Aide pour calculer et tracer votre centrage

[io]

Bonjour à tous,

Je vous propose ici une aide pour calculer et tracer le centrage de votre dernière création.


J'ai synthétisé ma petite expérience ci-dessous. Les conseils des spécialistes sont aussi les bienvenus.

Au passage, je tiens à remercier sincèrement et chaleureusement Monsieur Franck Aguerre pour toute l'aide qu'il m'a apporté.

Rappels importants et règles de calculs :

- Le centrage est totalement indépendant du ou des profils choisis.

- Le centrage se calcule en prenant en compte l'ensemble de la géométrie de l'appareil volant, quelque soit le type d'appareil : avion, planeur, canard, biplan, aile en tandem, trucs bizarres de l'espace, pizzas volante, poisson, etc . . . L'ensemble de la géométrie ne comprend pas que l'aile mais également le stab, le fuselage, les nacelles moteur et les poutres de queue s'il y en a, etc . . . En bref, on a besoin de travailler sur une vraie vue de dessus de l'appareil.

- Le foyer (point neutre d'équilibre aérodynamique) de n'importe qu'elle surface est à 25% de la corde moyenne de la surface globale. Le CG doit se trouver en avant de ce foyer afin d'assurer la stabilité, c'est ce qu'on appelle la marge statique. Ici, je parle de l'ensemble de la surface projetée de la vue de dessus.

La méthode est donc de trouver le foyer de la surface que représente la vue de dessus puis de placer le CG de l'appareil en avant de ce foyer. La quantité avec laquelle on place le CG en avant du foyer est la marge statique. Si on place le CG au foyer, alors l'appareil est neutre. Un CG ne peut pas être "arrière" comme on l'entend souvent, sinon l'avion est carrément impilotable et très instable. Le CG peut être au foyer, en avant ou très en avant du foyer, c'est tout !

Si on rapporte le résultat de tous ces calculs à la corde moyenne de l'aile uniquement, on peut arriver à trouver des centrage à 10% ou à 55% de la corde moyenne de l'aile ! ! ! On voit bien que travailler simplement sur la forme de l'aile est approximatif mais . . .


RACCOURCIS PRESQUE FAUX MAIS SIMPLIFICATEURS

Cependant, il existe un raccourci simplificateur : Lorsqu'un avion est "correctement" dimensionné, c'est à dire que les surfaces (ailes, fuselage, stab) sont classiquement réparties, on peut sans crainte centrer cet appareil entre 25 et 35% de la corde moyenne de l'aile mais cela reste un raccourci très approximatif dans certains cas ! ! !

Cette méthode permet de ne travailler que sur l'aile (voire le stab aussi) et ainsi d'effectuer moins de tracés et moins de calculs. Les résultats sont très loin d'être mauvais et assurent une base de départ de réglage non négligeable.


Pour mon cas, les raccourcis simplificateurs sont :

- avion classique, je le centre à 27% de la corde moyenne de l'aile.

- une aile volante en flèche ou delta, je commence à 17%

- une aile volante droite, je commence aux alentours de 10 à 12%

- etc . . .

Évidemment toutes ces valeurs n'engagent que MOI et MOI SEUL, elles sont bien sûr à affiner lors des premiers vols. Le bon centrage est celui qui convient au pilote qui est au bout des manches.

Vous pouvez vous fabriquer une petite maquette en dépron pour vérifier et expérimenter tout ça

XXXXXX FIN DES RACCOURCIS SIMPLIFICATEURS XXXXXX


Vous pouvez aussi et surtout utiliser l'excellent PredimRC qui permet de calculer tous les centrages. Voici le lien vers la dernière version :

http://jroger.net/berliweb/predim_rc/page_predim_rc.htm

et le lien vers la version lite

http://www.mediafire.com/file/f9y678..._Lite_beta.xls

Envoyé par Franck.A

Voici les derniers liens opérationnels vers PredimRc

A noter que la version Lite existe en format Excel et en format OpenOffice, avec les macro opérationnelles, SVP !

Envoyé par Franck.A

Voici un mini-guide qui devrait faciliter l'utilisation de PredimRc à ceux que cet outil effraie :

Il n'y a rien besoin de plus pour calculer un CG...

