CHARGEMENT & CENTRAGE Version 5 – juin 2010 Vol à finesse max = vol en régime économique La polaire des vitesses de notre planeur, nous donne tous les paramètres utiles pour voler à finesse max.  commençons par étudier la polaire des vitesses… Version 5 – juin 2010

Introduction L’utilisation de planeurs abondamment ballastable, le soucis d’optimiser la charge alaire, la recherche de centrage le mieux adapté aux souhaits du pilote sont déjà de bonnes raisons pour ne pus se satisfaire d’approximations Mais c’est aussi et surtout pour des raisons de sécurité que le pilote doit parfaitement connaître les limites de chargement de sa machine et l’évolution de leur comportement quand son centrage varie L’objectif et de présenter au vélivole d’une manière aussi simple et complète que possible ce qui est essentiel de connaitre et de pratiquer en matière de chargement et de centrage des planeurs.

LIMITATIONS STRUCTURALES

Efforts sur la voilure Rz/2 Rz/2 forces massiques n.mg forces de portance

Contraintes résultantes flexion flexion effort tranchant contrainte de flexion le long de l’envergure ; effort tranchant maximal à l’emplanture.

Chargement du fuselage Si la charge du fuselage augmente, elle doit être équilibrée par une augmentation des forces de portance : contraintes de torsion et effort tranchant augmentent. Il est donc nécessaire de définir une masse max. pour le fuselage chargé ; le constructeur spécifie la masse maximum des éléments non-portants (fuselage + empennage).

«donc je peux ballaster mon planeur à l’infini ? » Chargement des ailes Si la charge des ailes augmente, la masse totale du planeur augmente, mais … C’est la raison pour laquelle les water-ballasts sont dans les ailes. contraintes de torsion et effort tranchant n’augmentent pas. «donc je peux ballaster mon planeur à l’infini ? »  la masse max. des éléments non-portants (MMENP) le constructeur spécifie : la masse max. autorisée pour le planeur complet (MMA)

QUELQUES DÉFINITIONS

Masse à vide équipé - MVE Masse de la cellule complète + Masse de l’instrumentation standard + Masse de l’équipement optionnel fixe (radio, batterie…) Masse à vide des éléments non-portants - ENP Masse du Fuselage équipé + Masse de l’empennages Ou Masse de l’ensemble du planeur – Masse des ailes Charge utile - CU Ensemble des masses constituées par le chargement des éléments non-portants : Le(s) pilote(s) équipé(s) + les gueuses + équipements perso (cartes, doc…) + Eau du ballast de queue + essence Masse totale des éléments non-portants - MTENP Masse des éléments non-portants + leur chargement (CU) Charge offerte - CO Charge utile + eau des ballasts

Masse max autorisée - MMA Données Constructeur Masse max autorisée - MMA Masse max. autorisée pour le planeur avec les ballasts totalement ou partiellement pleins. Masse max des éléments non-portants - MMENP Masse max admissible pour les éléments non-portants dotés de leur chargement.

CALCUL DE CHARGEMENT

Posons le problème… On connaît : la masse max. autorisée pour le planeur complet (MMA) la masse max. des éléments non-portants (MMENP) la masse à vide équipé (MVE) la masse à vide des éléments non-portants (MVENP) la masse du pilote la masse du lest amovible la contenance des water ballasts

Calcul de la masse au décollage MVENP + CU 1. Vérification du chargement des éléments non-portants : = MTENP < MMENP MVE + CO 2. Vérification de la masse au décollage : = MDEC < MMA où [ CO = CU + WB ]

Calcul de la masse au décollage EXEMPLE MMA = 450kg MMENP = 230 kg MVENP = 120 kg MVE = 260 kg Pilote = 68 kg Gueuses = 3kg WB = 80l d’eau Calcul de la masse au décollage MVENP + CU 1. Vérification du chargement des éléments non-portants : = MTENP < MMENP CU = 68 + 3 = 71 kg MTENP = MVENP + CU = 120 + 71 = 191 kg MTENP < MMENP OK !  MVE + CO 2. Vérification de la masse au décollage : = MDEC < MMA où [ CO = CU + WB ] CO = CU + WB = 71 + 80 = 151 kg MDEC = MVE + CO = 260 + 151 = 411 kg MDEC < MMA OK ! 

