CHARGEMENT, CENTRAGE ET STABILITE LONGITUDINALE

FAIRE CONSTATER L’INFLUENCE DU CENTRAGE SUR LE COMPORTEMENT DE L’AVION OBJECTIF FAIRE CONSTATER L’INFLUENCE DU CENTRAGE SUR LE COMPORTEMENT DE L’AVION

PLAN DE L’EXPOSE QUELQUES RAPPELS DE PHYSIQUE ELEMENTAIRE 1) L’équilibre des forces 2) Le centre de gravité (CDG) 3) Rappel sur les moments EQUILIBRE DE L’AVION 1) Rappel du rôle des gouvernes 2) Conditions pour qu’un avion soit stable 3) Existence d’un point particulier: le foyer MASSES ET CENTRAGE DE L’AVION 1) Qu’est-ce-que le centrage? 2) Centrage avant 3) Centrage arrière 4) Plage de centrage 5) Centrage hors limite ( CDG en arrière du foyer) Exemple de calcul de centrage

QUELQUES RAPPELS DE PHYSIQUE ELEMENTAIRE Chargement, centrage et stabilité longitudinale QUELQUES RAPPELS DE PHYSIQUE ELEMENTAIRE L’EQUILIBRE DES FORCES Un objet immobile subissant des forces dont la somme des moments est nulle ne se déplace pas

Chargement, centrage et stabilité longitudinale LE CENTRE DE GRAVITE (CDG) Le centre de gravité d’un objet est le point où s’applique le poids de l’objet. Tout objet possède un CDG. Sa position dépend de la répartition des masses au sein de l’objet

Chargement, centrage et stabilité longitudinale LE CENTRE DE GRAVITE (suite) Il a 3 propriétés importantes: Sa position est primordiale dans la détermination de l’équilibre de l’avion La trajectoire de l’avion est assimilée à celle de son CDG Il est le centre de rotation de l’avion

Chargement, centrage et stabilité longitudinale RAPPEL SUR LES MOMENTS Définition du moment: Le moment d’une force par rapport à un axe de rotation est le produit de cette force par la distance mini séparant l’axe du support de la force. M = F . d

Chargement, centrage et stabilité longitudinale EQUILIBRE DE L’AVION RAPPEL DU ROLE DES GOUVERNES Les gouvernes génèrent des forces qui permettent au pilote de faire pivoter l’avion autour de son CDG Remarque: les gouvernes sont placées le plus loin possible du CDG pour que leur moment soit le plus grand possible  pouvoir de rotation  Fig 76

Chargement, centrage et stabilité longitudinale CONDITIONS POUR QU’UN AVION SOIT STABLE Vol rectiligne en palier: - La portance équilibre le poids - La traction équilibre la traînée Pour que cette condition d’équilibre reste stable, la somme des moments de ces 4 forces doit être nulle. Pour cela il faut donc que les forces soient alignées 2 à 2. Si ce n’était pas le cas une rotation s’engagerait et l’avion pivoterait sur lui même autour de son CDG.

Chargement, centrage et stabilité longitudinale EXISTENCE D’UN POINT PARTICULIER: LE FOYER Le foyer est le point d’application des variations de portance. Sa position est fixe. Elle constitue la limite arrière de centrage Pour matérialiser le foyer, le constructeur choisit pour chaque avion un point de référence (ie: cloison pare-feu) C’est à partir de ce point que dépend la stabilité de l’avion.La position relative du CDG par rapport à ce point détermine la stabilité ou la maniabilité de l’avion. La distance qui sépare le foyer du CDG est appelée marge statique

MASSES ET CENTRAGE DE L’AVION Chargement, centrage et stabilité longitudinale MASSES ET CENTRAGE DE L’AVION DEFINITION Le centrage consiste à déterminer la position du CDG de l’avion. Cette position dépend: Du nombre d’occupants De leur masse De leur position De la masse de bagages éventuelles Du carburant (1l = 0.72kg) Le centrage est une action primordiale, il doit impérativement être effectué avant chaque vol.

Chargement, centrage et stabilité longitudinale CENTRAGE AVANT Envisageons le cas d’une augmentation subite de l’incidence, que se passe t’il?

Chargement, centrage et stabilité longitudinale CENTRAGE AVANT (suite) Il correspond à une grande marge statique (marge statique = distance entre le foyer et le CDG) Un avant centré avant tend à revenir rapidement vers sa position d’origine lors d’une rafale. Il est donc statiquement stable. 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. Existence d’un centrage limite avant. Il est déterminé par l’efficacité de la gouverne de profondeur.

Chargement, centrage et stabilité longitudinale CENTRAGE ARRIERE: Envisageons le cas d’une augmentation subite de l’incidence, que se passe t’il?

Chargement, centrage et stabilité longitudinale CENTRAGE ARRIERE (suite) 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. Rq 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.

Chargement, centrage et stabilité longitudinale LA PLAGE DE CENTRAGE Les limites avant et arrière de la position du centre de gravité définissent la plage de centrage

Chargement, centrage et stabilité longitudinale CENTRAGE HORS LIMITE Il correspond à une position du centre de gravité en arrière du foyer. La variation de portance appliquée au foyer aura pour conséquence de faire de faire diverger l’avion de sa position initiale  équilibre instable!!

Exemple de calcul de centrage Chargement, centrage et stabilité longitudinale Exemple de calcul de centrage 2 impératifs à respecter : Ne pas dépasser les masse maxi autorisées au décollage Charger judicieusement l’avion de manière à ce que le CDG se situe dans la plage de centrage Doc. nécessaire : Fiche de pesée, manuel de vol, manuel d’utilisation

Exemple de calcul de centrage (suite) Chargement, centrage et stabilité longitudinale Exemple de calcul de centrage (suite) 2 méthodes possibles: Par le calcul A l’aide d’un graphique

Conclusion Un avion est en équilibre lorsque la somme des moments des forces appliquées en son CDG est nulle. Le centrage d’un avion est une opération capitale, elle doit être effectuée avant chaque vol. Le centrage influe sur les caractéristiques de vol d’un avion: Avion centré avant: stabilité  maniabilité . Avion centré arrière: stabilité  maniabilité .