage consiste à déterminer la position du
centre de gravité de l’avion, qui dépend:
- Du nombre d’occupants
- De leur masse
4°) Masse et Centrage:
a) Référence utilisée pour le centrage
Le centrage consiste à déterminer la position du
centre de gravité de l’avion, qui dépend:
- Du nombre d’occupants
- De leur masse
- De leur position
4°) Masse et Centrage:
a) Référence utilisée pour le centrage
Le centrage consiste à déterminer la position du
centre de gravité de l’avion, qui dépend:
- Du nombre d’occupants
- De leur masse
- De leur position
- De la masse de bagages éventuelles
4°) Masse et Centrage:
a) Référence utilisée pour le centrage
Le centrage consiste à déterminer la position du
centre de gravité de l’avion, qui dépend:
- Du nombre d’occupants
- De leur masse
- De leur position
- De la masse de bagages éventuelles
- Du carburant
(1l = 0.72kg pour du 100LL)
4°) Masse et Centrage:
a) Référence utilisée pour le centrage
Dans la pratique, le centre de gravité n’étant pas
concrètement matérialisé, le constructeur choisit,
pour chaque avion, un « plan de référence », par
exemple la cloison pare feux séparant le moteur de
la cabine.
4°) Masse et Centrage:
a) Référence utilisée pour le centrage
Cette distance particulière qui sépare le centre de
gravité du plan de référence est souvent appelée
« bras de levier » dans les manuels de vol.
4°) Masse et Centrage:
a) Référence utilisée pour le centrage
Cette distance particulière qui sépare le centre de
gravité du plan de référence est souvent appelée
« bras de levier » dans les manuels de vol.
Elle s’exprime en mètres, ou dans une unités de
distance couramment utilisée dans le pays où
l’avion est conçu.
4°) Masse et Centrage:
b) Les limites de centrages et la marge
statique.
4°) Masse et Centrage:
b) Les limites de centrages et la marge
statique.
• La position du CDG par rapport au foyer détermine
la stabilité et la maniabilité de l’avion.
La distance qui sépare le foyer du CDG est appelée
marge statique.
4°) Masse et Centrage:
b) Les limites de centrages et la marge
statique.
Plus la marge statique est grande, plus l’avion est
stable: situation idéale pour un avion de voyage.
4°) Masse et Centrage:
b) Les limites de centrages et la marge
statique.
Plus la marge statique est faible, plus l’avion est
maniable: situation idéale pour un avion de voltige
4°) Masse et Centrage:
b) Les limites de centrages et la marge
statique.
Centrage avant:
4°) Masse et Centrage:
b) Les limites de centrages et la marge
statique.
Centrage avant:
Il correspond à une grande marge statique.
4°) Masse et Centrage:
b) Les limites de centrages et la marge
statique.
Centrage avant:
Il correspond à une grande marge statique.
Un avion centré avant aura tendance à revenir
rapidement vers sa position d’origine lors d’une
rafale. Il est donc statiquement stable.
4°) Masse et Centrage:
b) Les limites de centrages et la marge
statique.
Centrage avant:
Plus la marge statique sera importante plus le
moment de la force appliquée en F sera grande
(M=F.d).Et donc plus l’écart d’incidence sera
résorbée rapidement.
4°) Masse et Centrage:
b) Les limites de centrages et la marge
statique.
Centrage avant:
Il existe un centrage limite avant. Il est déterminé par
l’efficacité de la gouverne de profondeur
4°) Masse et Centrage:
b) Les limites de centrages et la marge
statique.
Centrage arrière:
4°) Masse et Centrage:
b) Les limites de centrages et la marge
statique.
Centrage arrière:
Il correspond à une marge statique faible.
4°) Masse et Centrage:
b) Les limites de centrages et la marge
statique.
Centrage arrière:
Il correspond à une marge statique faible.
La marge statique étant réduite, le moment de la
force appliquée en F permettant de ramener
l’avion vers sa position initiale sera donc plus
faible aussi. L’avion reviendra moins rapidement
vers sa position d’équilibre, il est donc moins
stable mais plus maniable.
4°) Masse et Centrage:
b) Les limites de centrages et la marge
statique.
Centrage arrière:
Remarque importante: Lorsque le CDG se trouve
trop proche du foyer une petite sollicitation des
gouvernes induit une réaction excessive de
l’avion. On gardera donc une marge entre le foyer
et la limite arrière de la plage de centrage pour que
l’avion ne soit jamais trop maniable.
