Le facteur de charge relie le poids apparent d’un avion à son poids réel. En ligne droite et à vitesse constante, il vaut 1 : vous « pesez » normalement. Dès que vous inclinez l’aile en virage, il augmente. Savoir le calculer est indispensable pour piloter en sécurité et réussir les questions de mécanique du vol du BIA.
La formule du facteur de charge en virage
En virage stabilisé et symétrique, le facteur de charge n dépend uniquement de l’inclinaison de l’aile, notée phi :
n = 1 / cos(phi)
Plus l’inclinaison augmente, plus n grandit. Voici les valeurs à connaître :
- à 15° d’inclinaison, n = 1,04
- à 30° d’inclinaison, n = 1,15
- à 45° d’inclinaison, n = 1,41
- à 60° d’inclinaison, n = 2,00
À 60° d’inclinaison, l’avion et son pilote « pèsent » deux fois leur poids réel. C’est la raison pour laquelle un virage à grande inclinaison se ressent immédiatement dans le corps.
Calcul pas à pas : 45° puis 60° d’inclinaison
Prenons un avion de 1 000 kg en palier, puis en virage à 45° d’inclinaison.
- Cosinus de 45° : environ 0,707.
- Facteur de charge : n = 1 / 0,707 = 1,41.
- Poids apparent : 1 000 kg × 1,41 = 1 410 kg.
À 60° d’inclinaison, le cosinus vaut 0,5 et n = 2. Le poids apparent double : 2 000 kg pour notre avion de 1 000 kg. La portance doit donc doubler pour maintenir l’altitude, ce qui exige de tirer davantage sur le manche.
Les effets sur le pilote : voile gris et voile noir
Le facteur de charge s’applique aussi au corps humain. Le sang est attiré vers les pieds sous l’effet de la force centrifuge, et le cerveau se trouve moins irrigué :
- Voile gris : vers 4 à 5 g, le champ visuel se rétrécit, la vision périphérique disparaît.
- Voile noir : au-delà de 5 à 6 g soutenus, la perte de connaissance guette (G-LOC).
En BIA, on retient surtout qu’un virage serré augmente rapidement la sensation de poids, et que le pilote doit anticiper pour ne pas dépasser ses limites physiologiques.
Facteur de charge et vitesse de décrochage
Le facteur de charge augmente aussi la vitesse de décrochage. La vitesse de décrochage en virage Vs(n) se calcule avec la racine carrée de n :
Vs(n) = Vs(1) × racine carrée de n
À 60° d’inclinaison (n = 2), la vitesse de décrochage est multipliée par environ 1,41. Un avion qui décroche à 100 km/h en palier décrochera vers 141 km/h dans ce virage. C’est pour cette raison qu’on réduit l’inclinaison en approche et à basse vitesse.
Les limites du domaine de vol
Chaque avion est certifié avec des facteurs de charge limites. En catégorie normale, on retient :
- +3,8 g en positif (ressource)
- -1,52 g en négatif (abattée)
En catégorie utilitaire, la limite positive monte à 4,4 g. Dépasser ces valeurs risque la déformation, voire la rupture de la structure. Le pilote reste donc dans l’enveloppe de vol en limitant l’inclinaison et la brutalité des manoeuvres.
À retenir
- En virage, n = 1 / cos(inclinaison).
- À 45°, n = 1,41 ; à 60°, n = 2.
- Le poids apparent augmente avec n, d’où la sensation de lourdeur.
- La vitesse de décrochage augmente de la racine carrée de n.
- Les limites de certification (3,8 g en normal) ne doivent jamais être dépassées.
Questions fréquentes sur le facteur de charge en virage
Quel est le facteur de charge à 60° d’inclinaison ?
À 60° d’inclinaison, le facteur de charge vaut 2 : n = 1 / cos(60°) = 1 / 0,5. L’avion et son pilote pèsent alors deux fois leur poids réel, et la portance doit doubler pour maintenir l’altitude.
Pourquoi le facteur de charge augmente-t-il en virage ?
Parce que la portance assure deux rôles à la fois : compenser le poids et équilibrer la force centrifuge du virage. Seule la composante verticale de la portance s’oppose au poids, et cette composante diminue à mesure que l’aile s’incline. Le pilote augmente donc la portance totale dans le rapport 1 / cos(inclinaison), ce qui augmente d’autant le facteur de charge.
Le facteur de charge augmente-t-il la vitesse de décrochage ?
Oui. La vitesse de décrochage croît avec la racine carrée du facteur de charge : Vs(n) = Vs(1) × racine carrée de n. À 60° d’inclinaison (n = 2), elle est multipliée par 1,41 : un avion qui décroche à 100 km/h en palier décroche vers 141 km/h en virage.
Quelles limites de facteur de charge ne pas dépasser ?
En catégorie normale (avions de tourisme), les limites de certification sont de +3,8 g en positif et -1,52 g en négatif ; en catégorie utilitaire, la limite positive monte à 4,4 g. Dépasser ces valeurs peut déformer ou rompre la structure : le pilote limite donc l’inclinaison et la brutalité des manoeuvres.
Source : programme et niveau des connaissances de l’examen du BIA, module « Aérodynamique, aérostatique et principes du vol » (Bulletin officiel n° 11 du 12 mars 2015, PDF éduscol).
Pour approfondir, consultez nos fiches sur le facteur de charge, sur le décrochage et sur l’aérodynamique aéronautique. Retrouvez aussi le programme complet des cours BIA et entraînez-vous avec les QCM et quiz BIA gratuits.
