CHARGEMENT & CENTRAGE

Version 5Version 5 – juin 2010

IntroductionIntroduction

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 voilureEfforts sur la voilure

n.mg

Rz/2 Rz/2

forces massiques

forces de portance

Contraintes résultantesContraintes résultantes

effort tranchant

flexionflexi

on

le long de l’envergure ;

maximal à l’emplanture.

contrainte de flexion

effort tranchant

Chargement du fuselageChargement 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).

Chargement des ailesChargement des ailes

Si la charge des ailes augmente, la masse totale du planeur augmente, mais …

contraintes de torsion et effort tranchant n’augmentent pas.

«donc je peux ballaster mon planeur à l’infini ? » 

le constructeur spécifie : la masse max. des éléments non-portants (MMENP)

la masse max. autorisée pour le planeur complet (MMA)

QUELQUES DÉFINITIONS

Masse à vide équipé - MVEMasse à vide équipé - MVEMasse de la cellule complète + Masse de l’instrumentation standard + Masse de l’équipement optionnel fixe ( radio, batterie…)

Masse à vide des éléments non-portants - ENPMasse à vide des éléments non-portants - ENPMasse du Fuselage équipé + Masse de l’empennagesOu Masse de l’ensemble du planeur – Masse des ailes

Charge utile - CUCharge utile - CUEnsemble 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 - MTENPMasse totale des éléments non-portants - MTENP

Masse des éléments non-portants + leur chargement (CU)

Charge offerte - COCharge offerte - COCharge utile + eau des ballasts

Masse max autorisée - MMAMasse max autorisée - MMAMasse max. autorisée pour le planeur avec les ballasts totalement ou partiellement pleins.

Masse max des éléments non-portants - MMENPMasse max des éléments non-portants - MMENP

Masse max admissible pour les éléments non-portants dotés de leur chargement.

Données ConstructeurDonnées Constructeur

CALCUL DE CHARGEMENT

Posons le problème…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 décollageCalcul 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 décollageCalcul 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 ]

EXEMPLE

MMA = 450kgMMENP = 230 kgMVENP = 120 kgMVE = 260 kgPilote = 68 kgGueuses = 3kgWB = 80l d’eau

CU = 68 + 3 = 71 kg

MTENP = MVENP + CU= 120 + 71 = 191 kg

MTENP < MMENP OK ! 

CO = CU + WB= 71 + 80 = 151 kg

MDEC = MVE + CO= 260 + 151 = 411 kg

MDEC < MMA OK ! 

Détermination de la CU maxDétermination de la CU max

EXEMPLE

MMENP = 240 kgMVENP = 125 kg

CUmax = MMENP – MVENP

masse max des éléments non-portants (MMENP)

- masse à vide des éléments non-portants (MVENP)

= charge utile maximum (CUmax)CUmax = MMENP - MVENP

= 240 – 125 = 115 kg

CNVVCNVV – juillet 2006

Remplissage des water-ballastsRemplissage des water-ballasts

EXEMPLE

MMA = 600 kgCapacité WB = 80lMVE = 396 kgCU = 156 kg

WBmax = MMA – (MVE + CU)

masse max autorisée (MMA)

- masse à vide équipé (MVE)

= Remplissage max des water-ballasts (WBmax) WBmax = MMA – (MVE + CU)= 600 – (396+156)= 48 kg

- charge utile

CALCUL DU CENTRAGE

Méthode des momentsMéthode des moments

P

réfé

ren

ce

x

Mt = P. xLe poids P exerce par rapport à la référence un moment Mt, tel que :

Méthode des momentsMéthode des moments

Par convention :

Poids à vide

réfé

ren

ce

xP

BRAS DE LEVIERNÉGATIFS

BRAS DE LEVIERpositifs

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.

Cas de la référence en bord d’attaque du planeur

Méthode des moments Méthode des moments (suite)(suite)

Cas de la référence en avant du planeur:

Poids à videréfé

ren

ce xP

BRAS DE LEVIERpositifs

pour les charges placées en arrière de la référence, les bras de levier et moments sont comptés positivement.

Méthode des momentsMéthode des moments

réfé

ren

ce

P

x

PP

xP

xB

PB

- +

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 momentssomme des masses

Il indique la position du centre de gravité par rapport à la référence.

Cas de la référence en bord d’attaque du planeur

Méthode des momentsMéthode des moments

réfé

ren

ce

P

x

PP

xP

xB

PB

+

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 momentssomme des masses

Il indique la position du centre de gravité par rapport à la référence.

