MASSE, CENTRAGE

STABILITE LONGITUDINALE
CHARGEMENT,
MASSE ET CENTRAGE.
6
MECANIQUE DU VOL

Cours exposé Joël HOUDART 2
Objectif de la séance
• Avant d’entreprendre un vol vous
devrez savoir vérifier:
• Que les masses max sont respectées,
• Que le centrage est correct,
• Que les performances de l’avion sont
compatibles avec les aérodromes
utilisés.

La leçon
- Rappels sur vos pré requis:
- L’équilibre des forces
- Le centre de gravité
- Un point particulier: le foyer
- La marge statique
- La leçon:
- Stabilité et instabilité
- Masse et centrage
- Calcul de masse centrage
- EXERCICES

L’équilibre des forces
• Rappel de physique élémentaire
• Si un objet subit des forces dont la
somme est nulle:
•IL EST EN EQUILIBRE !!

Les moments
• C’est la multiplication d’une force par une
longueur,
• Quand une force « F » s’applique à une
certaine distance de son point d’application
« O » et qu’elle n’est pas alignée avec ce
dernier,
• Il y a création d’un « Moment », l’équation
du moment est Mt(o) = distance . Force

Les moments
• Création d’un moment
force « F »
Bras de levier
Ou distance
Création d’un moment
L’unité du moment est le Newton-mètre

Le centre de gravité
• C’est le point précis ou s’applique le
poids de l’objet
• Vous pouvez réaliser l’expérience avec
un objet quelconque

• On peut aussi le faire avec notre
avion!

• Il faut comprendre que la trajectoire
de votre avion est assimilée à celle de
son centre de gravité
• la position du CG est primordiale dans
la détermination de l’équilibre de
l’avion
Le CG est le centre de rotation de
l’avion!

• La position du centre de gravité
dépend de la répartition des masses
au sein de l’objet
• Si cette répartition varie, la position
du centre de gravité varie aussi

Un point particulier: le
foyer
• Il est le point d’application des
variations de portance dues aux
variations d’incidence,
• Celles-ci résultant du pilotage ou de la
masse d’air,
• C’est à partir de ce point de
référence, appelé foyer, que dépend
la stabilité et la maniabilité de l’avion,

foyer
• Si on essaie d’écarter la maquette du
vent relatif…
• Elle se replace dans le lit du vent,

foyer
• Vous comprenez que le foyer est le
point d’application des variations de
portance,
• L’une des propriétés du foyer est
que sa position est fixe,
• Le point d’application de la portance
est placé au centre de gravité et sa
position varie en fonction du
chargement,

La marge statique
• La marge statique est la distance qui
sépare le centre de gravité et le foyer.
• Les limites avant et arrière de la position
du centre de gravité: la plage de centrage
•Cas d’une marge statique faible:
le centrage est limite arrière,
Cas d’une marge statique
importante:
le centrage est limite avant,

LE COUR
• STABILITE ET INSTABILITE
• MASSE ET CENTRAGE
• CALCULE DU CENTRAGE
• EXERCICES

STABILITE ET
INSTABILITE
• Le concept de stabilité est souvent comparé
à une bille posée sur une surface courbe. Si
la courbe de la surface est concave,
• le système est statiquement stable.
• Si on l’écarte de sa position, la bille revient
à sa position initiale.

STABILITE ET
INSTABILITE
• Si la surface est plane,
• Si on écarte la bille de sa position initiale,
elle reste dans sa nouvelle position,
• le système est statiquement indifférent.

STABILITE ET
INSTABILITE
• Si la surface est convexe,
• Si on écarte la bille de sa position, elle
continue à s’en écarter,
• le système est statiquement instable.

STABILITE ET
INSTABILITE
• C’est l'ensemble des forces et des moments
qui sont engendrés lorsque apparaît une
perturbation de l'équilibre initial. Si ces forces
et ces moments ont une direction telle que
l'avion revienne à l‘équilibre, on dit alors qu'il
est statiquement stable

STABILITE ET
INSTABILITE
• Le centre de gravité étant placé en avant
du foyer, la variation de portance appliquée
crée un moment de rappel
• L’avion est ramené à sa position initiale, il
est stable

STABILITE ET
INSTABILITE
• Si les forces et les moments sont nuls,
l'avion possède une stabilité statique
indifférente
• Il gardera sa position

STABILITE ET
INSTABILITE
• Si les forces et les moments entraînent
l'avion loin de son état d'équilibre,
l'avion est alors dit statiquement
instable

STABILITE ET
INSTABILITE
• Si le centre de gravité est placé en arrière
du foyer, la variation de portance aura pour
effet de faire diverger l’avion de sa
position initiale,
• Il sera en équilibre instable,

Pourquoi le centrage?
• Quand je charge mon avion je dois respecter deux
impératifs
• Le premier est de ne pas dépasser les masses maxi au
décollage et à l’atterrissage,
• Sinon je dépasse les limites de résistance structurales,
• En particulier aux emplantures d’ailes et sur les trains
d’atterrissage,

• Le deuxième impératif consiste à charger
judicieusement l’avion,
• Le centre de gravité doit se situer entre
les limites avant et arrière de la plage de
centrage,
• Si ces deux conditions ne sont pas
remplies, l’avion ne DEVRA PAS
DECOLLER!

