CHARGEMENT & CENTRAGE Version 5 Version 5 – juin 2010.
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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