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Le facteur de charge
Définition
Le facteur de charge est une mesure de l'effort exercé sur la structure de l'aéronef. Il se définit comme le rapport entre la charge totale que supporte la structure de l'appareil et le poids réel de ce dernier.
Soit P le poids de l'avion. Le facteur de charge noté F est par définition :
Le nombre obtenu est sans unité mais il s’exprime parfois en g.
Un avion subit un facteur de charge positif lorsque la portance est dirigée vers le haut, c'est-à-dire vers le « toit » de l’avion, et un facteur de charge négatif lorsqu'elle est dirigée vers le bas. Par exemple, en vol rectiligne stabilisé sur le dos, le facteur de charge est de -1.
La plupart des avions légers peuvent tolérer des facteurs de charge compris entre +4 et -2. Les avions de voltige, quant à eux, sont certifiés pour des facteurs de charge allant de +6 à -4. Ces valeurs représentent des limites, indiquées dans le manuel de vol de chaque avion. Dépasser ces limites peut entraîner des déformations permanentes de la structure de l'avion ou la rupture de pièces essentielles, comme le longeron.
Le pilote et ses passagers ressentent le même facteur de charge que l’avion lors des manœuvres.
- Facteur de charge supérieur à 1 : sensation d'écrasement
- Facteur de charge proche de 0 : sensation d'apesanteur
- Facteur de charge négatif : sensation d'être projeté vers le haut
Facteur de charge et vitesse de décrochage
La vitesse de décrochage varie en fonction de la racine carrée du facteur de charge. Par exemple, un avion qui décroche à 100 km/h sous 1g décrochera à environ 200 km/h sous 4g.
Facteur de charge en vol horizontal
En vol horizontal, la portance équilibre le poids de l'avion, donc le facteur de charge est de 1.
Facteur de charge en montée / descente
En montée ou en descente, la portance est inférieure au poids de l'avion, donc le facteur de charge est inférieur à 1.
Facteur de charge en virage
En virage, la portance doit augmenter pour maintenir l'avion en vol horizontal. Le facteur de charge augmente avec l'inclinaison.
Soit α l'inclinaison de l'avion en virage. Le facteur de charge noté F est donné par la relation suivante :
Par exemple, lors d'un virage avec une inclinaison de 60°, le facteur de charge est de 2 : la structure de l'avion doit supporter deux fois le poids de l'avion, et les occupants ressentent une force équivalente à deux fois leur poids.
Facteur de charge en manœuvre brusque
Lorsqu'un avion effectue une manœuvre rapide dans le plan vertical, le facteur de charge dépend de la vitesse de l'avion et du rayon de courbure de la trajectoire. Plus la vitesse est élevée et le rayon de courbure petit, plus le facteur de charge sera important.