• Bien comprendre les tests de centrage

    Publication : 30.07.2020, dernière MAJ : 01.08.2020


    On évoque souvent le test du piqué quand il s'agit de vérifier le centrage de nos appareils, en particulier les planeurs, avec parfois des avis très contrastés, quand ce n'est pas péremptoires. Pour ne rien arranger, nos revues et forums sont souvent le lieu de publications qui balayent les fondamentaux, jugés trop simplistes, et préfèrent s'étendent dans des considérations plus ou moins étayées sur les performances (lire ce papier par exemple pour y voir un peu plus clair) ou d'autres méthodes exotiques de vérification du centrage. Les apprentis pilotes et metteurs au point en sont pour leur frais, car qui croire et, surtout, comment faire correctement les choses ?

    Pour commencer, un rappel : réaliser correctement un test du piqué (ou tout autre test du centrage) ne s’improvise pas, sous peine de lui faire dire tout et son contraire. Un exemple classique est celui qu'on peut faire à la pente par gros temps, où tous ceux qui l'ont pratiqué ont pu constater que même changer significativement le centrage (tant qu'il ne passe pas arrière, évidemment) ne change pas grand-chose au résultat. De là à conclure que le test du piqué ne fonctionne pas de manière générale, il n'y a qu'un pas...

    En réalité, de telles conditions de vol sont incompatible avec le principe même de ce test. En effet, pour qu'il soit révélateur, il faut une différence significative entre la vitesse de vol trimmée avant le test et celle durant durant le test. Or, par gros temps, il est impossible de régler le trim de profondeur pour un vol lent, le planeur se ferait emporter. Le vol réglé en palier se fait donc à vitesse élevée, et cette vitesse évolue peu lors du test, qui in fine ne "parle" pas.

     

    Un peu de méthode

    Il faut donc être méthodique lors des vols de mise au point, tant dans le choix des conditions aérologiques que dans le réglage de la condition d’équilibre du modèle avant le test. Celle-ci se fait via le trim de profondeur qu’on règle spécifiquement pour le test du piqué de manière à avoir une vitesse de vol naturelle (c.a.d. en lâchant le manche de profondeur pour laisser vivre le modèle) plutôt lente par rapport au domaine de vol normal (donc une vitesse d'équilibre plus proche du décrochage que du plein badin). Autrement dit un Cz d'équilibre plutôt élevé (typiquement 0.6 à 0.8) par rapport à un Cz de réglage classique (typiquement 0.3) et surtout par rapport à celui rencontré pendant le test (typiquement autour de 0.1). Dans l'exemple abordé ici, la vitesse d'équilibre réglée pour le test du piqué serait d'environ 25 km/h.

    Etant donné l'effet du centrage sur l'équilibre longitudinal, le réglage du trim de profondeur [pour obtenir l'équilibre voulu] doit être refait à chaque modification du centrage (à piquer si on recule le centrage et inversément), et n’est pas adapté aux vols normaux où on cherche généralement des vitesses d'équilibre plus élevées. De la même manière, le débattement de profondeur doit être revu en fonction de la stabilité obtenue, plus on recule le centrage et moins il y a besoin de débattement [pour une vivacité en tangage souhaitée], et inversement.

    Une fois la pente de descente inscrite, il ne faut pas non plus oublier de lâcher complètement le manche de profondeur (c'est à dire "ôter complètement les mains des manches", et non "rester cramponné fermement au manche" !). Autrement dit, pas la peine de faire un « piqué de la mort » en restant poussé à fond sur le manche ni de faire le test un jour de gros temps, où il est impossible de trimmer pour un vol lent, ça ne donnera rien d’autre que des conclusions erronées. D'où l'importance, lors des vols de mise au point, de choisir un site de vol et une aérologie les plus favorable possibles : vent nul à faible, bien axé, constant et peu turbulent.

     

    Test du piqué

    Le principe :
    - à une altitude confortable, on met l'appareil face au vent, en plané (ou moteur réduit pour un avion)
    - manche de profondeur complètement lâché, on trimme la profondeur pour voler droit à vitesse plutôt réduite
    - on reprend le manche et on pousse fermement pour inscrire une pente de descente d'environ 45°
    - on relâche complètement le manche et on laisse faire l'appareil en observant attentivement sa trajectoire

    L'interprétation :
    - si l'appareil se remet doucement à plat : le centrage est parfait
    - s'il remonte sensiblement : le centrage est trop avant
    - s'il conserve la trajectoire : le centrage est neutre
    - s'il accentue le piqué : le centrage est arrière

    Si on matérialise cela sur le diagramme du moment total en tangage versus le Cz de l'aile, on constate que plus le Cz de réglage (avant de lancer le test) est élevé et plus le moment de rappel de l'appareil, quand on le place à un Cz faible (ici 0.1) lors du test, est important (pour une marge statique donnée et non nulle) et donc plus le test du piqué est parlant. A contrario, plus la condition de réglage du trim de profondeur est proche de la condition de test et moins le test du piqué sera parlant. Ici, le moment de rappel à Cz_reg = 0.3 est 60% moins important qu'à Cz_reg = 0.6, tandis que si on trimme pour Cz_reg = 0.1 (typiquement vol de pente dans le gros temps), le moment de rappel est tout simplement nul.

