facteur de charge et coefficient de sécurité
facteur de charge (load factor)
La norme définit un facteur de charge maximum autorisé pour un avion donné. Dans le cas du P130, les facteurs de charge maxima sont +3,8 et –1,5.
Quand l’avion, supposé à pleine charge, subit une accélération de 3,8 g, un certain nombre de pièces importantes ont atteint leur charge limite. (Notamment le longeron d’aile, le bâti moteur, les sièges.) Pour d’autres pièces, la charge limite est atteinte dans un cas particulier comme le braquage des gouvernes, l’atterrissage, etc.
Pour une pièce donnée, la charge limite est donc la plus élevée qu’il est possible de rencontrer dans la vie de l’avion, en tenant compte de tous les aspects de son utilisation, y compris les conditions atmosphériques, les manœuvres brutales du pilote (dans le domaine autorisé), etc.
Quand la charge limite ne peut pas être évaluée précisément (par calcul, essai, expérience, etc), il est indispensable de la majorer par un « coefficient d’ignorance » qui permet de s’assurer que la charge maximale réelle soit inférieure à la charge limite choisie.
Toutes les pièces de l’avion doivent résister sans le moindre dégât aux charges limites, autant de fois que c’est nécessaire.
On comprend facilement qu’aucune pièce ne doit lâcher quand la charge limite est juste atteinte. Il faut une marge. Cette marge se situe entre la charge limite et la charge extrême. C'est la raison d'être du coefficient de sécurité.
En aviation, le coefficient de sécurité est de 1,5 au minimum (et plus pour certaines pièces selon leur mode de fabrication)
Ce coefficient de sécurité est absolument indispensable. Son rôle est de tenir compte de :
- les variations des caractéristiques des matériaux utilisés
- les insuffisances mineures (et non découvertes) dans la qualité de construction
- le vieillissement des matériaux et des assemblages
- les petites dégradations locales qui surviennent et ne seront corrigées qu’à la prochaine révision.
Charge extrême (ultimate load)
La charge extrême est simplement la charge limite, multipliée par le coefficient de sécurité. Toutes les pièces de l’avion doivent pouvoir résister sans rupture aux charges extrêmes. Le spécimen d’essai statique (une structure d’avion entière) doit résister aux charges extrêmes pendant 3 secondes. On accepte des déformations permanentes, si elles se produisent à une charge plus élevée que la charge limite. Après ces essais, le spécimen d’essai statique ne pourra jamais voler, évidemment.
Charge de rupture (breaking load)
C’est la charge à laquelle on constate la rupture de la pièce.
Le but des essais statiques est de montrer que la charge de rupture est plus élevée que la charge extrême.
Pourquoi les constructeurs d’avions peuvent-ils utiliser un coefficient de sécurité aussi bas que 1,5 ?
Dans tous les autres domaines, les constructions sont faites en tenant compte d’un coefficient de sécurité bien plus élevé.
La recherche de la légèreté à imposé aux avionneurs de prendre des risques en allégeant la structure (qui représente en général 30 % de la masse de l’avion en vol). Ces risques sont acceptables, à condition de prendre les précautions suivantes :
- conception étayée par des calculs précis ou conservatifs,
- matériaux choisis et contrôlés,
- procédés de construction expérimentés et validés,
- construction soignée par des mains compétentes,
- protection contre les agressions extérieures (pluie, humidité, rayonnement ultra-violet, etc)
- entretien planifié à des fréquences appropriées selon des critères adaptés
(nombre d’années, ou nombre de vols, ou nombre d’heures de vol)
- réparation ou remplacement immédiat des pièces présentant une faiblesse,
- utilisation par un pilote compétent (formation contrôlée et sanctionnée par un brevet ad-hoc, visite médicale, contrôle de compétence périodique si nécessaire, qualification de type si nécessaire, etc)
Un amateur qui construit en France un ULM jouit d’une liberté énorme par rapport aux contraintes ci-dessus. Ce niveau de liberté n’existe dans pratiquement aucun autre pays du monde. Les conclusions sont faciles à tirer :
1) à priori, la liberté de faire une erreur est énorme également, et donc le risque est associé la liberté.
2) Il est indispensable de réduire ce risque en adoptant volontairement des pratiques qui rapprochent la construction amateur de l’aviation traditionnelle. En d’autre termes :
S’il n’est pas indispensable que votre plan soit homologué par l’administration, il doit néanmoins être rigoureusement étudié.
Si vous pouvez utiliser des matériaux qui ne sont pas homologués et réceptionnés, il vous revient alors de les contrôler vous-même.
Si vous ne devez pas avoir de diplôme de menuisier aéronautique (ou mécanicien, entoileur, etc) vous devez bien apprendre ces techniques
etc
3) La France est dans le collimateur des autres pays en ce qui concerne cette énorme liberté. Il est évident que si les amateurs ne sont pas assez prudents et commettent trop d'erreurs, l’administration française imposera des contraintes comparables à celles des autres pays.