Cas de la référence en avant du planeur

CORRECTION DU CENTRAGE

Correction d’un centrage trop avantCorrection d’un centrage trop avant

Le centrage xcentrageest en avant de la plage de centrage préconisée.

réfé

ren

ce

Mtot=MVE+Mpilotes

xcentrage

Limite AV Limite AR

Mtot

Correction d’un centrage trop avantCorrection d’un centrage trop avant

Pour ramener le centrage à la position xR, on installe un lest fixe au point xLF.

réfé

ren

ce

Mtot

xcentrage xR

Limite AV Limite AR

MVC = MVE + LF

LF

xLF

Il faut que : LF (xLF - xR ) = Mtot (xR - xcentrage) donc : LF =Mtot (xR - xcentrage)

(xLF - xR )

Correction d’un centrage trop arrièreCorrection d’un centrage trop arrière

Le centrage xcentrageest en arrière de la plage de centrage préconisée.

réfé

ren

ce

Mtot

xcentrage

Limite AV Limite AR

Correction d’un centrage trop arrièreCorrection d’un centrage trop arrière

Pour ramener le centrage à la position xR, on installe un lest fixe au point xLF dans le nez.

réfé

ren

ce

Mtot

xcentragexR

Limite AV Limite AR

MVC = Mtot + LF

LF

xLF

Il faut que : LF (xLF + xR ) = Mtot (xcentrage - xR) donc : LF =Mtot (xcentrage - xR)

(xLF + xR )

CALCUL DES MASSES MAXI ET MINI DU PILOTE

Masse mini du pilote équipéMasse mini du pilote équipé

La limite arrière de centrage est atteinte si :

réfé

ren

ce

MVE

x0

MVE + Pmini

Pmini

xP

Limite AV Limite AR

xAR

xAR

xP

x0

Pmini (xP + xAR ) = MVE (x0 - xAR)

d’où : Pmini =MVE (x0 - xAR)

(xP + xAR )

Masse maxi du pilote équipéMasse maxi du pilote équipé

La limite avant de centrage est atteinte si :

réfé

ren

ce

MVE

x0

MVE + Pmaxi

Pmaxi

xP

Limite AV Limite AR

xAV

xAV

xP

x0

Pmaxi (xP + xAV ) = MVE (x0 - xAV)

d’où : Pmaxi =MVE (x0 - xAV)

(xP + xAV )

Cas d’un planeur biplaceCas d’un planeur biplace

La limite avant de centrage est atteinte si :

réfé

ren

ce

MVE

x0

MVE + 2 Pmaxi

Pmaxi

xPAV

Limite AV Limite AR

xAV

xAV

x0

Pmaxi (xPAV + xAV ) + Pmaxi (xPAR + xAV ) = MVE (x0 - xAV)

d’où : 2 Pmaxi =MVE (x0 - xAV)

(xPAV + xPAR + 2 xAV )

Pmaxi

xPAR

On suppose que les 2 pilotes ont des masses identiques.

2 Pmaxi (xPAV + xPAR + 2 xAV ) = MVE (x0 - xAV)

Cas d’un planeur biplace Cas d’un planeur biplace (suite)(suite)

d’où : 2 Pmaxi =MVE (x0 - xAV)

(xPAV + xPAR + 2 xAV )

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.

Cas d’un planeur biplaceCas d’un planeur biplace

La limite avant de centrage est atteinte si :

réfé

ren

ce

MVE

x0

MVE + 2 Pmaxi

Pmaxi

xPAV

Limite AV Limite AR

xAV

xAV

x0

Pmaxi (xPAV + xAV ) + Pmaxi (xPAR + xAV ) = MVE (x0 - xAV)

d’où : 2 Pmaxi =MVE (x0 - xAV)

(xPAV + xPAR + 2 xAV )

Pmaxi

xPAR

On suppose que les 2 pilotes ont des masses identiques.

2 Pmaxi (xPAV + xPAR + 2 xAV ) = MVE (x0 - xAV)

LA PESEE PHYSIQUE

Masse des ENPMasse 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 planeurMise 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 planeurMise à niveau du planeur

Relever les valeurs des balancesRelever 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 appuisMesure des distances des appuis

Retirer les balances et remettre le planeur en ligne de vol référence

Mesure des distances des appuisMesure 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 appuisMesure des distances des appuis

Ce qui nous donne après mesures:A: distance de la référence à P1D: distance de P1 à P2

LA FICHE DE PESEE

Fiche de pesée Fiche de pesée et et

de centragede centrage

Masse des élément du planeurMasse Total (MVE)Masse des ENP

Limitations de masses

Limites de centrage

Bras de leviers

Fiche de pesée Fiche de pesée et et

de centragede centrage

Référence de la pesée physique

Valeur des poids mesurés P1 et P2

Limites de centrage

Fiche de pesée Fiche de pesée et et

de centragede centrage

Calcul de la Masse mini pilote:

Calcul du Xo suivant formule des moments

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

Dans ce cas:Pmini =MVE (x0 - CR)

(Bras levier pilote+ CR )

* Masse maxiPilote: =MVE (x0 - Ca)

(Bras levier pilote+ Ca )

FinFin