Quatre adultes, des bagages et les pleins : sur beaucoup d’avions d’école, ce chargement ne passe pas. La masse et le centrage conditionnent chacun de vos vols avec passagers. Au théorique PPL, ils reviennent dans l’épreuve de performances et préparation du vol, sous forme de définitions et surtout de calculs. Bonne nouvelle : la méthode tient en quatre étapes. Ce guide la présente pas à pas, avec un exemple chiffré complet, les effets d’un mauvais centrage et les pièges de l’examen.
Pour chaque élément chargé, moment = masse × bras de levier. On additionne les masses, puis les moments, et le centre de gravité = moment total ÷ masse totale. Deux vérifications : la masse ne doit pas dépasser la masse maximale (au décollage comme à l’atterrissage), et le centre de gravité doit rester entre les limites avant et arrière du manuel de vol. Un centrage arrière rend l’avion instable et dangereux en décrochage, un centrage avant le rend lourd aux commandes et augmente la vitesse de décrochage. Le carburant (environ 0,72 kg par litre d’AVGAS) fait évoluer le centrage en vol.
Masse et centrage : pourquoi c’est vital (et pas seulement pour l’examen)
Un avion est certifié pour une plage de masses et de positions du centre de gravité : au-delà, son comportement n’a pas été vérifié. La réglementation appliquée par la DGAC impose d’ailleurs que le chargement, la masse et le centrage respectent les limites du manuel de vol pendant toutes les phases du vol. C’est la responsabilité du commandant de bord, donc la vôtre dès votre premier vol avec des passagers.
Deux questions distinctes se posent :
- La masse : l’avion est-il trop lourd ? Une masse excessive allonge le décollage, réduit le taux de montée, augmente la vitesse de décrochage et sollicite la structure au-delà de ce qui a été prévu.
- Le centrage : où se trouve le centre de gravité (CG), le point où s’applique le poids de l’avion ? Même à une masse autorisée, un CG mal placé peut rendre l’avion instable ou impossible à arrondir.
Un avion peut donc être dans les limites de masse et hors centrage : l’examen adore ce cas.
Le vocabulaire à connaître
Voici les termes du manuel de vol qui reviennent le plus souvent dans les QCM :
| Terme | Définition |
|---|---|
| ⚖️ Masse de base à vide | Masse de l’avion tel qu’il sort de la pesée, avec ses équipements fixes. Elle inclut généralement le carburant inutilisable et l’huile, selon la définition retenue par le manuel |
| 🎒 Charge marchande | Passagers, bagages et fret transportés |
| 📦 Charge utile | Différence entre la masse maximale au décollage et la masse à vide : c’est tout ce que vous pouvez embarquer, carburant compris |
| 🛫 Masse maximale au décollage (MTOM) | Limite structurale à ne jamais dépasser au lâcher des freins |
| 🛬 Masse maximale à l’atterrissage | Limite structurale à l’atterrissage. Sur beaucoup d’avions légers, elle est égale à la MTOM |
| ⛽ Carburant utilisable | Carburant réellement disponible pour le moteur. Le carburant inutilisable reste au fond des réservoirs et des circuits |
| 📏 Référence (datum) | Point fixe choisi par le constructeur, à partir duquel on mesure toutes les distances |
| ↔️ Bras de levier | Distance horizontale entre la référence et le centre de gravité d’un élément |
| 🔄 Moment | Masse × bras de levier, exprimé par exemple en kg·m |
Attention : sur une piste courte, par forte chaleur ou en altitude, les performances peuvent imposer une masse inférieure à la limite structurale. Et les chiffres à utiliser sont ceux de la fiche de pesée de votre avion : deux avions du même type n’ont presque jamais la même masse à vide.
Le principe physique : la balançoire
Sur une balançoire, un enfant léger assis loin de l’axe équilibre un adulte assis tout près : ce qui compte, c’est le produit de la masse par la distance, autrement dit le moment.
Pour un avion, on choisit une référence, souvent la cloison pare-feu ou le bord d’attaque de l’aile. Chaque élément chargé (pilote, passagers, bagages, carburant) se trouve à une certaine distance de cette référence : son bras de levier. Par convention, les bras situés en arrière de la référence sont positifs ; s’il y en a en avant, ils sont négatifs.
Le centre de gravité est le point où l’avion serait en équilibre si on le suspendait. Une seule formule permet de le trouver :
Position du CG = somme des moments ÷ somme des masses
La méthode en 4 étapes
Devant un QCM comme au pied de l’avion, le calcul suit toujours le même déroulé :
- Lister les masses : masse à vide de l’avion, chaque occupant avec sa place, les bagages par soute, et le carburant converti en kilogrammes.
- Calculer chaque moment : masse × bras de levier, ligne par ligne, avec les bras donnés par le manuel de vol.
