Masse et centrage : une histoire de poids

Masse et centrage : une histoire de poids

Un avion vole grâce à la portance. Cette force s’oppose au poids pour qu’un appareil puisse décoller. Toutefois, il existe une masse au-delà de laquelle le poids devient trop important pour être contré par la portance. Si le poids est proportionnel à la masse de l’avion et de ses occupants, la portance est indépendante de la masse. Ainsi, toute surcharge doit être évitée pour voler en toute sécurité. Si la masse de chaque passager n’est pas connue sur les vols commerciaux, les compagnies utilisent une valeur de référence pour prévoir celle de chaque passager et de son bagage à main. Si ceci marche très bien sur de grands avions, l’utilisation de masses moyennes est plus dangereuse sur les commuters. C’est notamment l’une des raisons du crash du vol Air Midwest 5481, un Beechcraft 1900D, le 8 janvier 2003, au Texas. La masse moyenne par passager était alors considéré à 80 kg, moyenne datant des années 1930. Or, depuis, la masse moyenne d’une personne américaine est passée à 86 kg, rendant obsolète les valeurs de référence utilisées au moment du crash. Depuis, la FAA (Federal Aviation Administration) a recommandé aux compagnies de réévaluer les masses de référence. Ainsi Air Midwest a utilisé une masse moyenne de 91 kg par passager après cet accident.

Si un surplus de masse est problématique pour un avion, une mauvaise répartition de masse l’est encore plus, quelque soit la masse de l’appareil. Pour comprendre l’influence de la répartition de la masse, aussi appelée centrage, il faut introduire deux points caractéristiques : le centre de gravité et le foyer. Le centre de gravité est le point de l’avion où s’applique le poids, force verticale orientée vers le bas. Le foyer est le point où s’applique les variations de portance, force perpendiculaire au flux d’air orientée vers l’extrados de la voilure. Les positions relatives de ces deux points rendent compte de la stabilité longitudinale de l’avion. Un avion de ligne ou de tourisme se doit d’être stable. Pour se faire, le centre de gravité doit rester en avant du foyer. En cas d’augmentation de l’incidence de vol, la portance augmente au niveau du foyer et cette variation de force aura tendance à faire piquer le nez de l’appareil pour qu’il se retrouve de nouveau à l’horizontale. Cependant, si le centre de gravité se trouve à l’arrière du foyer à cause d’un mauvais chargement, la variation de portance fera cabrer l’avion, augmentant encore plus son incidence : l’avion n’est pas stable.

Un mauvais chargement des palettes de fret a été la cause de plusieurs accidents dont celui du vol 101 de Fine Air. Certaines palettes ne rentrant pas dans l’espace qui leur avait été assigné, les superviseurs du chargement ont décidé de décaler les palettes vers le fond du DC-8-61F, reculant ainsi le centre de gravité de l’avion-cargo. Comme ils n’ont pas averti l’équipage de ce changement, les pilotes n’ont pas refait les calculs de centrage pour s’assurer de la sécurité du vol, ce qui a causé la perte de l’appareil au décollage. En revanche, si les avions de ligne sont stables, les avions de chasse sont généralement instables car cette instabilité, contrôlée par l’ordinateur de bord pour ne pas entraîner de crash, permet d’augmenter la manœuvrabilité du chasseur de façon non négligeable.