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Devis de chargement et centrage (Weight and balance)

Phraséologie Anglaise

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1 : Limitations des poids et des moments

Tout avion possède des limites de poids imposées par la résistance de la cellule et par les performances. Ces limites sont :

  • le poids maximum au décollage,
  • éventuellement le poids maximum à l'atterrissage ; (n'est généralement pas envisagé pour les avions de tourisme)
  • le poids maximum dans chaque compartiment (passagers avants, passagers arrières, bagages ...)

Il possède également des limites pour la position de son centre de gravité, fixées par les conditions de stabilité et de maniabilité indiquées au § 6.6.

Ces limitations, indiquées dans les manuels de vol, doivent être respectées simultanément.

 

2 : Devis de chargement

Le devis de chargement est une simple addition des éléments suivants :

a) le poids à vide figurant sur le Certificat de Navigabilité (fiche de pesée) et qui comprend :

  • - le poids de l'avion et de ses équipements fixes ;
  • - le carburant non consommable ;
  • - l'huile, si l'avion a été pesé avec le plein d'huile.

b) le poids du plein d'huile (densité = 0,9), s'il n'est pas inclus dans le poids à vide ;

c) le poids de l'essence embarquée (densité = 0,72) ;

d) le poids du pilote et des passagers dans chaque compartiment (poids standard d'un adulte = 170 lbs ou 77 kgf) ;

e) le poids des bagages.

A l'intérieur de cette addition, et dans la mesure où le centrage reste dans les limites autorisées, le pilote peut adapter les valeurs respectives du chargement.

 

3 : Calculs de centrage

Les limites AVANT et ARRIERE de centrage sont fixées pour chaque avion. Elles sont définies par rapport à une référence fixe qui, pour les avions légers, est souvent la face avant de la cloison pare-feu ; la distance entre les deux limites extrêmes du centre de gravité est de l'ordre de 10 à 20 cm, suivant le type d'avion.

C'est par la méthode indiquée au § 6.1.2 que l'on peut calculer la position du centre de gravité. Toutefois ce n'est généralement pas la distance du centre de gravité à la référence qui est limitée mais, ce qui revient au même, la somme des moments de toutes les charges, c'est-à-dire le moment du poids total par rapport à la référence.

Le problème sera donc de calculer la somme des moments et de vérifier que le moment total reste à l'intérieur des limites fixées.

Les éléments du calcul sont fournis par le manuel de vol sous forme de tableaux ou d'abaques (graphiques) dont l'utilisation fait toujours l'objet d'un exemple figurant dans le manuel. Ce sont:

  • un tableau ou graphique de chargement (LOADING GRAPH) donnant les moments en fonction du poids des divers éléments du chargement ;
  • un tableau ou graphique de centrage (CENTER OF GRAVITY MOMENT ENVELOPE) donnant les limites du moment en fonction du poids total.

Un chargement ne sera correct que si le poids maximum autorisé n'est pas dépassé et simultanément si le moment obtenu est compris entre les deux limites.

Remarque :

Les unités utilisées sont généralement

  • le kgf ou la livre (pound) pour les poids ;
  • le kg.m ou la (livre x pouce)(lb.in) pour les moments.

Dans ce dernier cas, les moments sont souvent divisés par 1000 pour éviter la manipulation de grands nombres.

 

4 : Exemple de calculs


4.1 : Extraits du manuel d'un morane - Rallye 880 B

TABLE 1 Poids et moments de la charge utile
Les moments sont calculés par rapport à la face AV de la cloison pare-feu et en mètres.kgf

 

CARBURANT
2 réservoirs de 52 l. dans les ailes
Litres
Poids(kgf)
Moment
10
7,2
7,68
20
14,4
15,36
30
21,6
23,05
40
28,8
30,73
50
36,0
38,41
60
43,2
46,09
70
50,4
53,77
80
57,6
61,46
90
64,8
69,14
100
72,0
76,82
104
75,0
80,02

 

HUILE
Litres
Poids(kgf)
Moment
1
0,9
- 0,5
2
1,8
- 1,0
3
2,7
- 1,5
4
3,6
- 2,0
5
4,5
- 2,5

 

OCCUPANTS ou BAGAGES sur les SIÈGES
SIÈGES AV
SIÈGES AR
Poids
Moment
Poids
Moment
50
47,35 10 17,77
60
56,82 20 35,54
70
66,29 30 53,31
80
75,76 40 71,08
90
85,23 50 88,85
100
94,70 60 106,62
110
104,17 70 124,39
120
113,64 80 142,16
130
123,11 90 159,93
140
132,58 100 177,70
150
142,05 110 195,47
160
151,52    
170
160,99    
180
170,46    
200
189,40    

NOTE: Le siège AR. peut être occupé par 2 personnes à condition que:

  • le poids total ne dépasse pas 110 kg
  • le siège soit équipé de 2 ceintures
  • le centrage et le poids restent dans les limites autorisées.

 

EXEMPLE DE CALCUL DE CHARGEMENT

 

 
Poids (Kgf)
Moment (m.Kgf)
Poids à vide .......................
(voir fiche de pesée)
Huile ................................. 4,5 -2,5
Carburant .......................... 75 80,02
Pilote et passager AV......... 150 142,05
Passager AR .................... 70 124,39
Bagages sur siège AR 10 17,77
  ............... ...............
Total au décollage    
Consommation de carburant    
prévue pour le vol ...............    
  ............... ...............
Total à l'atterrissage............    