• Pour cela je vérifie le poids de l’avion avec
son chargement,
• je répartis les charges entre l’avant et
l’arrière de l’avion,

• La limite arrière de centrage est liée à un
impératif de stabilité,
• Un avion centré au delà de la limite arrière
est impilotable!!
• Le centrage de l’avion est un compromis
entre manœuvrabilité, efficacité du
pilotage et stabilité de l’avion.

Centrage avant
• Un avion centré avant sera stable
mais difficile à manœuvrer,
• l'effet dû au braquage de la gouverne
de profondeur sera probablement
trop faible.

Centrage avant
• Le centrage avant présente un danger
au décollage et à l’atterrissage avec
une impossibilité de faire l’arrondi,

Centrage arrière
• L’avion est centré trop arrière,
• Une petite sollicitation des gouvernes
engendre une réaction excessive de
l’avion,
• Cas extrême ou l’avion décolle seul et
continue à se cabrer malgré une
action du manche à fond vers l’avant,
• Tendance à trop cabrer l'avion.
• Réduction de la stabilité longitudinale.

Centrage arrière
• Tendance aux décrochages
involontaires et même à
l'autorotation.
• Plus de difficultés pour récupérer une
autorotation lorsque le CG se déplace
en arrière de la limite approuvée
• On gardera donc une marge entre le
foyer et la limite arrière de centrage
pour que l’avion reste pilotable,

LA MASSE A VIDE
• Elle comprend:
• Tous les équipements de cabine,
• Les équipements de secours,
• Les documents de l’avion,
• L’huile moteur et la quantité de
carburant inutilisable,
• Elle est toujours indiquée dans le
manuel de vol avec la date de mise à
jour,

LA MASSE A VIDE
• Et la date de la dernière pesée,

La masse maximum au décollage
• Aussi appelée MMSD (masse maximum structurale au
décollage)
• La masse de décollage comprend la masse à
vide plus la masse embarquée.
• La masse embarquée c’est:
• Le pilote,
• Les passagers,
• Les bagages,
• La carburant,

La masse maximum au décollage
• Un avion en surcharge!!!
• Aura de mauvaises performances au
décollage ou ne décollera pas,
• Le taux de montée sera faible,
• Le vol croisière sera lent,
• La vitesse de décrochage sera augmentée,

La masse maximum à
l’atterrissage
• La masse max à l’atterrissage est égale à la
masse max au décollage moins la masse de
carburant consommé au cours du voyage

Calcul de masse et
centrage
• Le centrage se fait par
rapport à une référence,
• La référence de centrage est
une ligne choisie par le
constructeur,
• Elle peut être donnée du bord
d’attaque, du nez de l’avion ou
de la cloison pare feu,

Calcul de masse et
centrage
• Par exemple: je lis « référence de
centrage » : 1.37m en avant de la cloison
pare feu,

Calcul de masse et
centrage
• Les emplacements des charges sur l’avion
sont déterminés par rapport à cette
référence.

Calcul de masse et
centrage
• Il faut prendre en compte les valeurs
des bras de levier
• Les valeurs des masses,

Calcul de masse et
centrage
• Le pilote et son passager avant,

Calcul de masse et
centrage
• Les passagers arrière,

Calcul de masse et
centrage
• Les bagages,

Calcul de masse et
centrage
• L’essence utilisable,

Calcul de masse et
centrage
• Récapitulons,

Calcul de masse et
centrage
• Nous en déduisons:
• le bras de levier, (en divisant le total des moments
par le total des masses),
• La masse max,

Calcul de masse et
centrage
• Grâce aux valeurs calculées des
masses et bras de levier,
• nous pouvons placer le centre de
gravité sur le graphique,
• Et constater
instantanément si
le centrage est correct,

Calcul de masse et
centrage
• Emplacement
du graphique
par rapport à
l’avion,

Calcul de masse et
centrage
• Exemple fourni par la manuel de vol,

Calcul de masse et
centrage
• Le graphique

La fiche de pesée
• La masse à vide et la position du CG sont
indiquées dans la fiche de pesée et
centrage
• Elle est obligatoire pour tous vols,
• Elle comprend un exemple de chargement,
• Un graphique de limite de centrage,

Calcul de masse et
centrage
• En utilisant la masse à vide et la position du
CG,
• vous pouvez maintenant facilement
déterminer la masse finale et la position du
CG pour un avion chargé, en calculant la
masse totale et les moments.
• Ensuite, il faut vérifier s'ils sont bien dans
les limites approuvées.