Franck

En plus détaillé

Envoyé par Franck.A

Ces dimensions à relever sur le modèle avec un mètre et une équerre sont tout ce qu'il faut pour calculer un CG avec PredimRc :


Franck

PS : euh, le dessin et les dimensions saisies ne correspondent pas... j'ai eu la flemme...

Vous pouvez (devez ) aussi aller visionner les 2 très bons TUTORIELS VIDÉOS d'utilisation de PrédimRC, près d'une demie heure de guidage

Chapitre 1 (13min 20sec) : http://www.youtube.com/watch?v=ibrWq9JTbW8

Chapitre 2 (15min 07sec) :http://www.youtube.com/watch?v=rC22YMxy2z4

Tout est détaillé ici :

http://5xproject.dyndns.org/5XProjec...page_ref_id=65




Je vous conseille également d'aller voir les liens suivants :

Centrage (Site de Pierre Rondel)

Centrage (Discussion du forum)

Y a t il un centrage différent selon le type de vol? (dynamique ou thermique)

aide centrage

Calcul centrage avec Predim


Je me permet également de citer Franck A dans un extrait de fil de discussion concernant les tests de centrage, ici :

question philosophique sur le test de centrage

Je colle ci dessous ses écrits de référence.

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Envoyé par Franck.A

Bonjour à tous,

Aller, je me lance aussi... mais vous verrez, c'est bête à en pleurer :
- physique du solide : le CG est le centre de rotation d'un solide, ici un zinc.
- aéro : sur les 2 axes perpendiculaire à l'avancement (tangage et lacet), un zinc est une simple girouette dont l'articulation est le CG.
- stabilité : facile à comprendre avec une girouette, peu importe sa forme, la girouette revient dans le lit du vent si son articulation (dans notre cas le CG) est positionnée devant un point appelé foyer. Si le CG est derrière elle diverge et si le CG est pile sur le foyer elle n'a pas de position préférentielle (elle est neutre).

Donc : c'est juste une variation d'angle par rapport à la direction de vol qui génère une force de rappel dans le bon sens (CG avant) ou dans le mauvais (CG arrière). Même pas besoin de faire appel à une variation de vitesse... et miracle, le principe se moque de la formule du zinc (aile volante, canard, avion classique, etc.) pour fonctionner.Franck

Envoyé par Franck.A

Le sujet du centrage est passionnant, mais malheureusement très mal compris dans notre pays. Voici un petit éclairage qui devrait vous aider :
- le positionnement du CG se fait par rapport au foyer de l'aéronef, il se place environ 2 à 5% (très rarement moins ni plus, quels que soient les goûts du pilote) de la corde moyenne devant ce foyer. C'est universel, le vrai défit étant donc de calculer le foyer.
- quelle que soit la formule -avion, aile volante, biplan, canard-, le foyer est un point géométrique invariant, qui ne dépend ni des calages ni des profils ni des vrillages d'aile mais uniquement des surfaces actives en tangage : aile(s), stab(s), fuselage.
- ces surfaces actives en tangage sont les projections sur un plan horizontal des éléments en question, ce qui résume le problème à une étude 2D (une girouette... tout simplement), comme l'a déjà mis en place Lionel.
- par convention (et surtout commodité...), le foyer se calcule à partir de l'aile principale, qui fournit la corde moyenne de référence.

Tout cela étant dit, Lionel a déjà posé les bonnes bases, on va juste les ré-agencer : effectivement, le calcul du foyer fonctionne en trouvant le barycentre des surfaces principales, exactement ce qui a été fait pour le canard. Mais il ne faut surtout pas s'arrêter au canard, car c'est exactement le même principe pour un avion normal!
Par contre, il manque le fuselage qui joue sur quelques % du foyer. Dans le cas général, on considèrera que l'influence du fuselage est de l'ordre de 5% de la corde moyenne vers l'avant pour tous les appareils, et 2% pour les ailes volantes.

