INTRODUCCIÓN El peso y balance de una aeronave se ha vuelto algo de gran importancia en los últimos años de la aviación, ya que para poder comprender el comportamiento de una aeronave en vuelo; y el comportamiento del peso en esta según las especificaciones del fabricante. En los últimos años la localización del centro de gravedad de un avión e incluso de un helicóptero es algo que un mecánico de aviación, por eso surge la necesidad de utilizar herramientas para pesar las aeronaves sin o con carga y la creación de registros para el control de peso y balance de estos.
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INTRODUCCIÓN Hay muchas formas para poder determinar el peso y el balance, se considera el diseño y el tamaño de la aeronave para un cálculo determinado del centro de gravedad (CG), de igual manera se obtienen diferencias en las aeronaves de ala fija y ala rotativas; y es de mucha importancia que el técnico muestre cierto conocimiento en la ubicación del centro de gravedad ya que este puede sufrir cambios al momento de realizar operaciones de mantenimiento mayor en una aeronave y así cambiar el centro de gravedad de dicha aeronave.
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HISTORIA DE PESO Y BALANCE •
En la historia de la aeronáutica en un principio no se tenia mucha mucha idea del conocimiento de peso y balance, por ello no importaba mucho el esfuerzo de encontrar un centro de gravedad; pero hoy en día se exige más la responsabilidad del conocimiento y ubicación del centro de gravedad.
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HISTORIA DE PESO Y BALANCE •
La responsabilidad de peso adecuado y el control del equilibrio comienzan con los ingenieros y diseñadores, y se extiende a los mecánicos de aviones que mantienen los aviones y los pilotos que los manejan.
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HISTORIA DE PESO Y BALANCE •
Los aviones modernos están diseñados utilizando el estado de la tecnología más avanzada y los materiales para lograr la máxima fiabilidad y rendimiento para la categoría deseada. Con mucho cuidado y experiencia debe ser ejercido en operación y mantenimiento más eficiente de estas aeronaves por lo cual fue tomada en su diseño y fabricación.
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HISTORIA DE PESO Y BALANCE •
Los diseñadores de una aeronave han fijado el peso máximo, basado en la cantidad de elevación de las alas y/o si los motores pueden proporcionar las condiciones de funcionamiento para el que está diseñado el avión.
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Porcentaje Porcentaje en MAC Términos: •
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TEMAC: Es una abreviatura para el borde de salida de la cuerda aerodinámica media. LEMAC. Es la abreviatura del borde de ataque a partir de la cuerda aerodinámica media. Cuerda aerodinámica media (MAC). Es la longitud de la cuerda media del ala, establecidos mediante consideraciones aerodinámicas. Peso-y-fines de equilibrio se utiliza para localizar el centro de gravedad gama de la aeronave. La ubicación y dimensión de la MAC, dónde se usa, se encontrará en las especificaciones de aviones, el certificado de tipo.
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Porcentaje Porcentaje en MAC El centro de gravedad puede expresarse en términos de pulgadas con respecto a la línea del Datum o como un porcentaje de la cuerda media aerodinámica (MAC), el MAC es establecido por el fabricante quien define el borde de ataque como (LEMAC) y al borde de salida como (TEMAC) en términos de pulgadas a partir del Datum. La ubicación del CG y varios límites son también expresados en porcentajes a partir de la cuerda.
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Porcentaje Porcentaje en MAC El centro de gravedad es expresado como un porcentaje y es ubicado en la parte trasera del LEMAC así como lo muestra la figura 7-11.
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Porcentaje en MAC Asumiendo que el centro de gravedad para una aeronave en particular podría ser calculado para poder ubicar a 130 pulgadas del datum. El LEMAC está en estación 100, y el TEMAC está en la estación 250, por consiguiente, la distancia del MAC es 250 pulgadas. Así como lo muestra la figura 7-25.
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Porcentaje en MAC Para calcular el CG en porcentaje de MAC la siguiente formula puede ser utilizada: % =
100
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Porcentaje en MAC Como ejemplo, asumiendo que el MAC es 150 pulg, el LEMAC es 100 pulg, y el CG es 130 Pulg, calcular el % de MAC.
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Peso y Balance Balance de grandes aeronaves aeronaves •
Durante el vuelo de un avión de pasajeros de gran tamaño, el consumo de combustible y el movimiento de pasajeros y tripulantes causar cambios en la ubicación del CG. Estos cambios se compensan mediante la carga del avión correctamente, de modo que el centro de gravedad no se mueve más allá de los límites hacia adelante o hacia atrás, independientemente de la cantidad de combustible o de pasajeros y los movimientos de la tripulación en situaciones normales.
