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accéleration, facteur de charge.

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oliv777300
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accéleration, facteur de charge.

Message  oliv777300 le Dim 16 Sep 2012 - 17:59

Bonjour,
J'entend fréquemment parler de facteur de charge, noté n, qui est d'après le manuel PPL, le rapport portance/poids. Je pensais que c'était la même chose que les g dont on parle en voltige par exemple, mais j'ai une situation qui me déstabilise. Quand on pousse sèchement sur le manche, on peut se prendre des g négatifs (si on y va franchement) pourtant ni la portance ni le poids ne peut être négatif, donc le rapport portance/poids ne peut pas l'être. Je me suis donc dit que c'était pas le facteur de charge qui était impacté par ces actions sur les commandes. Pour le virage engagé, mon FI m'a parlé d'accélération et de g, pour la ressource.
Donc j'en viens à vous demander quelles sont les différences entre l'accélération et le facteur de charge? Quels sont les facteurs jouant sur chacune de ces forces?
Pour le facteur de charge, la mise en virage en palier stabilisé engendre une augmentation de celui-ci, car il vaut 1/cos(inclinaison). Quels sont les autres actions modifiant ces valeurs?
Merci d'avance pour vos réponses.
oliv.
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jihef
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Re: accéleration, facteur de charge.

Message  jihef le Dim 16 Sep 2012 - 18:19

Salut,

La portance peut-être négative si on pose une convention. On va dire positive si c'est vers le haut de l'avion et négative si c'est vers le bas de l'avion. C'est tout à fait cohérent. +1g en palier, 0g si on arrive à annuler la portance et -0.5g si on pousse très fort.

Précision je ne parle que de l'accélération normale, c'est à dire celle qui est dans l'axe vertical de l'avion.

Pour les termes, l'accélération est ce dont parlera le physicien, le pilote dira plutôt facteur de charge même si il s'agit dans les 2 cas du même phénomène physique. En physique l'accélération se mesure m.s-2 soit mètre par seconde par seconde (intuitivement c'est une variation de vitesse, 1m.s-2 revient à gagner 3.6 km/h chaque seconde). 1g est égal à 9.81 m.s-2 par convention. Cette accélération peut se calculer en g en divisant la valeur algébrique de la portance (+ ou -) par le poids de l'avion.

Pour ta dernière question je ne comprends pas. Si tu fais ton virage en palier le facteur de charge ne dépendra que l'inclinaison.

oliv777300
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Re: accéleration, facteur de charge.

Message  oliv777300 le Dim 16 Sep 2012 - 18:35

Merci pour ta réponse, c'est plus clair maintenant.

Pour ma dernière question, je parlais des autres facteurs pouvant modifier le facteur de charge, pas forcément dans le virage. Mais après tes explications, c'est clair, cette question n'a plus lieu d'être.
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Yoyo
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Re: accéleration, facteur de charge.

Message  Yoyo le Dim 16 Sep 2012 - 18:36

oliv777300 a écrit:J'entends fréquemment parler de facteur de charge, noté n, qui est d'après le manuel PPL, le rapport portance/poids.

Faux : c'est le rapport poids "apparent" (c'est-à-dire celui que mesurerait une "balance" en vol) et poids au sol (à l'arrêt, grandeur constante et invariable sauf régime minceur ;-)). Je rajouterai même que ce sont ces grandeurs "en projection sur un axe" d'un repère orthonormé, mais là je sens que je vais perdre beaucoup de monde ;-).

oliv777300 a écrit:Je pensais que c'était la même chose que les g dont on parle en voltige par exemple,

Quand on dit qu'on fait du "zero G" (comme JAscotte a fait), cela signifie que n = 0 et que le poids apparent est donc n * (poids au sol) = 0 Newton (apesanteur). Facteur de charge n et le nombre de g sont donc liés.

oliv777300 a écrit:Quand on pousse sèchement sur le manche, on peut se prendre des g négatifs (si on y va franchement)

Ca veut tout simplement dire que le poids apparent n'est pas dirigé vers le bas, mais vers le haut (est-ce que tu as déjà entendu parler de vecteur ? Du vecteur force ? De projection d'un vecteur sur un repère ?)

oliv777300 a écrit:Je me suis donc dit que c'était pas le facteur de charge qui était impacté par ces actions sur les commandes.