Donc :

Pour une aile volante ou un delta :
- on trace le foyer de l'aile à 25% de sa corde moyenne
- s'il y a un fuselage, le foyer du modèle est 2% vers l'avant, soit 23%
- on place le CG 5% plus avant (soit 18 à 20% de la corde moyenne suivant la présence d'un fuselage ou non) pour le premier vol

Pour un appareil à stab, canard ou un avion normal :
- on trace le foyer de l'aile à 25% de sa corde moyenne
- on trace le foyer du stab à 25% de sa corde moyenne
- on trace comme indiqué ici (Aide pour calculer et tracer votre centrage) le barycentre des foyers (et non CG) aile et stab pondérés par leurs surfaces respectives. Attention, il faut introduire un facteur d'efficacité du stab par rapport à l'aile pour tenir compte des différences d'allongement et des effets de sillage, on prendra 0.5 comme valeur moyenne. Donc on reporte sur le dessin une valeur de 0.5*SurfaceStab à la place de SurfaceStab.
=> on a ainsi le foyer aile+stab
- on rajoute la contribution du fuselage, soit 5% de la corde moyenne plus avant que le foyer aile+stab
=> on a ainsi le foyer aile+stab+fuselage
- on ajoute 5% de la corde moyenne vers l'avant pour avoir le CG (de premier vol)

Pour un multiplan :
- on calcule le foyer commun à toutes les ailes par la méthode des barycentres
- puis on déroule la méthode précédente en considérant qu'on a une seule aile équivalente faisant la somme des surfaces de toutes les ailes

Voilà, c'est finalement simple. On notera qu'en fait la méthode est universelle, puisque finalement l'aile volante n'est qu'un cas particulier avec une surface de stab de 0. Pour info, cette méthode graphique n'est pas neuve, elle avait été proposée par Paul Bataillou dans le n°3 de la revue du CLAP en janvier 1966...
Pour les modèles à stab classique, cela évite de recourir à un 30-33% générique et souvent faux : cette valeur ne représente en effet rien de plus que la conséquence d'un choix de volume de stab ultra-classique (0.35 à 0.5), mais est complètement fause avec des volumes de stab différents. Par exemple, avec un volume de stab de 1, le "bon" CG se situe autour de 55% de la corde moyenne, et le positionner à 30% conduit inévitablement au crash.
Attention aussi aux très gros fuselages placés très avant (Gruman Widgeon par ex., centré vers 25%), le foyer est sensiblement affecté et seul un outil précis comme PredimRc permet de ne pas se louper. Par contre, il ne fonctionne que pour les aile volante et monoplan classiques. Je ne désespère pas cette année de proposer une version complète canard + multiplans.

Franck

Envoyé par Franck.A

Les calages et les profils jouent sur l'équilibre des forces, pas sur la stabilité, donc pas sur le CG. Mettez un profil ou une cambrure à une girouette : face au vent elle aura une incidence d'équilibre un petit différente que la même girouette sans profil, mais sa stabilité ne sera pas changée. Il suffit que le CG -ou l'articulation de la girouette- soit devant le foyer.

Sinon l'histoire du stab neutre est un mythe (modéliste). Cela se démontre par un petit exercice de logique tout simple :
Prenons un zinc lambda : le stab est fixé sur le fuselage, idem pour l'aile.
=> donc quand l'incidence de l'aile varie, celle du stab aussi, d'un angle identique
Regardons deux phases de vol classiques :
- haute vitesse (badin, plein gaz) : faible incidence de l'aile, donc faible incidence du stab (au Vé longitudinal près...)
- basse vitesse (virage serré, gratte, atterrissage, etc.): forte incidence de l'aile, donc forte incidence du stab
=> A haute vitesse, le stab est donc faiblement porteur, voire déporteur (ce qui est très souvent le cas) suivant le Vé, tandis qu'il est fortement porteur à basse vitesse.

Autrement dit : quel que soit l'appareil, la portance du stab évolue tout le long du vol en fonction de celle de l'aile. Cela est mis en exergue dans PredimRc (encore lui, désolé...) par les courbes de Cz d'aile et de stab (Cz=coeff de portance) dans l'onglet Géométrie.

Franck

Envoyé par Franck.A

Il y a aussi quelques subtilités en plus comme les allongements ou la déflexion de sillage, mais on peut déjà donner un ordre d'idée avec des valeurs courantes :

D'autres infos ici, en particulier sur la méthode du fil à plomb !