Calcul de masse et
centrage
• Le décollage n’est toujours pas assuré, il
faut aussi tenir compte des performances
de l’avion, de la piste et des conditions du
jour!!

Exercice
• MMSD et MMSA: 1724kg
Masse
(kg)
Bras de levier
(m)
Moment
M x kg
Avion vide 1172.40 2.196 2574.592
Pax avant 167.00 2.045
Pax arrière 150.00 3.000
Bagages 5.00 3.627
Carburant x 0.72 139.00 2.413
TOTAUX 1633.40
341.515
450.000
18.135
335.407
3719.69
2.277

Exercice
• Quelle est la charge offerte au
décollage?
• Le centrage au décollage est
correct et la masse max n’est pas
atteinte…
• Ce centrage reste dans les
limites de l’enveloppe,
1724 kg -1633.40kg = 90.60 kg

Exercice
• Quelle est la charge offerte à
l’atterrissage?
• Elle sera fonction de la charge
offerte au décollage minorée du poids
du carburant consommé sur le trajet.
• Un contrôle du centrage à
l’atterrissage doit être fait à l’aide du
graphique.

QCM
• Le dépassement de la masse maximale autorisée
– est à proscrire car il peut entraîner un dépassement de
la résistance structurelle,
– est sans conséquence sur les performances de l’appareil,
– a pour seule conséquence d’augmenter la vitesse de
finesse max,
– a pour seule conséquence de diminuer les performances
de l’appareil,

QCM
• Dans un avion stable, en vol en palier, une petite rafale
de bas en haut produit une légère augmentation
d’incidence,
– Un moment cabreur entraîne une augmentation assiette,
– L’instabilité longitudinale doit être immédiatement corrigée au
compensateur,
– L’instabilité longitudinale devient impossible à contrôler,
– Un léger moment piqueur ramène l’avion à son assiette initiale,

QCM
• Le constructeur est tenu de fournir un exemple de calcul
de centrage. Cet exemple est présenté dans:
– Le plan de vol,
– Le carnet de route,
– Le manuel de vol,
– Le livret d’aéronef,

QCM
• Les limites de centrage de votre avion sont:
Avant 0.97m, arrière 1.20m,
vous trouvez un centrage de 1.22m
vous
– Décollez en vous attendant à trouver dure la commande de
profondeur,
– Chargez l’avion de façon différente pour reculer le centre de
gravité,
– Chargez l’avion de façon différente pour avancer le centre de
gravité,
– Décollez en vous attendant à trouver très sensible la commande
de profondeur

QCM
• Vous chargez deux passagers, comment ce changement de
masse va-t-il impacter sur la vitesse de décrochage?
– La vitesse de décrochage diminue,
– La vitesse de décrochage augmente,
– Cela dépend de la disposition de la charge supplémentaire dans
l’avion,
– Cela n’impacte pas sur la vitesse de décrochage,

QCM
• Si on ajoute à la masse à vide l’armement minimal pour
tout vol, (huile, fluides vidangeables, lot de bord
permanent, matériel de sécurité,) on obtient:
– La masse à vide équipée,
– La masse d’exploitation,
– La masse sans carburant,
– La masse de base,

QCM
• Pour calculer la masse et le centrage de votre avion, vous
prenez les valeurs à vide:
– Sur le carnet de route,
– Sur le livret d’aéronef,
– Sur le manuel de vol,
– Sur la fiche de pesée,

QCM
• La maniabilité de l’avion autour de l’axe de tangage:
– Varie avec la vitesse de l’avion,
– Dépend du chargement,
– Dépend de la capacité de l’avion à revenir à l’incidence d’origine,
– Ne dépend pas du chargement,

SYNTHESE
• Le centrage de l’avion a un lien direct
avec la sécurité du vol et il doit être
vérifié avant chaque vol
• Avant d’entreprendre un vol vous
devrez obligatoirement vérifier:
• Que les masses max sont respectées,
• Que le centrage est correct,
• Que les performances de l’avion sont
compatibles avec les aérodromes
utilisés.

PROCHAIN COURS
• anémomètre,
• PU, PN,
• autonomie,
• performances

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