- Additionner : masse totale d’un côté, moment total de l’autre.
- Diviser et vérifier : moment total ÷ masse totale donne la position du CG. Comparez la masse à la masse maximale, puis le CG aux limites avant et arrière.
Une cinquième étape est trop souvent oubliée : refaire le calcul pour l’atterrissage, avec le carburant restant prévu. Le centrage évolue au fil du vol.
Convertir le carburant en masse
Les jauges et les pompes donnent des litres, le devis de masse a besoin de kilogrammes. Les ordres de grandeur à connaître :
| Carburant ou conversion | Valeur usuelle |
|---|---|
| AVGAS 100LL | environ 0,72 kg par litre |
| Carburéacteur Jet A-1 (moteurs diesel aéronautiques) | environ 0,8 kg par litre |
| 1 gallon US | environ 3,785 litres |
| 1 kg | environ 2,205 livres (lb) |
| 1 pouce (in) | 2,54 cm |
Au théorique, prenez toujours la densité de l’énoncé quand elle est donnée.
Exemple chiffré : un vol à trois avec bagages
Prenons un avion d’école quadriplace fictif, aux données simplifiées : ne les utilisez jamais pour un vrai vol.
Limites de l’avion : masse maximale au décollage et à l’atterrissage de 1 040 kg, centre de gravité autorisé entre 0,89 m et 1,05 m en arrière de la référence (dans la réalité, la limite avant varie souvent avec la masse : on la lit sur un diagramme). Soute à bagages limitée à 50 kg.
Chargement : pilote et passager avant de 80 et 75 kg, un passager arrière de 70 kg, 20 kg de bagages et 120 litres d’AVGAS, soit 120 × 0,72 = 86,4 kg.
| Élément | Masse (kg) | Bras (m) | Moment (kg·m) |
|---|---|---|---|
| Avion à vide | 680,0 | 0,90 | 612,00 |
| Sièges avant (80 + 75 kg) | 155,0 | 0,95 | 147,25 |
| Siège arrière | 70,0 | 1,85 | 129,50 |
| Bagages | 20,0 | 2,40 | 48,00 |
| Carburant (120 L) | 86,4 | 1,10 | 95,04 |
| Total au décollage | 1 011,4 | 1 031,79 |
Position du CG : 1 031,79 ÷ 1 011,4 = 1,020 m.
Vérification : 1 011,4 kg est inférieur à 1 040 kg, et 1,020 m est compris entre 0,89 et 1,05 m. Le décollage est dans les limites.
Et à l’atterrissage ?
Le vol prévoit une consommation de 60 litres, soit 43,2 kg. Le carburant a un bras de 1,10 m, donc on retire un moment de 43,2 × 1,10 = 47,52 kg·m.
- Masse à l’atterrissage : 1 011,4 − 43,2 = 968,2 kg
- Moment à l’atterrissage : 1 031,79 − 47,52 = 984,27 kg·m
- CG à l’atterrissage : 984,27 ÷ 968,2 = 1,017 m
Le CG avance légèrement, car le carburant est situé en arrière du CG (1,10 m contre 1,02 m) : le consommer allège l’arrière. Avec des réservoirs en avant du CG, le centrage reculerait au fil du vol, ce qui est plus délicat.
Le cas piège : quatre adultes et les pleins
Gardons le même avion, mais avec deux passagers arrière de 70 et 80 kg, 30 kg de bagages et les pleins à 160 litres (115,2 kg).
- Masse sans carburant : 680 + 155 + 150 + 30 = 1 015 kg
- Avec les pleins : 1 015 + 115,2 = 1 130,2 kg, soit 90 kg de trop
Réduire le carburant ? La marge n’est que de 1 040 − 1 015 = 25 kg, soit environ 35 litres. C’est souvent insuffisant pour faire le vol avec la réserve réglementaire. Et même à 1 040 kg, calculons le centrage avec ces 25 kg de carburant :
- Moments : 612 + 147,25 + (150 × 1,85 = 277,5) + (30 × 2,40 = 72) + (25 × 1,10 = 27,5) = 1 136,25 kg·m
- CG : 1 136,25 ÷ 1 040 = 1,093 m, au-delà de la limite arrière de 1,05 m
L’avion est à la masse maximale et hors centrage arrière. Il faut laisser un passager ou des bagages au sol, ou faire le vol en deux fois.
💡 Conseil : au théorique, posez toujours votre calcul dans un tableau à trois colonnes (masse, bras, moment), même pour une question qui semble simple. Vous éviterez les oublis de ligne, et vous pourrez vérifier en quelques secondes que chaque moment est cohérent avec sa masse.