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Peso y Balance Balance de grandes aerona aeronaves ves
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Peso y Balance Balance de grandes aeronaves aeronaves •
La ubicación del CG se calcula antes de que el avión despegue, y se ajusta si es necesario para asegurar que los cambios durante el vuelo no hará que el CG para moverse fuera de los límites. Equipaje, carga y carga de combustible se puede utilizar para ajustar la ubicación del CG.
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Procedimientos de pesaje •
Al pesar aeronaves de gran tamaño, el cumplimiento de los manuales, especificaciones de operaciones, o la especificación de gestión es necesario para garantizar que el peso y requisitos de saldo especificados en el manual de vuelo del avión (AFM) se cumplan de acuerdo con los límites aprobados. Esto proporcionará información a la tripulación de vuelo que permite que la carga útil máxima para llevarse de forma segura.
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Procedimientos de pesaje •
El avión se pesará en un local cerrado después de que la aeronave haya sido limpiada. Se comprueba que la aeronave está en una configuración para el pesaje de los controles de vuelo, combustible, balastros, aceite y otros fluidos de funcionamiento y equipo según lo requiera el control de peso y balance de procedimiento.
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Procedimientos de pesaje
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Procedimientos de pesaje •
Aviones grandes no suelen ser levantado del piso en las tomas de peso, se pesan en balanzas de tipo rampa. Las escalas deben estar adecuadamente calibradas y ajustadas a cero, y se utiliza de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
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Procedimientos de pesaje
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Determinar el peso vacío y EWCG •
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Cuando la aeronave está debidamente preparada para el pesaje, se ruedan en las escalas, y el nivel. Los pesos se miden en tres puntos de pesaje: los dos puntos principales de la rueda y el punto de la rueda de morro. El peso en vacío y EWCG se determinan mediante los pasos siguientes, y los resultados se registran en el registro de peso y balance para su uso en todo el peso futuro y cálculos del balance. 21
Determinar el peso vacío y EWCG 1.
2.
3.
Determinar el índice momento de cada uno de los puntos principales ruedas multiplicando el peso neto (escala de lectura menos peso de tara), en libras, en estos puntos por la distancia desde el punto de referencia, en pulgadas. Determinar el índice momento del punto de la rueda de nariz pesada multiplicando su peso neto, en kilos, por su distancia al punto de referencia, en pulgadas. Determinar el peso total sumando el peso neto de los tres puntos de pesaje y el índice de momento total sumando los índices momento de cada punto.
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Determinar el peso vacío y EWCG 4. Divida el índice momento total por el peso total. Esto da la CG en pulgadas, desde el punto de referencia. 5. Determinar la distancia de la CG detrás del borde de ataque de la cuerda media aerodinámica (LEMAC) restando la distancia entre el punto de referencia y LEMAC de la distancia entre el punto de referencia y el GC. = Da Datu tum m al al CG CG − Da Datu tum m al al LEM LEMAC AC
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Determinar el peso vacío y EWCG •
Determinar el EWCG en% MAC utilizando la siguiente fórmula:
% =
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Determinar el peso vacío y EWCG
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El sistema de pesaje abordo de las aeronaves •
Algunos grandes aviones de transporte tiene un sistema a bordo de pesaje de la aeronave pesada (OBAWS) que, cuando la aeronave está en tierra, da a la tripulación una indicación continua de la peso total de la aeronave y la ubicación del CG en% MAC.
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El sistema de pesaje abordo de las aeronaves •
El sistema consta de los transductores de sensación sen sación de tensión de cada rueda y el eje principal de la rueda de morro, un equipo de peso y el equilibrio, y los indicadores que muestran el peso bruto, el centro de gravedad en porcentaje de MAC, y un indicador de la actitud de tierra de la aeronave.
