Point où la résultante du poids (force gravitationnelle) d'un corps ou d'un système peut être considérée comme appliquée pour les calculs d'équilibre et de moments dans un champ de pesanteur uniforme ; pour un corps rigide c'est la moyenne des positions pondérées par la masse par rapport à un référentiel choisi.

Principe

Le poids d'un corps distribué produit la même force et le même moment résultant autour de tout point de référence s'il est remplacé par une seule force appliquée au centre de gravité ; la position du CG détermine donc l'équilibre, le trim et le moment statique autour des axes de commande et varie avec la redistribution des masses ou la consommation de ressources.

Démonstration

Situation : chargement de fret dans un aéronef. Reconnaissance : le plan de chargement calcule le CG par rapport au point de référence. Action : si le CG calculé est hors de l'enveloppe admissible, déplacer la cargaison ou ajouter du lest. Conséquence : le recentrage remet le CG dans l'enveloppe de sécurité, rétablissant les marges de stabilité et de trim requises pour le décollage et le vol.

Mauvaise application

Considérer le CG comme fixe pour toutes les phases de vol ou confondre CG et centre de charge aérodynamique instantané ; cette erreur néglige la consommation de carburant, les déplacements de charge et les champs de gravité non uniformes qui font varier le CG ou son rôle dynamique.

Conséquence

La détermination précise du CG affecte la stabilité, la manœuvrabilité et les charges structurelles ; un CG hors limites peut réduire les marges de stabilité, modifier les commandes de trim, augmenter les efforts de commande et, dans les cas extrêmes, rendre l'appareil incontrôlable ou instable.

Inversion

Dans des champs gravitationnels non uniformes, des référentiels accélérés ou des structures très flexibles, le modèle en point unique du CG peut ne pas représenter l'emplacement effectif de l'action du poids ; pour les navires, l'interaction avec la flottabilité et les propriétés métacentriques modifie l'analyse de stabilité.

Limite

Clairement dans le périmètre : corps rigides et systèmes dans un champ de gravité uniforme avec répartition de masse connue. Cas limite : véhicules avec masses consommables (carburant) dont le CG évolue pendant la mission et doit être suivi. Hors périmètre : centres aérodynamiques instantanés ou résultantes de pression qui ne représentent pas l'action gravitationnelle.

Tension sémantique

Stabilité (placer le CG pour marge et prévisibilité) ↔ performance/manoeuvrabilité (placer le CG pour agilité ou capacité utile); déplacer le CG vers l'avant ou l'arrière améliore un attribut au prix de l'autre.

Synthèse

Le centre de gravité est une construction cinématique simplificatrice qui réduit un poids distribué à une force résultante unique ; il est essentiel pour les calculs d'équilibre et de trim mais doit être mis à jour pour les changements de configuration et de masse.