4°) Masse et Centrage:
b) Les limites de centrages et la marge
statique.
Centrage hors limites:
La variation de portance appliquée au foyer aura
pour conséquence de faire diverger l’avion de sa
position initiale  équilibre instable!!
5°) Exemple de calcul de masse et de
centrage.
La vérification du respect des limitations de masse et
centrage, est une action primordiale. Elle doit
impérativement être effectuée avant chaque vol.
Deux impératifs sont à respecter :
- Ne pas dépasser les masses max. au décollage et à
l’atterrissage.
- Le centre de gravité doit se situer dans les limites
de la plage de centrage.
5°) Exemple de calcul de masse et de
centrage.
Si ces deux conditions ne sont pas remplies,
=> l’avion NE DEVRA PAS DECOLLER !
5°) Exemple de calcul de masse et de
centrage.
La méthode consiste à déterminer la masse totale de
l’avion et la position du centre de gravité, puis
vérifier qu’elles sont dans les limites déterminées
par le constructeur pour le décollage et
l’atterrissage.
5°) Exemple de calcul de masse et de
centrage.
Documents nécessaire :
La fiche de pesée doit être obligatoirement dans
l’avion pour chaque vol
5°) Exemple de calcul de masse et de
centrage.
Documents nécessaire :
La fiche de pesée
Méthode :
1. Calcul des masses, des bras de levier et des
moments, pour le décollage et l’atterrissage.
2. Vérification de la masse totale et de la
position du centre de gravité dans le diagramme de
la fiche de pesée.
5°) Exemple de calcul de masse et de
centrage.
Avion vide
Masse (Kg)
Bras levier (m)
Moment (m*Kg)
678
2,24
1518,72
Équipage
2,172
Passagers
2,972
Bagages
3,386
Essence
2,413
TOTAL
Valeur pour PA-28 140
5°) Exemple de calcul de masse et de
centrage.
Dépassement de la masse max. !!!!
Masse (Kg)
Bras levier (m)
Moment (m*Kg)
Avion vide
678
2,24
1518,72
Équipage
135
2,172
Passagers
75
2,972
Bagages
3,386
Essence
132
TOTAL
=> 1020 <=
2,413
45 Kg en trop donc => 63 litres d’essence en trop.
5°) Exemple de calcul de masse et de
centrage.
Masse (Kg)
Bras levier (m)
Moment (m*Kg)
Avion vide
678
2,24
1518,72
Équipage
135
2,172
293,22
Passagers
75
2,972
222,9
Bagages
3,386
Essence
87
TOTAL
975
2,413
209,931
2244,771
Il faut maintenant diviser le moment par la masse
5°) Exemple de calcul de masse et de
centrage.
Masse (Kg)
Bras levier (m)
Moment (m*Kg)
Avion vide
678
2,24
1518,72
Équipage
135
2,172
293,22
Passagers
75
2,972
222,9
Bagages
3,386
Essence
87
2,413
209,931
TOTAL
975
2,30
2244,771
5°) Exemple de calcul de masse et de
centrage.
5°) Exemple de calcul de masse et de
centrage.
Calcul avec la méthode
graphique des « échelles »
Il faut suivre dans un ordre
précis sur une grille, une
trajectoire à travers des «
échelles » horizontales qui
correspondent à chaque zone
de chargement.
6°) Conclusion
Zone avant de la
plage
Zone arrière de la
plage
Stabilité
augmente
diminue
Manoeuvrabilité
diminue
augmente
Braquage
profondeur
Traînée
plus important
moins important
augmente
diminue
Consommation
augmente
diminue
6°) Conclusion
Le centrage d’un avion est une opération capitale,
elle doit être effectuée avant chaque vol.
Il influe sur les caractéristiques de vol.
La masse totale de l’avion et la position du centre de gravité
doivent se situer dans les limites déterminées par le
constructeur.
Si ces deux conditions ne sont pas remplies :
=> l’avion NE DEVRA PAS DECOLLER !!!!
6°) Conclusion
QU’ EN PENSEZ VOUS ?
- Le devis de masse et centrage est-il pris en
compte pour le préréglage du compensateur au
décollage ?
- Si mon avion est sensible en roulis et qu’ au
décollage je dois fournir un effort à piquer pour
garder ma vitesse de montée, mon centrage doit
sensiblement être …