Trouver le vrai CG d'un avion.

Nakajima KI 44 II Shoki

Nakajima KI 44 II Shoki

equilibrage d'un modele avec la methode pendue..

Cette méthode indique le centre de gravité global de l'avion à l'instant "t".
Je rappelle que la position d'équilibre compatible avec la mécanique du vol (qu'on appelle le centrage) doit se calculer ou se tracer en fonction de la géométrie de l'avion.

Cette méthode n'est rien de plus qu'un appareil à centrer comme nos deux doigts ou n'importe quel autre dispositif. Sauf que l'avion est dans une position stable, qu'on a les deux mains libres et qu'enfin elle permet de réaliser l'équilibrage transversal.

Envoyé par flahut59

Question qui me taraude l'esprit: si cette méthode permet de vérifier un centrage, pourquoi n'est-elle pas bonne pour trouver celui-ci ?

Je crois que beaucoup confondent le centre de gravité et le centrage

Le centre de gravité existe quoi qu'il se passe, que votre avion soit en bois, en polystyrène, en fibre, en structure, etc . . . Il ne dépend que de la répartition des masse. Il est situé quelque part et pas forcément à l'intérieur du volume de l'avion.

Le centrage ou équilibrage est l'opération qui consiste à positionner le centre de gravité à l'endroit donné (par la notice) ou que l'on a calculé/tracé (c'est l'objet de ce Topic). Pour y parvenir, on peut changer la répartition des masses (position de l'accu par exemple) ou ajouter des masses (plomb) lorsque l'on ne peut rien bouger.

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Pour l'instant, vous pouvez m'envoyer les demandes ci-dessous

Je colle tous les tracés ci dessous :

Le centrage à 18% de la corde moyenne se situe sur le pointillé !


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Voici comment j'avais procédé pour mon Wipe, canard et aile en flèche



Au foyer de l'aile, j'ai mis la surface du canard (trait rouge)

Au foyer du canard, j'ai mis la surface de l'aile (trait vert)

Puis barycentre (trait bleu)

CG général à la croix, notez qu'il aurait fallu tenir compte du foyer du fuselage

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Envoyé par Franck.A

Hop, juste pour le fun : racer IV2.

CG réel : 72mm du bord d'attaque (soit 38% de la corde moyenne)
CG calculé graphiquement : 74mm (soit 39.5% de la corde moyenne). Pas trop déconnant

Mais bon, c'est toujours à prendre avec des pincettes : le facteur correctif d'efficacité de stab de 0.5 et les 5% de contribution du fuselage sont des valeurs approximatives. A ne pas oublier par excès de confiance.

Franck

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J'étais retombé pil poil sur les recommandations du constructeur
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Le titan de Jeff



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Approximation pour un stab de T6



En noir, le vrai contour

En rouge, l'approximation

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Ce n'est pas mes chaussettes



Le tout vérifié sous SolidWorks



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Une comparaison entre les méthodes, graphique à la io, PredimRC et la valeur du plan de RCGroup









Un fouga électrique

Avec PredimRC



et avec la corde moyenne graphique (tracé au 1/10éme)



Jugez par vous même de la précision du recoupement des résultats

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L'étude qu'a fait Franck concernant le centrage de mon F-22, confirmant les bonnes performances de PredimRC même dans des cas de géométrie "non conventionnelle"

Envoyé par Franck.A

Bonsoir à tous,

Concernant le petit défi de Lionel lancé pour son F22, voici le résultat en images :

Les valeurs :
- CG réglé au petit oignons par Lionel : 455 mm depuis le pointe du nez
- modélisation PredimRc avec fuselage simplifié calé sur le nez : 427 mm brut, 437 mm en ajoutant la contribution des dérives inclinées (calcul séparé et ajout manuel)
- modélisation PredimRc sans fuselage : 422 mm brut, 432 mm avec dérives

La modélisation avec fuselage simplifié est donc la plus robuste, l'imprécision de calcul s'élevant à 4% de marge statique. Ce résultat, largement suffisant pour garantir un vol en toute sécurité, me semble tout à fait honorable et valide l'utilisation de PredimRc pour ce type de modèle. Ce n'était pourtant pas gagné d'avance, l'importance du "fuselage" et le stab très proche de l'aile étant a priori hors du domaine de validité des calculs utilisés.

