Le facteur de charge

Le facteur de charge

Le facteur de charge ( ou n) exprime le rapport du poids apparent (portance à un moment donné) sur le poids (portance en vol en palier). Il traduit l'effort appliqué à l'aile : plus il est grand, plus l'aile supporte un effort important. La plupart des avions légers peuvent supporter des facteurs de charge allant de +4 à -2. Les valeurs limites sont indiquées dans le manuel de vol.

Soit P le vecteur poids et Pa le vecteur poids apparent, nous avons :

Facteur de charge: Portance / Poids de l'avion

n = ||Pa || / ||P||

Sensations ressenties par le pilote et ses passagers

Facteur de charge	Sensations
< 0	Sensation d'être lourd
proche de 0	Sensation d'apesanteur
> 1	Sensation d'être projeté vers le haut

Lorsque l'appareil pique, un afflux de sang dans le cerveau fait involontairement baisser les paupières : c'est le "voile rouge". Au contraire, lors du "voile noir", le sang ne peut plus circuler vers le haut du corps et irriguer le cerveau mais va s'accumuler dans les pieds.

Quelques valeurs du facteur de charge en fonction de l'inclinaison

Dans le cas d'un virage à 60°, le facteur de charge est égal à 1 / cos(60) =1 / 0.5 =2.

 

Inclinaison	Facteur de charge	Rapport portance / poids	Augmentation de la portance	Exemple (g = 10 m/s/s) Portance = masse * accélération de la pesanteur (g)
0°	1	La portance est égale au poids, l'inclinaison est nulle	0%	Pour un avion de masse de 1000 kg : Portance = 1000 (kg) * 10 (3/s/s) = 100 N (newton)
30°	1.15		15%
45°	1.4		40%
60°	2	La portance vaut 2 fois le poids de l'avion. Les efforts subis par la structure de l'avion sont deux fois plus importants qu'a inclinaison nulle. Le pilote à la sensation de peser 2 fois plus lours	100%	Pour un avion de masse de 1000 kg : Portance = 10 000 (N) * 2 = 20 000 N En virage à 60°, les masses portantes doivent supporter les efforts que nécessiterait le vol en ligne droite d'un avion de poids égal à 20 000 N, soit une masse de 2 000 kg (2 tonnes) !

Lorsque l'inclinaison augmente, le facteur de charge augmente

En ligne droite

En virage ou en évolution

Le pilote peut parfois ressentir une impression de léger "tassement". Elle est due à l'apparition d'une accélération qui s'ajoute à l'accélération de la pesanteur. Le poids du pilote n'augmente pas,il y a apparition d'une force, dite "force d'inertie". Cette force va s'ajouter au poids pour donner une force dirigée vers le bas de l'avion, plus importante que le poids. Pour que le vol soit possible, la portance doit être "égale et opposée" à cette force :

Facteur de charge : portance en virage / poids

Dans un virage en palier (sans monter ni descendre) et à vitesse constante, le facteur de charge augmentera avec l'inclinaison du virage. Par exemple, une inclinaison de 60° correspond à un facteur de charge égal à 2G (autrement dit, on a l'impression de peser 2 fois son poids).

Dans le cas d'un changement rapide de trajectoire dans le plan vertical (ressource), le facteur de charge est d'autant plus important que la vitesse de l'avion est grande et que le rayon de courbure de la trajectoire est petit.

La vitesse de décrochage augmente avec le facteur de charge.

Par convention, un avion subit un facteur de charge positif quand la portance est orientée dans le sens intrados-extrados, et négatif dans le sens contraire. Par exemple, en vol rectiligne stabilisé sur le dos, le facteur de charge vaut -1.

Facteurs de charges limites de l'avion

La plupart des avions légers peuvent supporter des facteurs de charge allant de +3,8 à -1,5. Les avions de voltige sont certifiés pour des facteurs de charge allant de +6 à -4.

Le pilote peut connaitre les facteurs de charge limites de son avion dans le manuel de vol, section 2 - Limitations.

Facteur de charge et vitesse de décrochage

Lorsque le facteur de charge augmente, la portance et la vitesse de décrochage augmentent également. Par exemple, lorsque l'inclinaison augmente, le facteur de charge augmente (voir plus haut) donc la vitesse de décrochage également.

La vitesse de décrochage évolue selon la racine carrée du facteur de charge. Par exemple, un avion qui décroche à 100 km/h sous 1g, décrochera vers 200 km/h c'est-à-dire à sa vitesse de croisière s'il est soumis à un facteur de charge de 4g (ce facteur de charge peut être obtenu en effectuant un un virage serré à 75° d'inclinaison ou en faisant une bonne ressource après un piqué). Eviter le virage serré au-dessus de la maison des amis !

Exemple (à adapter avec son propre manuel de vol) :

Facteur de charge	Inclinaison	Augmentationde la vitesse de décrochage	Vitesse dedécrochage
			Volets rentrés	Volets en position décollage	Volets en position attérrissage
1	0°	+ 0%	58 kt	54 kt	50 kt
1,15	30°	+ 10%	62 kt	58 kt	54 kt
1,4	45°	+ 20%	69 kt	65 kt	59 kt
2	60°	+ 40%	81 kt	76 kt	70 kt