[TUTO] Point de centrage et centre aerodynamique
Publié : ven. janv. 04, 2019 6:34 pm
Bonjour a tous,
J'ai vu à quelques modélistes se poser la même question, surtout quand l'avion a une configuration peu habituelle: mais ou il faut centrer l'avion. Bon peut être que je peux vous sortir de la doute. Dans mon métier j'ai eu souvent affaire à ce sujet , donc je vais essayer de vous expliquer ça de façon simple, car en effet ce n'est pas simple.
Je vais préparer un ficher excel pour le calcul de la position optimale du CG et CA, qui puise nous aider a tous, mais en attendant je vous donne l'explication de comment le calculer.
On a tous vu un premier vol d’avion avec des qualités de vol douteuses. Parfois on finit par chercher là où il ne faut pas. En réalité, 85% des solutions aux problèmes de qualité de vol et de stabilité se trouvent dans un bon centrage.
Le centrage est aussi important que le poids de l’avion. Le centrage a un effet direct sur la stabilité longitudinale de l’avion (tendance à piquer ou à cabrer). Parfois on trouve des modèles tellement mal centrés, que même tout le débattement de l’élévateur ne suffit pas. On ne doit JAMAIS voler un avion sans être sûr de son centrage.
1. Rappelle de concepts aérodynamiques
- Centre de Gravité : Le CG est le point où l’avion est en équilibre quand il est soumis uniquement à son poids. C’est également le point autour duquel l’avion va tourner autour de ses 3 axes (tangage, roulis, lacet), sur l’action des commandes de vol.
- Centre Aérodynamique : Le CA est le point où toutes les forces aérodynamiques d’un composant de l’avion (Aile, Stabilisateur, etc) se concentrent sans générer de moment additionnel en cas de changement d’angle d’attaque. En réalité, chaque centimètre carré de surface exposée au vent génère des efforts. La totalité de ces efforts peut être représentée par l’application de la somme de tous les efforts au Centre Aérodynamique. En général, pour la voilure et les surfaces de stabilisation, le CA se trouve à 25% de la corde moyenne.
- Point Neutre : Le PN est le centre aérodynamique global de l’avion (CA.ailes + CA.fuselage + CA.stab). Le point neutre est la limite à ne JAMAIS dépasser quand on recule le CG de l’avion. Il est important pour déterminer la stabilité totale de l’avion. Par exemple, ce point se trouve légèrement derrière la voilure, pour un avion conventionnel.
- Marge statique : La MS est la distance entre le CG et le Point Neutre, en pourcentage de la corde moyenne de l’aile "c". C’est un très bon indicateur pour connaitre la stabilité de l’avion. Elle est en général au minimum égale à 5% de la Corde Moyenne Aérodynamique (définie plus bas).
- Coefficient de portance : Le Cz est le coefficient adimensionnel qui nous permet d’évaluer les caractéristiques de portance d’un profil d’aile.
2. Corde Moyenne Aérodynamique - CMA
La corde d’une aile est définie comme la distance entre le bord d’attaque de l’aile et le bord de fuite. Il est facile de connaitre cette valeur dans le cas d’une aile droite (sans angle de flèche), car la corde est constante le long de la voilure. Mais l’opération se complique quand l’aile a un angle de flèche et des longueurs différentes à l’emplanture et en bout d’aile. Deux méthodes existent pour le calcul de la corde : méthode graphique ou par formule mathématique.
•Méthode graphique :
1. Tracer la forme de la voilure avec les vraies distances et angles (on peut utiliser un logiciel de design ou tracer à la main sur un papier).
2. A l’emplanture, reporter la corde du bout d’aile. Au bout d’aile, reporter la corde de l’emplanture.
3. Relier les extrémités des deux prolongations faites à l’étape 2.
4. Relier la moitié de la corde de l’emplanture, et la moitié de la corde de bout d’aile (ligne bleu).
J'ai vu à quelques modélistes se poser la même question, surtout quand l'avion a une configuration peu habituelle: mais ou il faut centrer l'avion. Bon peut être que je peux vous sortir de la doute. Dans mon métier j'ai eu souvent affaire à ce sujet , donc je vais essayer de vous expliquer ça de façon simple, car en effet ce n'est pas simple.
Je vais préparer un ficher excel pour le calcul de la position optimale du CG et CA, qui puise nous aider a tous, mais en attendant je vous donne l'explication de comment le calculer.
On a tous vu un premier vol d’avion avec des qualités de vol douteuses. Parfois on finit par chercher là où il ne faut pas. En réalité, 85% des solutions aux problèmes de qualité de vol et de stabilité se trouvent dans un bon centrage.
Le centrage est aussi important que le poids de l’avion. Le centrage a un effet direct sur la stabilité longitudinale de l’avion (tendance à piquer ou à cabrer). Parfois on trouve des modèles tellement mal centrés, que même tout le débattement de l’élévateur ne suffit pas. On ne doit JAMAIS voler un avion sans être sûr de son centrage.
1. Rappelle de concepts aérodynamiques
- Centre de Gravité : Le CG est le point où l’avion est en équilibre quand il est soumis uniquement à son poids. C’est également le point autour duquel l’avion va tourner autour de ses 3 axes (tangage, roulis, lacet), sur l’action des commandes de vol.
- Centre Aérodynamique : Le CA est le point où toutes les forces aérodynamiques d’un composant de l’avion (Aile, Stabilisateur, etc) se concentrent sans générer de moment additionnel en cas de changement d’angle d’attaque. En réalité, chaque centimètre carré de surface exposée au vent génère des efforts. La totalité de ces efforts peut être représentée par l’application de la somme de tous les efforts au Centre Aérodynamique. En général, pour la voilure et les surfaces de stabilisation, le CA se trouve à 25% de la corde moyenne.
- Point Neutre : Le PN est le centre aérodynamique global de l’avion (CA.ailes + CA.fuselage + CA.stab). Le point neutre est la limite à ne JAMAIS dépasser quand on recule le CG de l’avion. Il est important pour déterminer la stabilité totale de l’avion. Par exemple, ce point se trouve légèrement derrière la voilure, pour un avion conventionnel.
- Marge statique : La MS est la distance entre le CG et le Point Neutre, en pourcentage de la corde moyenne de l’aile "c". C’est un très bon indicateur pour connaitre la stabilité de l’avion. Elle est en général au minimum égale à 5% de la Corde Moyenne Aérodynamique (définie plus bas).
- Coefficient de portance : Le Cz est le coefficient adimensionnel qui nous permet d’évaluer les caractéristiques de portance d’un profil d’aile.
2. Corde Moyenne Aérodynamique - CMA
La corde d’une aile est définie comme la distance entre le bord d’attaque de l’aile et le bord de fuite. Il est facile de connaitre cette valeur dans le cas d’une aile droite (sans angle de flèche), car la corde est constante le long de la voilure. Mais l’opération se complique quand l’aile a un angle de flèche et des longueurs différentes à l’emplanture et en bout d’aile. Deux méthodes existent pour le calcul de la corde : méthode graphique ou par formule mathématique.
•Méthode graphique :
1. Tracer la forme de la voilure avec les vraies distances et angles (on peut utiliser un logiciel de design ou tracer à la main sur un papier).
2. A l’emplanture, reporter la corde du bout d’aile. Au bout d’aile, reporter la corde de l’emplanture.
3. Relier les extrémités des deux prolongations faites à l’étape 2.
4. Relier la moitié de la corde de l’emplanture, et la moitié de la corde de bout d’aile (ligne bleu).