Masse et Centrage d’un avion (Jour 30 – 2/2)

Masse et Centrage d'un avion (Jour 30)

Après avoir calculé le « Bilan Carburant », nous allons déterminer la masse totale et le centre de gravité de l’avion grâce au calcul de « Masse et Centrage ».

Masse de l’avion

En ce qui concerne l’avion, nous trouverons les informations nécessaires dans deux documents : le Manuel de Vol et la « Fiche de Pesée ». Ce dernier, qu’on appelle aussi rapport de pesée est établie à chaque fois qu’un changement sur l’aéronef peut modifier son poids à vide. Changement d’instruments, entretien, …

Limitation de l’avion dans le Manuel de Vol

Pour l’exercice nous prendrons le Manuel de Vol du F-GNNI. Nous pouvons trouver, dans la section « Limitations », les Masses Maximales Autorisées :

  • au décollage : 900 Kg (Catégorie U et N)
  • à l’atterrissage : 900 Kg (Catégorie U et N)

Sur certains avions la masse autorisée à l’atterrissage peut être inférieure à celle du décollage. Afin de réduire l’effort au moment du touché sur la structure de l’appareil. Dans le cas de notre DR400 les deux masses sont identiques.

Fiche de Peseé d'un avion DR400

Fiche de Peseé d’un avion DR400

Fiche de pesée d’un aéronef

Pour pouvoir établir la « Masse et Centrage » d’un aéronef avant une navigation, nous devons connaître plusieurs aspects de celui-ci.

La première chose à savoir est la masse à vide de l’avion, c’est à dire sans carburant mais avec l’huile. Une nouvelle fiche de pesée est établie lorsqu’une modification sur l’avion pouvant altérer sa masse est faite. Dans notre cas la masse à vide du DR400 est de 566 Kg.

Ensuite nous devons connaître les « Bras de Levier » pour chaque masse que nous relèverons (poids du pilote, bagages, carburant…). En mécanique, le bras de levier est la distance entre l’endroit où on applique une force et l’axe de rotation. Par exemple, sur les vieilles balances, le bras de levier est la distance entre le plateau où l’on pose les poids et l’axe de rotation du bras qui maintient le plateau.

Dans le cas d’un avion le Bras de levier est une distance en mètre pour chaque masse relevée, exprimée depuis le point de « référence de centrage ». Le point de référence de centrage est aussi noté dans la fiche de pesée. Dans notre cas c’est le bord d’attaque de l’aile.

Calcul de la Masse et Centrage

La « Masse et Centrage » servent à déterminer le centre de gravité sur l’axe longitudinale de l’avion depuis le « référence de centrage ». Ils se calculent dans un même tableau comme ci-dessous :

Total avec Carburant 830 0,46 384,45
Total sans Carburant 801 0,44 351,97
 Masses
(kg)
Bras de Levier
(distance en mètre)
Moments
(mètre x kg)
Avion 566 0,342 193,57
Places avants 160 0,41 65,6
Places arrières 70 1,19 23,3
Bagages 5 1,9 9,5
Carburant 29 1,12 32,48

Afin de vérifier le centrage dans toutes les configurations, ce tableau doit être fait avec et sans carburant.

Masses (kg)

Nous noterons les poids en Kilogrammes pour chaque relevé. Ceci nous permettra de s’assurer que nous ne dépassons pas la Masse Maximale Autorisée.

L’ « Avion » correspond à la masse à vide relevée dans la fiche de pesée.
Pour les « Places Avants », nous combinons le poids de Romain (pilote) et Marc (instructeur). On prendra mon poids pour les « Places Arrières »Attention il ne faut pas oublier de majorer le poids pour les vêtements et accessoires. Si je garde mes bagages à côté de moi, je dois les rentrer dans « Places Arrières » et non dans « Bagages ».
Justement « Bagage » représente le coffre où l’on met les affaires dont on n’a pas besoin pendant le vol.
Pour ce qui est du « Carburant », nous utilisons du AVGAS 100LL qui a une densité de 0,72. Donc d’après les 40 litres que nous avons déterminés dans le Bilan Carburant, cela représente 29 kg.

Bras de Levier (distance en mètre)

C’est donc la distance entre le point de référence de centrage et l’endroit où la masse est mesurée (plus exactement où la force de cette masse est exercée). Toutes ces informations se trouvent dans la fiche de pesée.

Dans notre cas, on peut voir que le centre de gravité de l’avion à vide est à 34,2 centimètres du « référence de centrage ». Les fauteuils avant sont à 41 centimètres. Le porte bagage est à 1,9 mètres.

Bras de Levier Général de L’avion

Les bras de levier ne peuvent pas s’additionner. Pour obtenir le « bras de levier général de l’avion », nous divisons la somme des moments par la masse totale. Ce qui nous donnera le nouveau centre de gravité.

Moments (mètre x kg)

En mécanique, le moment d’une force détermine sa tendance (intensité) à faire tourner un système autour de son axe de rotation. Dans notre cas, nous simplifions l’opération en multipliant le bras de levier par la masse.

Nous ferons ensuite la sommes des moments pour calculer le « bras de levier général ».

Graphique Masse et Centrage

Graphique de Masse et Centrage de l’avion DR400 F-GNNI

Graphique Masse et Centrage

Maintenant que nous avons toutes les informations nécessaires, nous allons les reporter dans le graphique suivant pour s’assurer que nous restons dans les limites du constructeur. Cela nous permettra aussi de déterminer si le centrage a une tendance plutôt avant ou arrière.

La ligne du haut représente la masse maximum autorisée.
La ligne verticale gauche est la limite du centrage avant, à l’opposé la ligne de droite correspond à la limite du centrage arrière.
L’oblique indique la résistance structurelle de la roulette de nez qui est plus fragile que le reste de la structure de l’avion.

Nous plaçons donc un premier point avec carburant à x : 0,46 et y : 830 et un deuxième point sans carburant x : 0,44 et y : 801. Si l’un de ces points sort de la zone, le vol ne peut être effectué en l’état. Il faut prendre moins de bagages, moins de passagers ou moins de carburant. Si quelconque modification est faite, nous devons refaire l’intégralité du calcul Masse et Centrage.

Centrage avant de l’avion

Voici les points à retenir lorsque le centrage est trop en avant :

  • Il y a plus d’effort sur la roulette de nez
  • Au décollage, il est plus difficile de lever le nez de l’appareil
  • En vol, le bras de levier par rapport à la gouverne de profondeur est plus grand, donc plus stable. Cependant l’avion est moins maniable
  • L’aéronef consomme plus dans cette configuration

Centrage arrière de l’avion

Dans le cas d’une configuration de centrage arrière :

  • L’avion est plus maniable
  • Il est moins stable car le bras de levier vis-à-vis de la gouverne de profondeur est plus court.
  • Il consomme moins

Conclusion

Voilà pour ce qui est du « Bilan Carburant » et du « Masse et Centrage ». Nous devrons préparer ces documents avant chaque navigation et les avoir à bord avec nous. Ils peuvent être demandés en cas de contrôle.

Coût total

  • Solde précédent : 4027,57€
  • Total : 4027,57€

Heures totales de vol : 21h22 min.
Atterrissage total : 69

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