Ben si... facteur de charge ou nombre de g, c'est la même chose. Si tu reçois "2g", cela signifie que ton accélération vaut 2g (à cet instant) et que ton facteur de charge vaut 2.

oliv777300 a écrit:Quels sont les facteurs jouant sur chacune de ces forces?

Que ce soit sur n ou sur le nombre de g, les facteurs pouvant les influencer sont :
- accélération linéaire (horizontale ou verticale)
- rayon de courbure de la trajectoire lors d'un virage


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Re: accéleration, facteur de charge.

Message  oliv777300 le Dim 16 Sep 2012 - 18:52

Yoyo a écrit:
oliv777300 a écrit:J'entends fréquemment parler de facteur de charge, noté n, qui est d'après le manuel PPL, le rapport portance/poids.

Faux : c'est le rapport poids "apparent" (c'est-à-dire celui que mesurerait une "balance" en vol) et poids au sol (à l'arrêt, grandeur constante et invariable sauf régime minceur ;-)). Je rajouterai même que ce sont ces grandeurs "en projection sur un axe" d'un repère orthonormé, mais là je sens que je vais perdre beaucoup de monde ;-).
J'ai bien compris la première partie. Par contre tu m'as perdu sur la deuxième, mais je veux bien que tu m'expliques si c'est pas trop compliqué pour un nouveau 1ere S x)

Yoyo a écrit:
oliv777300 a écrit:Je pensais que c'était la même chose que les g dont on parle en voltige par exemple,

Un facteur de charge n'a pas d'"unité". Les "g" si. Quand on dit qu'on fait du "zero G" (comme JAscotte a fait), cela signifie que n = 0 et que le poids apparent est donc n * (poids au sol) = 0 Newton (apesanteur). Facteur de charge n et le nombre de g sont donc liés.
Donc si j'ai bien compris, g = n * (poids au sol), c'est ça?

Yoyo a écrit:
oliv777300 a écrit:Quand on pousse sèchement sur le manche, on peut se prendre des g négatifs (si on y va franchement)

Ca veut tout simplement dire que le poids apparent n'est pas dirigé vers le bas, mais vers le haut (est-ce que tu as déjà entendu parler de vecteur ? Du vecteur force ? De projection d'un vecteur sur un repère ?)

D'accord, là j'ai bien compris, on a fait en partie les vecteurs et vecteurs force l'année dernière. J'ai mis un peu de temps à comprendre que le poids apparent pouvait être dirigé vers le haut. Pourquoi il se dirige vers le haut comme ça? l'inertie?

Yoyo a écrit:
oliv777300 a écrit:Quels sont les facteurs jouant sur chacune de ces forces?

Que ce soit sur n ou sur le nombre de g, les facteurs pouvant les influencer sont :
- accélération linéaire (horizontale ou verticale)
- rayon de courbure de la trajectoire lors d'un virage
Ok. Mais le commun des mortels (bref tout ceux qui ne pilotent pas et qui ne sont pas physiciens) pense que la vitesse joue sur le facteur de charge dans un virage. Comment leur expliquer le contraire? la formule n = 1/cos(inclinaison) ne leur parle pas vraiment à mon avis xD
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Yoyo
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Re: accéleration, facteur de charge.

Message  Yoyo le Dim 16 Sep 2012 - 19:11

oliv777300 a écrit:J'ai bien compris la première partie. Par contre tu m'as perdu sur la deuxième, mais je veux bien que tu m'expliques si c'est pas trop compliqué pour un nouveau 1ere S x)

Si j'avais un tableau, oui, mais là juste avec de l'écriture, c'est assez difficile... :-(.

oliv777300 a écrit:Donc si j'ai bien compris, g = n * (poids au sol), c'est ça?

Non. C'est plutôt "Poids apparent" = "nombre de g" * "poids au sol" = n * "poids au sol".

g est un nombre invariable, ayant la même unité qu'une accélération, et vaut 9.81 m.s-2. Ce qu'on compte, c'est le "nombre de g", c'est à dire combien de fois on "encaisse" cette valeur : prendre "2g", ça signifie que ton accélération a été, pendant un instant, 2*9.81 m.s-2.

oliv777300 a écrit: J'ai mis un peu de temps à comprendre que le poids apparent pouvait être dirigé vers le haut. Pourquoi il se dirige vers le haut comme ça? l'inertie?