     

    Test du vol dos

    Le principe :
    - à une altitude confortable, on met l'appareil face au vent
    - manche de profondeur lâché, on trimme la profondeur pour voler droit à vitesse plutôt réduite
    - on reprend le manche et on met en vol dos
    - on compense plus ou moins à la profondeur pour maintenir le vol à plat, et on note de combien

    L'interprétation :
    - si l'appareil demande un soutien modérée à piquer : le centrage est parfait
    - s'il faut compenser à piquer de manière importante : le centrage est trop avant
    - s'il ne faut ni cabrer ni piquer : le centrage est neutre
    - s'il faut tirer sur la profondeur : le centrage est arrière

    Ce test donne aussi de bons résultats, mais avec deux biais possibles dont il faut tenir compte : le piqueur moteur doit être correctement réglé (sinon un mauvais réglage interfère avec l'équilibre longitudinal d'un avion) et l'appareil doit être capable d'évoluer sur le dos sans trop chuter (sinon la compensation à piquer pour conserver l'altitude fausse le test). Il ne faut pas non plus faire ce test en montée, sinon on fausse encore plus le résultat, mais à plat. Le principe de ce test est similaire à celui du piqué (on sort l'appareil de sa condition d'équilibre), à la différence prés qu'on n'observe pas la réaction de l'appareil livré à lui-même mais la compensation à piquer que l'on doit appliquer pour maintenir la trajectoire.

     

    Cas du centrage neutre

    Si on regarde maintenant ce qu'il se passe lors d'un test du piqué ou de mise sur le dos avec un centrage neutre (courbe CmCG horizontale) : l'appareil conserve la nouvelle condition de vol, quelle qu'elle soit, sans tendance à revenir à la condition initiale. En conséquence, dans le cas du centrage neutre, le trim de profondeur est invariant et n'a pas à être re-réglé, quelle que soit la condition d'équilibre recherchée (hors décrochage évidemment).

     

    Autres tests

    On trouve parfois sur les revues ou certains site internet des tests de montée à 45°, suivie ou pas d'une mise en vol dos.

    La première variante relève du même principe que le test du piqué, mais est bien moins pratique et polyvalente car elle suppose d'avoir un moteur assez puissant pour que l'appareil reste suffisamment longtemps en montée pour que l'on puisse observer son comportement. Or, qui dit forte puissance moteur dit fatalement risque d'influence d'un angle moteur mal réglé, et donc risque de mauvaise interprétation du test.

    Le seconde variante rajoute encore une couche supplémentaire de complexité, et donc (et surtout) des biais d'interprétation. En effet, l'appareil étant trimmé pour le vol en palier et pas lors de la montée à 45°, la mise sur le dos à ce moment va être difficilement interprétable, d'autant plus qu'il faudra ensuite estimer la dérive de l'appareil par rapport à la trajectoire en montée initiale, ce qui est loin d'être évident. A contrario, le test de mise sur le dos en palier "basique" est autrement plus efficace et simple à mener, il suffit de vérifier si l'appareil nécessite ou pas d'être soutenu à la profondeur pour rester à plat.

     

    Conclusion

    Vérifier le centrage d'un avion ou d'un planeur est donc loin d'être une affaire aussi simpliste qu'on peut parfois l'entendre, et demande de la méthode et de la minutie. Par contre, une fois le mode opératoire bien intégré, il n'y a rien de sorcier.

    Il faut aussi rappeler que ces tests sont itératifs, on identifie d'abord de manière qualitative si l'appareil est centré avant, neutre ou arrière (pas souhaitable...), puis au fil des essais on cherche avant toute chose à trouver le centrage neutre (= le foyer avion). Ce dernier est un point bien précis (en étant soigneux, le test du piqué permet de le localiser à +/-1%, au pire +/-2%, de corde moyenne) qui va donner un comportement au test parfaitement neutre : sans accentuer la pente ni remonter au test du piqué, ou bien sans avoir à compenser à piqué au test de mise sur le dos. Et c'est seulement à partir de cette référence que constitue le centrage neutre qu'on peut enfin finaliser [et quantifier] le réglage du centrage, en l'avançant de la valeur correspondant au type de vol souhaité, puis enfin en adaptant le débattement de la profondeur en conséquence pour avoir la vivacité souhaitée en tangage.

    A lire sur ce sujet :
    http://rcaerolab.eklablog.com/mauvais-centrage-calage-ou-debattement-p2866214
    http://rcaerolab.eklablog.com/centrage-perfos-et-ressenti-p1674598
    http://rcaerolab.eklablog.com/memento-meca-du-vol-p1326152
    http://jivaro-models.org/reglage_tangage/page_tangage.html

     

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