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Determinación del peso de aterrizaje Es importante conocer el peso de aterrizaje del avión con el fin de establecer los parámetros de aterrizaje, y para asegurarse de que el avión podrá aterrizar en el destino previsto. En este ejemplo de un avión de turbohélice de cuatro motores, determinar el peso del avión al final de 4,0 horas de crucero en estas condiciones: Peso de despegue....... 140.000 libras
Presión de altitud durante el crucero........ crucero............ .... 16.000 pies Temperatura ambiente durante el crucero………-32 ° C 29
Determinación del peso de aterrizaje 1.La temperatura estándar para 16.000 pies es -16,7 ° C. 2. DESVIACION ESTANDAR -32 º - 16,7 º = 15,3 °. Es debajo del estándar. 3. Siga la línea vertical que representa 140.000 libras de peso bruto hasta que se cruza con la línea diagonal de 16.000 pies de altitud de presión. 4. Trace una línea horizontal hacia la izquierda con el índice de desviación de la temperatura (0 ° C de desviación). 5. Trace una línea diagonal 6. Dibuja una línea vertical hacia arriba desde el 15.3 ° C 7. Dibuja una línea horizontal a la izquierda Esta línea cruza el "Fuel Flow100 libras por hora por motor" índice a las 11.35 horas. Esto indica que cada uno de los cuatro motores de quemaduras 1135 (100 x 11,35) libras de combustible por hora. 30
Determinación del peso de aterrizaje El total de combustible quemado durante el crucero de 4 horas es el siguiente: Total de Combustible Quemado= ( Lb/h/motor) x (numero de motores )x(duración de horas de vuelo) =1,135 x 4 x 4 =18,160 libras 8. El peso bruto del avión era 140.000 libras en el despegue, y desde 18.160 libras de combustible se quemó durante el crucero y 1.350 libras fue quemada durante la fase de aproximación y aterrizaje es el peso de aterrizaje: 140.000 - (18.160 + 1.350) = 120.490 libras
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La determinación de los minutos del tiempo de vaciado de combustible Los aviones grandes están aprobados con un peso mayor tanto para el despegue como para el aterrizaje, y para que sea posible volver aterrizar poco después del despegue, a veces instalado un sistema de desecho de combustible. Es importante en una situación de emergencia que la tripulación de vuelo pueda volcar o desechar combustible suficiente para bajar el peso de la aeronave al peso de aterrizaje permitido. Esto se realiza midiendo el tiempo del proceso de vertido.
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La determinación de los minutos del tiempo de vaciado de combustible En este caso el avión opera con 3 motores y sus especificaciones son: Peso crucero………......... crucero……….................... ...................... .................... .................171.000 ........171.000 libras Peso máximo de aterrizaje .................................. ...................................... .... 142.500 libras Tiempo desde el inicio de volcado vol cado de aterrizaje...... 19 minutos Flujo de combustible promedio durante el volcado y el descenso……………………………... descenso……………………… ……... 3.170 libras / h / engine Tasa de descarga de combustible.............. combustible................ .. 2.300 libras por minuto
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La determinación de los minutos del tiempo de vaciado de combustible 1.Determinar la cantidad del peso de la aeronave que debe ser reducido para alcanzar el peso máximo de aterrizaje permitido: 171.000 libras de peso crucero - 142.500 libras de peso máximo de aterrizaje 28.500 libras requiere reducción 2. Determinar la cantidad de combustible quemado desde el principio del volcado al momento del aterrizaje: 3,170/lb/h/engine = 60 = 52.83lb/min engine 34
La determinación de los minutos del tiempo de vaciado de combustible Para los tres motores, esto es 52.83 x 3 = 158.5 libras / min. Los tres motores quemarán 158,5 x 19 = 3,011.5 libras de combustible entre el comienzo del descargado y del aterrizaje. 3. Determinar la cantidad de combustible necesario para volcar restando la cantidad de combustible consumido durante el vertido de la reducción del peso requerido: 28,500 lbs de reducción de peso requerido -3,011.5 lbs de combustible quemado después de iniciar el volcado 25,488.5 lbs de combustible descargado 35
La determinación de los minutos del tiempo de vaciado de combustible 4. Determinar el tiempo necesario para volcar esta es ta cantidad de combustible dividiendo el número de libras de combustible para volcar por la tasa de descarga:
25,488.5 lbs = 11.08 minutos 2,300 lbs/min 36
Determinación del desplazamiento del CG cuando la carga es agregada o removida. Cuando la carga se agrega o se elimina, sumar o restar el índice de peso y el momento de la carga afectada a la tabla de carga original. Determine el nuevo CG dividiendo el índice nuevo momento por el peso total de la nueva, y multiplicarlo por el factor de reducción.
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Determinación de cuales limites son Determinación excedidos En la preparación de un avión para el vuelo, debe tener en cuenta todos los parámetros y comprobar para determinar que no hay límite ha sido excedido. Tenga en cuenta los parámetros siguientes, y determinar qué límite, si existe, se ha superado. • El avión tiene un índice básico de peso al vacío y un momento • La tripulación de peso y momento • Peso y momento de los pasajeros • Peso máximo al despegue • Máximo peso sin combustible • Peso máximo de aterrizaje
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Otros Parámetros Peso y Balance de aviones de categoría viajero
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La determinación de los cambios en la CG cuando los pasajeros se desplazan •
Determinación del desplazamiento del centro de gravedad cuando la carga es movida de una sección a otra. •
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Control de peso y balance para un helicóptero. Las consideraciones de peso y balance de un helicóptero son similares a las de una aeronave excepto ellas son mucho más críticas, y el rango del CG es mucho más limitado. [Figura 6.1]
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Control de peso y balance para un helicóptero. Los ingenieros que diseñan un helicóptero determinan la cantidad del poder de control cíclico que es permisible, y establecen ambos rangos del CG lateral y longitudinal, que el piloto debe de permitir para la carga del helicóptero para que haya suficientes control cíclico para todas las condiciones de vuelo.