Détermination de la CU max EXEMPLE MMENP = 240 kg MVENP = 125 kg masse max des éléments non-portants (MMENP) - masse à vide des éléments non-portants (MVENP) = CUmax = MMENP - MVENP = 240 – 125 = 115 kg charge utile maximum (CUmax) CUmax = MMENP – MVENP

Remplissage des water-ballasts EXEMPLE masse max autorisée (MMA) MMA = 600 kg Capacité WB = 80l MVE = 396 kg CU = 156 kg - masse à vide équipé (MVE) - charge utile = Remplissage max des water-ballasts (WBmax) WBmax = MMA – (MVE + CU) = 600 – (396+156) = 48 kg WBmax = MMA – (MVE + CU) La capacité dispo des WB n’implique pas que leur remplissage soit possible CNVV – juillet 2006

CALCUL DU CENTRAGE

Méthode des moments Le poids P exerce par rapport à la référence un moment Mt, tel que : Mt = P. x référence x P

Méthode des moments Cas de la référence en bord d’attaque du planeur Par convention : pour les charges placées en avant de la référence, les bras de levier et moments sont comptés négativement ; pour les charges placées en arrière de la référence, les bras de levier et moments sont comptés positivement. BRAS DE LEVIER NÉGATIFS BRAS DE LEVIER positifs xP référence Poids à vide

Méthode des moments (suite) Cas de la référence en avant du planeur: pour les charges placées en arrière de la référence, les bras de levier et moments sont comptés positivement. BRAS DE LEVIER positifs xP référence Poids à vide

- + Méthode des moments x xP xB référence P x PP xP xB PB - + Méthode des moments Cas de la référence en bord d’attaque du planeur CHARGES POIDS BRAS DE LEVIER MOMENTS Planeur à vide P + x + Mt pilote PP - xP - Mt P ballasts PB + xB + Mt B PLANEUR CHARGÉ P+PP +PB SOMME DES MOMENTS Mt +(- Mt P)+Mt B bras de levier résultant = somme des moments somme des masses Il indique la position du centre de gravité par rapport à la référence.

+ Méthode des moments x xP xB Cas de la référence en avant du planeur PP xP xB PB + Méthode des moments Cas de la référence en avant du planeur CHARGES POIDS BRAS DE LEVIER MOMENTS Planeur à vide P + x + Mt pilote PP +xP + Mt P ballasts PB + xB + Mt B PLANEUR CHARGÉ P+PP +PB SOMME DES MOMENTS Mt +(+Mt P)+Mt B bras de levier résultant = somme des moments somme des masses Il indique la position du centre de gravité par rapport à la référence.

CORRECTION DU CENTRAGE

Correction d’un centrage trop avant Le centrage xcentrageest en avant de la plage de centrage préconisée. Limite AV Limite AR référence xcentrage Mtot=MVE+Mpilotes Mtot

Correction d’un centrage trop avant Pour ramener le centrage à la position xR, on installe un lest fixe au point xLF. Limite AV Limite AR référence xcentrage xR xLF LF Mtot MVC = MVE + LF LF = Mtot (xR - xcentrage) (xLF - xR ) Il faut que : LF (xLF - xR ) = Mtot (xR - xcentrage) donc :

Correction d’un centrage trop arrière Le centrage xcentrageest en arrière de la plage de centrage préconisée. référence Limite AV Limite AR xcentrage Mtot

Correction d’un centrage trop arrière Pour ramener le centrage à la position xR, on installe un lest fixe au point xLF dans le nez. référence Limite AV Limite AR xR xcentrage xLF LF Mtot MVC = Mtot + LF LF = Mtot (xcentrage - xR) (xLF + xR ) Il faut que : LF (xLF + xR ) = Mtot (xcentrage - xR) donc :