Franck

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Voici une étude sous PredimRC concernant un jet à géométrie variable !

Voilà les premières études sur la variation de centrage

Flèche mini



Flèche maxi



Il y a un peu plus de 30mm d'écart.


A+, lionel

[seraphin2288]

Merci pour ce post ! je te joints la photo de mon zinc (en construction) !

Peux-tu m'expliquer en meme temps comment tu fais pour que je puisse le faire moi meme a l'avenir ?

En tout cas merci beaucoup !

[io]

Je vais vite manger et j'expliquerai plus tard



Le centrage à 18% de la corde moyenne se situe sur le pointillé !

A+, io

[lestiti]

alors voila un post qui va êtres monstrueusement interressant!! Un grand merci a toi io , c'est un grand service que tu va nous rendre .
@+
Jlouis

[seraphin2288]

Oh que merci ! je crois que j'ai compris la methode "graphique" ,mais tu fais toujours comme ca ou t'as des calculs ? Et le 18% tu le choisis comment ?

PS : bon app' !

[io]

Envoyé par lestiti

alors voila un post qui va êtres monstrueusement interressant!! Un grand merci a toi io , c'est un grand service que tu va nous rendre .
@+
Jlouis

A votre service mon prince.

Bon alors j'explique :

La PREMIÈRE chose à faire est de rechercher la corde moyenne. Pour cela :

Je mesure la corde à l'emplanture (trait jaune) puis je le reporte au saumon une fois en avant et une fois en arrière.

Je mesure la corde au saumon (trait rose) puis de la même façon je le reporte deux fois à l'emplanture.

Je trace les diagonales du quadrilatère obtenu.

La corde moyenne se trouve à l'endroit où se croisent ces diagonales. Cette corde moyenne commence au bord d'attaque et fini au bord de fuite.

Ensuite, on choisit le pourcentage donnant le CG puis on projette sur l'axe longitudinal de l'avion.


Le "bon" centrage étant celui pour lequel on sent bien son avion.

Tout est une histoire de compromis et de ressenti . . .

Cette méthode graphique donne de bons résultats, depuis 20 ans je centre ainsi mes créations et je ne retouche que très rarement.

Elle marche également pour les ailes avec effilement, pour les ailes en flèche, inverse ou non.

Pour les biplans, les tandems et les canards, il y a une histoire de barycentre par rapport aux surfaces des deux ailes. On verra quand le cas se présentera.

Pour les ailes rectangulaires, c'est à dire sans flèche ni effilement : on prend directement le pourcentage choisi à l'emplanture.

Enfin, il faut souligner que ces calculs ne dépendent pas du profil utilisé et ça c'est bien cool

Voilà

A+, lionel

[gloster]

Yo Lionel!!!!

Arrrgggghhh!!!! ce que tu fais est louable, tu vas crouler sous les JPEG !!!! :D

Pour les biplans il faut aussi une vue de profil!!!

A++

Jm

[io]

Bon alors, ce sera chacun son tour

Oui, pour les biplans il me faut une vue de coté/profil et pour bien faire une vue dessous. Sauf si les ailes sont identiques et seulement décalées.

[seraphin2288]

J'ai tout compris !! Euh ,le cas se presente :D je veux mettre un plan canard dessus !
Dis moi si j'me trompe .... Je fais la meme technique pour trouver le CG du plan canard ,puis je trouve le barycentre des 2 CG en mettant les 2 surfaces comme coefficient ....??? et je le mets aussi a 18% le plan canard ?

[io]

Ha bah non, il faut que tu refasses le tracé pour l'aile principale à 25% (foyer), canard idem et le barycentre avec les surfaces comme coeff.

Voici comment j'avais procédé pour mon Wipe



Au foyer de l'aile, j'ai mis la surface du canard (trait rouge)

Au foyer du canard, j'ai mis la surface de l'aile (trait vert)

Puis barycentre (trait bleu)

CG général à la croix, notez qu'il aurait fallu tenir compte du foyer du fuselage

A+, lionel