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Control de peso y balance para un helicóptero. Si el CG esta delante del límite de la parte delantera, el helicóptero se inclinara, y el disco del rotor tendrá que empujarse hacia delante. Para contrarrestar esto, se requerido un ciclo hacia atrás. Si el CG está demasiado lejos en la parte delantera el ciclo autoritario no podrá ser suficiente para que el helicóptero vuele para un aterrizaje. Y por consiguiente este requerirá una distancia excesiva para el aterrizaje.
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Control de peso y balance para un helicóptero. Si el CG está en la en la parte trasera del límite permitido, el helicóptero volará con una actitud de cola baja y puede necesitar más desplazamiento de la palanca de control cíclico que es disponible para mantener un vuelo estacionario en condiciones de no-viento. Podría no ser suficiente poder cíclico para para prevenir que la cola del rotor impacte con el suelo. Si violentos vientos pueden causar el helicóptero haga un cabeceo hacia arriba durante el vuelo de alta velocidad, entonces no puede haber suficiente control cíclico hacia delante para bajar la nariz.
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Control de peso y balance para un helicóptero. Equilibrio lateral de un avión suele ser de poca importancia y no se calcula normalmente. Pero algunos helicópteros, especialmente aquellos equipado para operaciones de elevación, son sensibles a la posición lateral de la CG, y su AFM/POH incluyen tanto longitudinal y lateral sobres CG, así como información sobre la carga máxima admisible. Figura 62 es un ejemplo de esos sobres CG.
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Control de peso y balance para un helicóptero.
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Determinar el CG cargado de un helicóptero En la misma forma que un avión se determinan el peso en vacío y el peso vacío centro de gravedad de un helicóptero. Se agregan los pesos registrados en las escalas apoyando el helicóptero y sus distancias de la referencia se utilizan para calcular los momentos en cada punto de pesaje.
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Determinar el CG cargado de un helicóptero El momento total se divide por el peso total para determinar la ubicación de la CG en pulgadas de la referencia. La referencia de algunos helicópteros está situada en el centro del mástil del rotor, pero ya que esto causa algunos brazos positivos (detrás de la referencia) y otros negativos (por delante de la referencia), los helicópteros más modernos tienen la referencia situada por delante de la aeronave, como aviones más modernos.
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Determinar el CG cargado de un helicóptero El CG lateral se determina de la misma manera como el CG longitudinal, excepto las distancias entre las escamas y el butt line cero (BL 0) se utiliza como brazo. Brazos a la derecha del BL 0 son positivos y a la izquierda son negativas. La Butt line cero (o a veces se denomina la nalga) es una línea por el centro simétrico de un avión desde la nariz hasta la cola. Sirve como referencia para medir los brazos para encontrar CG el lateral.
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Determinar el CG cargado de un helicóptero Con el fin de determinar si es o no un helicóptero con las siguientes especificaciones dentro tantos de peso y balance dentro de los límites longitudinales y laterales, se debe construir un gráfico como el de la figura 6-3:
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Efectos de la descarga de pasajeros y el uso de combustible Considere el helicóptero en la figura 6-3. La primera etapa del vuelo consume 22 galones de combustible, y al final de esta etapa, el pasajero. ¿Es el helicóptero aún dentro de los límites admisibles de CG para el despegue? Para averiguar, hacer un nuevo gráfico como en la figura 64, para mostrar las nuevas condiciones de carga del helicóptero al comienzo de la segunda etapa del vuelo.
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Efectos de la descarga de pasajeros y el uso de combustible En estas condiciones, según los sobres CG del helicóptero en la figura 6-2, el CG longitudinal está dentro de los límites. Sin embargo, el momento de desplazamiento lateral es excesivo, ya que el piloto y el combustible son del lado izquierdo de la aeronave. Si lo permite el POH, el piloto puede volar el avión en su segunda etapa desde el asiento derecho. De acuerdo con cifras de 6-5 y 6-2, esto traerá el equilibrio lateral en límites.
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Efectos de la descarga de pasajeros y el uso de combustible
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Efectos de la descarga de pasajeros y el uso de combustible
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BIBLIOGRAFÍA Libro Aircraft Weight Weight and Balance
Capítulo
Tema
Capítulo 5
Center of Gravity
Handbook
Pag. 5-1hasta la .5-4
Change after Repair or Alterations
Aircraft Weight Weight and Balance
Capítulo 6
Handbook
Aircraft Weight Weight and Balance
6-1 hasta la 6-3
Control—Helicopters
Capítulo 7
Large Aircraft
7-1 hasta la 7-16
Weight and Balance
Handbook
ABS
Weight and Balance
Capítulo 7
Expressing the CG as a
160
Percentage of the MAC
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