NOTE : Le poids maximum ainsi calculé ne doit pas dépasser 770 kgf et le centrage tel que le moment calculé doit se trouver entre les deux limites données par la table ci-après, au poids correspondant.

TABLE 2

SOCATA
RALLYE 880 B
MANUEL DE VOL

TABLE DE CENTRAGE

 

Poids
(kgf)
Moment
minimum
(m.kgf)
Moment
maximum
(m.kgf)
Poids
(kgf)
Moment
minimum
(m.kgf)
Moment
maximum
(m.kgf)
450 390,1 466,6 620 537,5 642,9
460 398,8 477,0 630 546,2 653,3
470 407,5 487,4 640 554,9 663,7
480 416,2 497,8 650 563,6 674,1
490 424,8 508,1 660 572,2 684,4
500 433,5 518,5 670 580,9 694,8
510 442,2 528,9 680 589,6 705,2
520 450,8 539,2 690 598,2 715,5
530 459,5 549,6 700 606,9 725,9
540 468,2 559,9 710 615,6 736,3
560 485,5 580,7 720 624,2 746,6
570 494,2 591,1 730 632,9 757,0
580 502,9 601,5 740 641,6 767,4
590 511,5 611,8 750 650,2 777,8
600 520,2 622,2 760 658,9 788,1
610 528,9 632,6 770 667,6 798,5

 

4.2 : Problème

Vérifier si cet avion peut décoller dans les conditions suivantes :

  • Poids à vide (C.N) : 455 kgf
  • Moment à vide (C.N) : 405 kgf.m
  • Huile : 5 l
  • Essence :100 l
  • Pilote + Pass. av. :140 kgf
  • Pass. arr.: 70 kgf
  • Bagages : 40 kgf

a) VERIFICATION de la charge sur le siège arrière : 70 + 40 = 110 kgf. (ok).

b) CALCULS DES MOMENTS :
Les données et la table 1 nous permettent de déterminer les moments, au besoin par interpolation entre deux valeurs de la table.

On dresse donc le tableau suivant :

     

    Chargement Masses Moments
    Avion vide
    Huile (1)
    Essence
    Pilote + Passager AV
    Passager ARR. + bag.(70+40)
    455
    4,5
    72
    140
    110
    405,00
    - 2,50
    76,82
    132,58
    195,47
    TOTAUX
    781,5
    807,37

c) VERIFICATION : le chargement n'est pas correct. Il y a, à la fois surcharge (781,5 > 770 kg) et excès de centrage arrière.

d) CORRECTION : les 100 litres d'essence sont absolument nécessaires pour le trajet envisagé. Il faut donc abandonner une partie des bagages. Nous enlevons donc 15 kg de bagages, que nous soustrayons, de même que le moment correspondant, du total :

  •  

       

      Totaux précédents 781,5 807,37
      Bagages à retirer - 15,0 - 26,65
      Nouveaux TOTAUX 766,5 780,72

e) VERIFICATIONS : Par interpolation dans la table 2, on détermine les moments limites correspondant à un poids total de 766,5 kg, soit 664,54 et 794,86 kgm. On a maintenant respecté toutes les limitations :

  • Poids total : 766,5 < 770 kg.(OK)
  • Moment : 664,54 < 780,72 < 794,86 (OK)

f) VERIFICATION POUR L'ATTERRISSAGE, après consommation de 80 litres d'essence

     

    Totaux au décollage
    Consommation (80 l)
    (à retirer)
    766,5
    - 57,6
    780,72
    - 61,46
    TOTAUX à l'atterrissage 708,9 719,26

On vérifie, comme ci-dessus : 614,65 < 719,26 < 735,16 (OK)

 

4.3 : Extraits du manuel d'un Cessna 172

FIGURES

Problème :

Quel poids de bagages pourra-t-on emporter avec le chargement suivant ?

  • Poids à vide (C.N) : 612,9 kgf
  • Moment à vide (C.N) : 576 kgf.m
  • Pilote + Pas. AV. :150 kgf
  • Pas. AR :150 kgf
  • Plein d'essence et d'huile.

a) Détermination des charges et moments à l'aide du "Loading Graph" :

 

Chargement Masses
(lbs)
Moment
(lb.inch/1000)
Avion vide (612,9 kg et 576 kgm) (2)
Huile
Essence (39 GAL. à 6 lbs / GAL)
Pilote + Pass. AV. (150 kg)
Pas. AR. (150 kg)
1350
15
234
330
330
49,95
- 0,30
11,20
11,80
23,10
Totaux sans bagage
Maximum autorisé
2259
2300
95,75
108,50

b) Charge disponible pour les bagages : 2300 - 2259 = 41 lbs, soit 18,4 kgf, donnant un moment de 4000 lb.inch.

On obtient : Poids total : 2300 lbs et Moment total : 95,75 + 4 = 99,75 (lb.inch / 1000)

Ces valeurs sont les coordonnées d'un point qui, sur le graphique ci-dessous, se trouve à la limite supérieure de l'enveloppe autorisée. Le chargement est donc correct.

FIGURE

NB. D'autres exemples de tableaux et diagrammes sont donnés en annexes A à H

  • (1) l'huile est en avant de la cloison pare-feu, son moment est donc négatif.
  • (2) Formules de transformation : 1 kgf = 2,2 lbs et 1 kgf.m = 86,715 lb.inch.