Yep ! Plus précisemment, une force d'inertie dirigée vers le haut (quand on pousse sur le manche), vers le bas (quand on tire) et vers l'extérieur du virage lorsqu'on fait un virage.

oliv777300 a écrit:Ok. Mais le commun des mortels (bref tout ceux qui ne pilotent pas et qui ne sont pas physiciens) pense que la vitesse joue sur le facteur de charge dans un virage. Comment leur expliquer le contraire? la formule n = 1/cos(inclinaison) ne leur parle pas vraiment à mon avis xD

Parle-leur de la force centrifuge qui te plaque vers l'extérieur dans un manège qui tourne pourtant à vitesse constante (c'est la même chose) ;-).

Yoyo

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Re: accéleration, facteur de charge.

Message  oliv777300 le Dim 16 Sep 2012 - 19:29

Yoyo a écrit:
Si j'avais un tableau, oui, mais là juste avec de l'écriture, c'est assez difficile... :-(.
Ah ok, pas de problème.

Yoyo a écrit:
Non. C'est plutôt "Poids apparent" = "nombre de g" * "poids au sol" = n * "poids au sol".

g est un nombre invariable, ayant la même unité qu'une accélération, et vaut 9.81 m.s-2. Ce qu'on compte, c'est le "nombre de g", c'est à dire combien de fois on "encaisse" cette valeur : prendre "2g", ça signifie que ton accélération a été, pendant un instant, 2*9.81 m.s-2.

D'accord. Je crois que j'ai compris. Si j'essaie de reformuler pour voir si j'ai compris, est-ce que je peux dire que n est en fait "équivalent" au nombre de g (qui est le nombre de fois qu'on subit momentanément "l'équivalent" de la pesanteur sur Terre)?

Yoyo a écrit:
Yep ! Plus précisemment, une force d'inertie dirigée vers le haut (quand on pousse sur le manche), vers le bas (quand on tire) et vers l'extérieur du virage lorsqu'on fait un virage.
Merci pour ces précisions, ça peut servir de savoir dans quel sens est dirigée la force d'intertie.

Yoyo a écrit:
Parle-leur de la force centrifuge qui te plaque vers l'extérieur dans un manège qui tourne pourtant à vitesse constante (c'est la même chose) ;-).
Mais... Ce qui fait l'effet d'une centrifugueuse, c'est aussi sa vitesse de rotation, non?
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Yoyo
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Re: accéleration, facteur de charge.

Message  Yoyo le Dim 16 Sep 2012 - 19:49

oliv777300 a écrit:

D'accord. Je crois que j'ai compris. Si j'essaie de reformuler pour voir si j'ai compris, est-ce que je peux dire que n est en fait "équivalent" au nombre de g (qui est le nombre de fois qu'on subit momentanément "l'équivalent" de la pesanteur sur Terre)?



oliv777300 a écrit:Mais... Ce qui fait l'effet d'une centrifugueuse, c'est aussi sa vitesse de rotation, non?

Tout à fait ! La norme de cette force d'inertie est égale à (masse) * (vitesse de rotation)^2 * distance par rapport à l'axe de rotation.

Et lorsqu'un objet tourne autour de qqchose, il a beau tourner à vitesse (ou vitesse de rotation) constante, son accélération n'est pas nulle ! ;-)

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Re: accéleration, facteur de charge.

Message  oliv777300 le Dim 16 Sep 2012 - 21:13

oliv777300 a écrit:Mais... Ce qui fait l'effet d'une centrifugueuse, c'est aussi sa vitesse de rotation, non?

Tout à fait ! La norme de cette force d'inertie est égale à (masse) * (vitesse de rotation)^2 * distance par rapport à l'axe de rotation.

Et lorsqu'un objet tourne autour de qqchose, il a beau tourner à vitesse (ou vitesse de rotation) constante, son accélération n'est pas nulle ! ;-)[/quote]

Mais alors, le facteur de charge subi en virage n'a pas de lien avec cette inertie? le fameux n = 1/cos(inclinaison) ne tient pas compte de la vitesse pour donner le facteur de charge subi en virage, mais n dépendrait quand même de la vitesse par cette force d'inertie, c'est ça?
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jihef
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Re: accéleration, facteur de charge.

Message  jihef le Lun 17 Sep 2012 - 17:35

oliv777300 a écrit:Mais alors, le facteur de charge subi en virage n'a pas de lien avec cette inertie ?