CALCUL DES MASSES MAXI ET MINI DU PILOTE

Masse mini du pilote équipé La limite arrière de centrage est atteinte si : Pmini (xP + xAR ) = MVE (x0 - xAR) Limite AV Limite AR référence xP xAR x0 xP xAR x0 Pmini MVE MVE + Pmini d’où : Pmini = MVE (x0 - xAR) (xP + xAR )

Masse maxi du pilote équipé La limite avant de centrage est atteinte si : Pmaxi (xP + xAV ) = MVE (x0 - xAV) Limite AV Limite AR référence xP xAV x0 xP xAV x0 Pmaxi MVE MVE + Pmaxi d’où : Pmaxi = MVE (x0 - xAV) (xP + xAV )

Cas d’un planeur biplace On suppose que les 2 pilotes ont des masses identiques. Limite AV Limite AR référence xPAV xPAR xAV x0 xAV x0 Pmaxi Pmaxi MVE MVE + 2 Pmaxi La limite avant de centrage est atteinte si : Pmaxi (xPAV + xAV ) + Pmaxi (xPAR + xAV ) = MVE (x0 - xAV) 2 Pmaxi (xPAV + xPAR + 2 xAV ) = MVE (x0 - xAV) MVE (x0 - xAV) d’où : 2 Pmaxi = (xPAV + xPAR + 2 xAV )

Cas d’un planeur biplace (suite) Cette méthode peu dans certains cas limiter de façon trop contraignante, si Pmaxi trouvé est inférieur à la limitation maxi du siège avant en monoplace. MVE (x0 - xAV) d’où : 2 Pmaxi = (xPAV + xPAR + 2 xAV )

Cas d’un planeur biplace On suppose que les 2 pilotes ont des masses identiques. Limite AV Limite AR référence xPAV xPAR xAV x0 xAV x0 Pmaxi Pmaxi MVE MVE + 2 Pmaxi La limite avant de centrage est atteinte si : Pmaxi (xPAV + xAV ) + Pmaxi (xPAR + xAV ) = MVE (x0 - xAV) 2 Pmaxi (xPAV + xPAR + 2 xAV ) = MVE (x0 - xAV) MVE (x0 - xAV) d’où : 2 Pmaxi = (xPAV + xPAR + 2 xAV )

LA PESEE PHYSIQUE

Masse des ENP Avant de monter le planeur peser séparément les éléments du planeur: Aile droite Aile gauche Fuselage complet avec tableau de bord équipé Empennage arrière Batteries

Mise à niveau du planeur Après le montage du planeur, mettre à niveau, en ligne de vol sur les balances La méthode et la valeur est décrite dans le manuel d’entretien constructeur du planeur

Mise à niveau du planeur

Relever les valeurs des balances P1: masse sur l’appui P1 P2: masse sur l’appui P2 Pour une plus grande précision, comme ici sur un patin, noter la position du point de contact avec la balance

Mesure des distances des appuis Retirer les balances et remettre le planeur en ligne de vol référence

Mesure des distances des appuis Avec un fil à plomb, faire des projections sur le sol pour: La référence l’appui P1 l’appui P2

Mesure des distances des appuis Ce qui nous donne après mesures: A: distance de la référence à P1 D: distance de P1 à P2

LA FICHE DE PESEE

Fiche de pesée et de centrage Masse des élément du planeur Masse Total (MVE) Masse des ENP Limitations de masses Limites de centrage Bras de leviers

Fiche de pesée et de centrage Référence de la pesée physique Valeur des poids mesurés P1 et P2 Limites de centrage

Fiche de pesée et de centrage Calcul du Xo suivant formule des moments Calcul de la Masse mini pilote: Dans ce cas: Pmini = MVE (x0 - CR) (Bras levier pilote+ CR ) Calcul de la Masse maxi pilote: (mini des 4 limitations) * ENP= MMENP- Masse ENP (dans ce cas limitation ENP) *Masse Maxi aéronef= MMWBV – MVE * Limitation ceintures: 110 Kg * Masse maxiPilote: = MVE (x0 - Ca) (Bras levier pilote+ Ca )

Fin