Influence de la masse sur les vitesses caractéristiques

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Les manuels de vol des constructeurs précisent des vitesses caractéristiques ou d’utilisation de l’avion, celles-ci étant valables à la masse maximum et pour des conditions météorologiques standard. Ces différentes valeurs changent pour des conditions différentes.

De façon générale, les pilotes appliquent les valeurs indiquées quelles que soit la masse de l’appareil et les conditions météorologiques. Cette approche conservative constitue une sécurité, mais parfois, il peut être intéressant de connaître l’impact de la masse (même si celui-ci reste faible concernant les appareils rencontrés en avation légère, tels les aéro-clubs) pour comprendre le comportement en vol, voire dans certains cas particuliers, adapter la valeur de certaines vitesses.

1. Vitesses liées uniquement aux caractéristiques aérodynamiques de l’appareil

Certaines caractéristiques du comportement de l’avion sont liées à des incidences de vol particulières. Ces incidences sont généralement présentées sur la courbe polaire de l’aile ou de l’appareil. Certains de ces points se retrouvent sur les courbes de Trainée et de Puissance nécessaire au vol concernant cet appareil, où ils correspondent à des vitesses particulières, comme l’indique la figure 1 ci-dessous.

Le tableau suivant précise ces incidence particulières et la désignation de la vitesse correspondante.

La vitesse à adopter pour voler à une de ces incidences particulières dépend de la masse de l’appareil. Les manuels de vol des appareils précisent toutes ces vitesses à la masse maximum autorisée.

La vitesse pour une masse m inférieure à la masse max M peut être évaluée comme suit:

V (m) = V(M) . (m / M)^1/2

Exemple: le manuel de vol du DR 400 / 120 indique comme vitesse de décrochage à la masse maximum de 900 kg et en configuration lisse: Vs = 94 km/h.

A une masse de 800 kg, cette vitesse de décochage est Vs(800) = 94 . (800 / 900)^1/2 = 89 km/h.

2. Vitesses intégrant les caractéristiques du groupe motopropulseur

Il s’agit principalement des vitesses de montée:

• assurant une pente de montée (γ) maximum : Vx
• permettant une vitesse verticale (Vz) maximum : Vy

Elles sont définies à puissance maximum délivrée par le moteur et souvent indiquées pour les deux configurations : lisse et décollage.

Pour une même cellule, donc présentant les mêmes paramètres aérodynamiques, ces vitesses dépendent des caractéristiques de puissance du GMP (moteur + hélice), plus particulièrement la courbe de puissance utile Pu = f(V).

• L’écart Pu – Pn permet d’établir la courbe Vz = f(V), en se rappelant que Vz = (Pu – Pn) / m.g. Vy correspond au maximum de cette courbe.
• Vx correspond au point de la courbe où Vz / V maximum

       Exemple : DR 400 / 120 – montée après décollage.

Conditions standard, Zp = 0, volets 1^er cran. Hélice 54″.

Les figures 2 et 3 présentent, pour une même courbe Pu (à puissance maximum), les courbes Pn = f(V) ainsi que Vz = f(V), respectivement pour des masses de 700 et 900 kg (masse maximum).

Note: influence de l’hélice sur Vx et Vy

(*) Il en est de même quand l’altitude augmente (= diminution de la masse volumique de l’air).