CHARGEMENT & CENTRAGE

1. CHARGEMENT & CENTRAGE Version 5 – juin 2010

2. 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.

3. LIMITATIONS STRUCTURALES

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

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

6. 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).

7. Chargement 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 ? »  • la masse max. des éléments non-portants (MMENP) le constructeur spécifie : • la masse max. autorisée pour le planeur complet (MMA)

8. QUELQUES DÉFINITIONS

9. 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

10. 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.

11. CALCUL DE CHARGEMENT

12. 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

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

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

15. CUmax = MMENP – MVENP 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)

16. WBmax = MMA – (MVE + CU) 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 CNVV – juillet 2006

17. CALCUL DU CENTRAGE

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

19. 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

20. 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

21. référence - + xP xB PP PB x P somme des moments bras de levier résultant = somme des masses Méthode des moments Cas de la référence en bord d’attaque du planeur Il indique la position du centre de gravité par rapport à la référence.

22. référence + xP xB PP PB x P somme des moments bras de levier résultant = somme des masses Méthode des moments Cas de la référence en avant du planeur Il indique la position du centre de gravité par rapport à la référence.

23. CORRECTION DU CENTRAGE

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

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

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

27. Limite AR Limite AV Mtot (xcentrage- xR) LF = (xLF + xR ) 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 xR xcentrage xLF LF Mtot MVC = Mtot + LF donc : Il faut que : LF (xLF + xR ) = Mtot (xcentrage- xR)

28. CALCUL DES MASSES MAXI ET MINI DU PILOTE

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

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

31. Limite AR Limite AV Cas d’un planeur biplace On suppose que les 2 pilotes ont des masses identiques. référence xPAV x0 xPAR xAV 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+ 2xAV ) = MVE (x0- xAV) MVE (x0- xAV) d’où : 2 Pmaxi= (xPAV+ xPAR+ 2xAV )

32. 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+ 2xAV )

33. Limite AR Limite AV Cas d’un planeur biplace On suppose que les 2 pilotes ont des masses identiques. référence xPAV x0 xPAR xAV 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+ 2xAV ) = MVE (x0- xAV) MVE (x0- xAV) d’où : 2 Pmaxi= (xPAV+ xPAR+ 2xAV )

34. LA PESEE PHYSIQUE

35. 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

36. 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

37. Mise à niveau du planeur

38. 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

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

40. 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

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

42. LA FICHE DE PESEE

43. 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

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

45. Dans ce cas: * Masse maxiPilote: Pmini= = MVE (x0 - CR) MVE (x0 - Ca) (Bras levier pilote+ CR) (Bras levier pilote+ Ca) Fiche de pesée et de centrage Calcul du Xo suivant formule des moments Calcul de la Masse mini pilote: 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

46. Fin