Aéronefs : principes des calculs de masse et centrage, restrictions
Il est impératif que tous les pilotes comprennent les principes de base de la détermination de la masse et du centrage. Les méthodes de calcul suivantes peuvent être appliquées à tout objet ou véhicule pour lequel les informations de masse et centrage sont essentielles.
En déterminant le poids de l'avion vide et en ajoutant le poids de tout ce qui est chargé sur l'avion, un poids total peut être déterminé - un concept simple. Un problème plus important, en particulier si les principes de base de la masse et du centrage ne sont pas compris, est de répartir cette masse de manière à ce que toute la masse de l'avion chargé soit équilibrée autour d'un point (CG) qui doit être situé dans des limites spécifiées.
Le point auquel un aéronef s'équilibre peut être déterminé en localisant le CG, qui est, comme indiqué dans les définitions des termes, le point imaginaire auquel tout le poids est concentré. Pour fournir l'équilibre nécessaire entre la stabilité longitudinale et le contrôle de la profondeur, le CG est généralement situé légèrement en avant du centre de la portance. Cette condition de chargement provoque une tendance à piquer en vol, ce qui est souhaitable lors d'un vol à un AOA élevé et à des vitesses lentes.
Comme mentionné précédemment, une zone de sécurité dans laquelle le point d'équilibre (CG) doit tomber est appelée la plage CG. Les extrémités de la plage sont appelées limites de CG avant et limites de CG arrière. Ces limites sont généralement spécifiées en pouces, le long de l'axe longitudinal de l'avion, mesurées à partir d'un point de référence appelé référence de référence. La référence est un point arbitraire, établi par les concepteurs d'aéronefs, dont l'emplacement peut varier d'un aéronef à l'autre.
La distance entre la référence et tout composant ou tout objet chargé sur l'avion s'appelle le bras. Lorsque l'objet ou le composant est situé à l'arrière de la référence, il est mesuré en pouces positifs ; s'il est situé en avant de la référence, il est mesuré en pouces négatifs ou en pouces négatifs. L'emplacement de l'objet ou de la pièce est souvent appelé la station. Si le poids d'un objet ou d'un composant est multiplié par la distance à la référence (bras), le produit est le moment. Le moment est la mesure de la force gravitationnelle qui provoque une tendance du poids à tourner autour d'un point ou d'un axe et est exprimé en pouces-livres (in-lb).
Pour illustrer, supposons qu'un poids de 50 livres soit placé sur la planche à une station ou à un point situé à 100 pouces du point de référence. La force vers le bas du poids peut être déterminée en multipliant 50 livres par 100 pouces, ce qui produit un moment de 5 000 pouces-livres.
Pour établir un équilibre, un total de 5 000 po-lb doit être appliqué à l'autre extrémité de la planche. Toute combinaison de poids et de distance qui, une fois multipliée, produit un moment de 5 000 lb équilibrera la planche. Par exemple (illustré sur la figure), si un poids de 100 livres est placé à un point (station) à 25 pouces de la référence, et un autre poids de 50 livres est placé à un point (station) à 50 pouces de la référence, la somme du produit des deux poids et de leurs distances totalisent un moment de 5 000 po-lb, ce qui équilibrera la planche.
Restrictions de poids et d'équilibre
Les restrictions de masse et de centrage d'un aéronef doivent être suivies de près. Les conditions de chargement et la masse à vide d'un aéronef particulier peuvent différer de celles figurant dans l'AFM/POH car des modifications ou des changements d'équipement peuvent avoir été apportés. Les problèmes de chargement des échantillons dans l'AFM/POH sont fournis à titre indicatif uniquement ; par conséquent, chaque aéronef doit être traité séparément. Bien qu'un aéronef soit certifié pour une masse brute maximale au décollage spécifiée, il peut ne pas décoller en toute sécurité à cette masse dans toutes les conditions. Les conditions qui affectent les performances de décollage et de montée, telles que les altitudes élevées, les températures élevées et une humidité élevée (altitudes à haute densité), peuvent nécessiter une réduction de poids avant la tentative de vol. D'autres facteurs à prendre en compte lors du calcul de la répartition de la masse et du centrage avant le décollage sont la longueur de la piste, la surface de la piste, la pente de la piste, le vent de surface et la présence d'obstacles. Ces facteurs peuvent nécessiter une réduction ou une redistribution du poids avant le vol.
Certains aéronefs sont conçus de telle sorte qu'il est difficile de les charger d'une manière qui place le CG hors limites. Il s'agit généralement de petits aéronefs dont les sièges, le carburant et les bagages sont situés près de la limite de centrage. Les pilotes doivent être conscients que, bien que dans les limites de CG, ces avions peuvent être surchargés de poids. D'autres aéronefs peuvent être chargés de telle manière qu'ils seront hors des limites de CG même si la charge utile n'a pas été dépassée. En raison des effets d'un déséquilibre ou d'un surpoids, un pilote doit toujours s'assurer qu'un avion est correctement chargé.