Déplacer une masse : la formule qui fait gagner du temps
Certains QCM portent sur un déplacement de charge (passager qui change de siège, bagages déplacés). La masse totale ne change pas, seul le moment varie :
Déplacement du CG = masse déplacée × distance de déplacement ÷ masse totale
Reprenons notre premier exemple (1 011,4 kg, CG à 1,020 m) et plaçons les 20 kg de bagages de la soute (2,40 m) sur le siège arrière libre (1,85 m), soit un déplacement de 0,55 m vers l’avant :
- Déplacement du CG : 20 × 0,55 ÷ 1 011,4 = 0,011 m vers l’avant
- Nouveau CG : 1,020 − 0,011 = 1,009 m
Le même raisonnement sert à calculer une masse de lest à placer à un bras donné pour ramener le CG dans les limites.
Les effets d’un mauvais centrage
Les questions sur les effets d’un CG trop avant ou trop arrière sont nombreuses. Tout s’explique par l’empennage horizontal : sur un avion classique, il crée une force vers le bas (une déportance) pour équilibrer l’avion autour de son CG.
| Effet | Centrage avant | Centrage arrière |
|---|---|---|
| Stabilité en tangage | Plus grande | Plus faible |
| Efforts aux commandes | Plus lourds | Plus légers, risque de surcharger la structure |
| Vitesse de décrochage | Plus élevée | Légèrement plus faible |
| Traînée et consommation | Plus élevées | Légèrement plus faibles |
| Vitesse de croisière | Légèrement plus faible | Légèrement plus élevée |
| Rotation et arrondi | Plus difficiles, gouverne de profondeur parfois insuffisante | Faciles, voire trop vives |
| Décrochage et vrille | Sortie facilitée | Sortie plus difficile, parfois impossible |
Avec un centrage avant, l’empennage pousse davantage vers le bas : l’aile doit porter le poids plus cette déportance, ce qui revient à voler plus lourd et augmente la vitesse de décrochage.
Retenez surtout que le centrage arrière hors limites est le plus dangereux : l’avion peut devenir instable et refuser de sortir de vrille. Le centrage avant hors limites se manifeste surtout au décollage et à l’atterrissage, quand la profondeur manque pour lever ou arrondir.
Et l’excès de masse ?
Un avion trop lourd, même bien centré, décolle et atterrit plus long, monte moins bien et entame ses marges structurales. La vitesse de décrochage varie comme la racine carrée de la masse : avec 10 % de masse en plus, elle augmente d’environ 5 %.
Lire un diagramme de centrage
Le manuel de vol présente souvent les limites sous forme de diagramme : la masse en ordonnée, le moment ou la position du CG en abscisse. Les limites forment une enveloppe, un polygone dans lequel votre point doit tomber.
La méthode de lecture :
- Calculez la masse totale et le moment total (ou le CG), comme dans le tableau.
- Placez la masse sur l’axe vertical et le moment ou le CG sur l’axe horizontal.
- Vérifiez que le point est à l’intérieur de l’enveloppe, sans toucher les bords.
- Faites de même pour la masse sans carburant ou pour l’atterrissage : le segment qui relie les deux points montre l’évolution du centrage pendant le vol, et il doit rester entièrement dans l’enveloppe.
Certains manuels utilisent des moments réduits, divisés par 100 ou 1 000 : vérifiez l’unité de l’axe. D’autres ajoutent une enveloppe plus petite pour la catégorie utilitaire (vrilles d’entraînement, par exemple).
Les pièges classiques de l’examen PPL DGAC
Ces questions se perdent surtout sur des détails :
- Oublier de convertir le carburant, ou utiliser une densité de mémoire au lieu de celle de l’énoncé.
- Diviser dans le mauvais sens : le CG est moment ÷ masse, jamais l’inverse. Un résultat de 0,001 m ou de 1 000 m doit vous alerter.
- Mélanger les unités : kilogrammes et livres, mètres et pouces, moments réduits et complets.
- Confondre charge utile et charge marchande : la charge utile inclut le carburant, la charge marchande non.
- Ne vérifier que la masse : un avion sous la masse maximale peut être hors centrage, comme dans notre cas piège.
- Oublier l’atterrissage : le centrage doit rester dans les limites jusqu’à la fin du vol.
- Confondre les effets : c’est le centrage avant qui augmente la vitesse de décrochage, et le centrage arrière qui dégrade la stabilité et la sortie de vrille.
Comment réviser la masse et le centrage
Ce chapitre se travaille en trois temps :
- Le vocabulaire en flashcards : masse de base à vide, charge utile, charge marchande, carburant inutilisable, effets du centrage avant et arrière. La répétition espacée fait revenir chaque carte juste avant l’oubli.
- Le calcul à la main : refaites l’exemple de cet article sans regarder les résultats, puis inventez des variantes (un passager de plus, 40 litres de moins).