EDIT : Trop confus, vois plutôt la suite.

La formule donnée s'utilise dans le cas d'un mouvement de rotation dans un plan. A partir de cette formule on peut en déduire la force centripète (dirigée vers le centre du virage) qu'il faut appliquer à l'avion (par exemple) pour faire un virage avec la vitesse de rotation, le rayon et la masse donnée.
Dit autrement si tu es en virage sans t'incliner (en voiture par exemple), tu ressens cette inertie qui "pousse" vers l'extérieur du virage. Si tu suspens un fil avec un petit poids au bout il prendra un certain angle. Maintenant si tu t'incline toit même de cet angle (comme en avion) tu ne ressentiras pas cette inertie de la même façon car tu ne la sentiras que vers le bas, mais c'est bien cette inertie qui contribue, avec le poids, au "facteur de charge".
Plus rigoureusement, les efforts que tu ressens sont la combinaison de 2 phénomènes physiques différents (poids et accélération) mais qu'on ne peut pas différencier. C'est un Einstein qui disait un truc comme ça. C'est pour ça que c'est assez dur de comprendre intuitivement ce qui se passe.

oliv777300 a écrit:Le fameux n = 1/cos(inclinaison) ne tient pas compte de la vitesse pour donner le facteur de charge subi en virage, mais n dépendrait quand même de la vitesse par cette force d'inertie, c'est ça?


Avec la formule donnée plus haut tu peux calculer le facteur de charge si tu connais toutes ces valeurs :
- Masse de l'avion M
- Poids de l'avion P
- Rayon de courbure du virage (ou distance au centre du virage) R
- Vitesse de rotation de l'avion O

Ça donne : n = racine(P^2+(M*O^2*R)^2)/P. (Dans cette formule la vitesse se déduit de R et O : V = R*O.) Cette formule est assez complexe et donne le même résultat que 1/cos(inclinaison). Laquelle vaut-il mieux utiliser.

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Re: accéleration, facteur de charge.

Message  oliv777300 le Lun 17 Sep 2012 - 18:29

jihef a écrit:
oliv777300 a écrit:Mais alors, le facteur de charge subi en virage n'a pas de lien avec cette inertie ?

EDIT : Trop confus, vois plutôt la suite.

La formule donnée s'utilise dans le cas d'un mouvement de rotation dans un plan. A partir de cette formule on peut en déduire la force centripète (dirigée vers le centre du virage) qu'il faut appliquer à l'avion (par exemple) pour faire un virage avec la vitesse de rotation, le rayon et la masse donnée.
Dit autrement si tu es en virage sans t'incliner (en voiture par exemple), tu ressens cette inertie qui "pousse" vers l'extérieur du virage. Si tu suspens un fil avec un petit poids au bout il prendra un certain angle. Maintenant si tu t'incline toit même de cet angle (comme en avion) tu ne ressentiras pas cette inertie de la même façon car tu ne la sentiras que vers le bas, mais c'est bien cette inertie qui contribue, avec le poids, au "facteur de charge".
Plus rigoureusement, les efforts que tu ressens sont la combinaison de 2 phénomènes physiques différents (poids et accélération) mais qu'on ne peut pas différencier. C'est un Einstein qui disait un truc comme ça. C'est pour ça que c'est assez dur de comprendre intuitivement ce qui se passe.

oliv777300 a écrit:Le fameux n = 1/cos(inclinaison) ne tient pas compte de la vitesse pour donner le facteur de charge subi en virage, mais n dépendrait quand même de la vitesse par cette force d'inertie, c'est ça?


Avec la formule donnée plus haut tu peux calculer le facteur de charge si tu connais toutes ces valeurs :
- Masse de l'avion M
- Poids de l'avion P
- Rayon de courbure du virage (ou distance au centre du virage) R
- Vitesse de rotation de l'avion O

Ça donne : n = racine(P^2+(M*O^2*R)^2)/P. (Dans cette formule la vitesse se déduit de R et O : V = R*O.) Cette formule est assez complexe et donne le même résultat que 1/cos(inclinaison). Laquelle vaut-il mieux utiliser.

Merci pour toutes ces explications pointues, j'ai fini par comprendre le phénomène. (mon cerveau est ralenti, après une journée de cours... Very Happy)


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