- Les QCM type examen : avec AltiPrep, vous vous entraînez sur des questions de performances et préparation du vol, avec une explication après chaque réponse, des flashcards à répétition espacée et un suivi de votre progression par matière.
Pour situer ce chapitre dans le programme, consultez notre guide des 9 matières de l’examen théorique PPL : l’épreuve de performances et préparation du vol compte 12 QCM, et il faut au moins 9 bonnes réponses (75 %) pour la valider. Les règles complètes sont dans notre guide pour réussir le théorique PPL.
Êtes-vous prêt sur ce chapitre ?
Vous maîtrisez la masse et le centrage si vous savez, sans hésiter :
- définir masse de base à vide, charge utile, charge marchande et carburant utilisable ;
- convertir un volume d’AVGAS en masse ;
- dérouler un devis de masse et centrage complet, au décollage et à l’atterrissage ;
- calculer le déplacement du CG quand une charge change de place ;
- placer un point dans un diagramme de centrage et l’interpréter ;
- citer les effets d’un centrage avant et d’un centrage arrière.
Du QCM au cockpit
En formation, votre instructeur vous fera établir un devis de masse et centrage avant les vols chargés. Utilisez des masses réelles plutôt que des estimations optimistes, et adoptez ces réflexes :
- utilisez la fiche de pesée de l’avion que vous allez piloter ;
- respectez la limite de la soute à bagages, indépendamment du centrage ;
- arrimez les bagages, car une charge qui glisse en vol déplace le centre de gravité ;
- en été et en altitude, croisez le devis avec les abaques de performances.
Points clés à retenir
- Moment = masse × bras de levier, et CG = moment total ÷ masse totale : c’est toute la méthode.
- Deux vérifications obligatoires : la masse maximale et les limites avant et arrière du centrage, au décollage et à l’atterrissage.
- L’AVGAS pèse environ 0,72 kg par litre : convertissez toujours avant de calculer, avec la densité de l’énoncé.
- Le centrage arrière réduit la stabilité et rend la sortie de vrille difficile ; le centrage avant alourdit les commandes et augmente la vitesse de décrochage.
- Un avion peut être sous la masse maximale et hors centrage : on ne remplit pas toujours sièges, soute et réservoirs en même temps.
Pour aller plus loin :
- Les 9 matières de l’examen théorique PPL(A) expliquées
- Réussir l’examen théorique du PPL du premier coup
- La répétition espacée : la méthode la plus efficace pour réviser votre PPL
- Minima VMC et classes d’espace aérien : le guide du théorique PPL
Bonnes révisions, et bons vols bien centrés !
Questions fréquentes
Comment calcule-t-on le centrage d’un avion ?
On multiplie la masse de chaque élément (avion à vide, occupants, bagages, carburant) par son bras de levier pour obtenir son moment. On additionne ensuite toutes les masses et tous les moments. Le centre de gravité est égal au moment total divisé par la masse totale, et il doit se trouver entre les limites avant et arrière du manuel de vol.
Combien pèse un litre d’essence avion ?
Un litre d’AVGAS 100LL pèse environ 0,72 kg. Cent litres représentent donc environ 72 kg, soit presque le poids d’un passager. Au théorique, utilisez toujours la densité donnée dans l’énoncé si elle est indiquée.
Qu’est-ce qu’un centrage arrière et pourquoi est-il dangereux ?
Un centrage arrière signifie que le centre de gravité est proche de la limite arrière, ou au-delà. L’avion devient moins stable en tangage, les efforts aux commandes sont plus légers et la sortie de décrochage ou de vrille devient plus difficile. Au-delà de la limite arrière, l’avion peut devenir incontrôlable.
Quels sont les effets d’un centrage avant ?
Avec un centrage avant, l’avion est très stable mais plus lourd aux commandes. L’empennage doit fournir davantage de déportance, ce qui augmente la vitesse de décrochage et la traînée, donc la consommation. Au-delà de la limite avant, il peut manquer de gouverne de profondeur pour la rotation ou l’arrondi.
Le centrage change-t-il pendant le vol ?
Oui, dès que la masse de carburant diminue, si les réservoirs ne sont pas situés exactement au centre de gravité. C’est pourquoi on vérifie le centrage au décollage et aussi à l’atterrissage, avec le carburant restant prévu. Un passager qui change de place en vol modifie aussi le centrage.
La masse et le centrage sont-ils au programme du théorique PPL ?
Oui. Ils font partie de l’épreuve de performances et préparation du vol, qui compte 12 QCM. Il faut au moins 9 bonnes réponses pour la valider, et les questions de calcul de centrage y sont fréquentes.
Décodez des messages comme celui-ci chaque jour, avec un débriefing après chaque réponse.
Essayer gratuitement