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PESO Y BALANCE DE AERONAVES INTRODUCCIÓN La finalidad principal del control del peso y balance de las aeronaves, es la seguridad.
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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 debe conocer, 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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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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Línea de Referencia o Plano de Referencia (Datum) La línea de referencia es una línea vertical imaginaria, a partir de la cual, todas las medidas son tomadas horizontalmente con este fines la aeronave debe ponerse en actitud de vuelo nivelado. Esta línea está en ángulo recto en relación al eje longitudinal de la aeronave.
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Brazo El Brazo es la distancia horizontal entre un equipamiento y el plano de referencia. La longitud del brazo es siempre dado o medido en pulgadas; excepto en los casos que la localización sea exactamente sobre el plano de referencia (0), él es precedido de la señal positiva (+ ) o negativo (-). Momento El momento es el resultado de la multiplicación de un peso por su brazo. El momento de un ítem en torno al plano de referencia es obtenido por la multiplicación del peso de este ítem, por la distancia horizontal, entre este ítem y el plano de referencia.
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Centro de Gravedad El c.g. de una aeronave es el punto sobre el cual los momentos de nariz pesada, o de cola pesada, son exactamente iguales en magnitud. Una aeronave suspendida de este punto, no debe tener tendencia de rotación para cualquiera de los lados de la nariz o de la cola. Este es el punto en el cual el peso de la aeronave o de cualquier objeto está concentrado. También se puede considerar que el c.g. podría definirse como el punto en el cual todo el peso del cuerpo se considera concentrado.
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MTW/MRW: Peso máximo permitido para rodar. Es mayor al MTOW y la diferencia entre ambos es debido al combustible necesario para el carreteo. MLW: Peso máximo permitido de aterrizaje MZFW: Parte principal de la masa de una aeronave.
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PILOT O Y PASAJEROS 170 Lbs. Niños de hasta 12 años se deberán calcular 80 Lbs. EQUIPAJE O CARGA Peso real
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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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Un estiva inadecuada reduce la eficiencia de la aeronave con respecto al techo, maniobrabilidad, razón del asenso, velocidad, y consumo de combustible; pudiendo ser motivo para interrupción de un vuelo, o aún su cancelación. Las aeronaves tienen una tendencia de ganar peso debido a la acumulación de suciedad, grasa, etc., en áreas que no son fácilmente accesibles para el lavado y la limpieza así como el repintado. El peso ganado en ciertos periodos de tiempo depende del funcionamiento de la aeronave, horas de vuelo, condiciones atmosféricas y el tipo de aeropuerto en que ella opera.
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Por estos motivos es que se hace necesario rehacer el pesado de la aeronave periódicamente. En los casos de aeronaves usadas para transporte aéreo taxi y aéreo, este procedimiento es exigido por las normativas aeronáuticas. Las normativas no exigen el pesaje periódico de aeronaves privadas. Normalmente ellas son pesadas en la época de la certificación, o tras sufrir cualquier alteración mayor, que pueda afectar su peso y balance.
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Supongamos un avión de peso máximo a despegue 2.650 libras, y deseamos realizar un problema con las siguientes características: Peso en vació: 1.707 libras Combustible (30 galones) 180 libras Aceite3 galones 22.5 libras Piloto 170 libras Pasajeros (3) 510 libras Equipaje 50 libras ______________ Total 2639.5 libras Margen: 2.650- 2.639.5 = 10.5 libras. El avión esta cargado dentro de sus límites.
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MODO MATEMATICO Cada peso que se coloca en un avión esta situado a una distancia de la línea DATUM; esta distancia se llama BRAZO. Multiplicando esta distancia por el peso, obtenemos el MOMENTO del valor real que ha de ser considerado al calcular la situación del centro de gravedad. Para el cálculo por el método matemático, proceder como sigue: 1. Hacer una relación con los distintos pesos del avión: gasolina, aceite, Piloto, pasajeros, equipo vario y equipaje, así como su distancia del DATUM. 2. Multiplicar los pesos por sus brazos respectivos, para hallar los MOMENTOS. 3. Sume los pesos para obtener el total. 4. Sumar los MOMENTOS para hallar el momento final. PELIGRO DE UN C.G. MUY RETRASADO 1. El avión se cae de cola, lo que puede hacer crítica una maniobra de recuperación de una perdida. 2. El avión se hace inestable y de difícil control. 3. La situación de C.G. trasero es mucho mas peligrosa que delantero, puesto que puede hacer al avión entrar en perdida, y posteriormente en barrena, quedando incontrolable.
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*La línea DATUM es el panel de contrafuegos. *El peso en vacío del avión: 1625 lbs. Y su brazo: +35,0 pulg. *Gasolina cargada: 40 galones, brazo= +48´´. *Aceite cargado: 3 galones, brazo= -15´´. Este brazo es negativo puesto que el aceite Esta cargado del otro lado del DATUM. *Piloto y pasajero en asiento delantero. Peso Piloto: 165 libras. Peso Pasajero: 120 libras Brazo: 36 pulgadas *Pasajeros en asiento trasero: 290 libras, brazo= +70,0´´ *Equipaje: 90 libras, brazo= +95´´ Los límites del C.G. son: +33,5 delantero y +45,8 trasero. El peso máximo autorizado para el despegue es de 2,700 libras
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CARGAS PESO BRAZO MOMENTO Peso en vacío 1625 lbs. + 35.0 + 56.875 Gasolina (40x6) 240 lbs. + 48.0 + 11.520 Aceite (3x7,5) 22.5 lbs. - 15.0 - 337.5 Asientos delanteros: Piloto 165 lbs. + 36 + 5.940 Pasajero 120 lbs. + 36 + 4.320 Asientos traseros 290 lbs. + 70 + 20.300 Equipaje 90 lbs. + 95 + 8.550 ________ _________ TOTAL 2.552,5 + 107.167,5 Dividir el MOMENTO TOTAL por el PESO TOTAL. Esta será la situación del C.G. C.G. = 17.167,5 = 41.99 2.552,5
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Comparando el peso máximo con el peso total: 1. Peso máximo: 2700 lbs. 2. Peso total: 2552.5 lbs. 3. Margen 147.5 lbs. EL AVIÓN ESTA BIEN CARGADO. Comparando la posición del C.G. con los límites anterior y posterior: 1. Limite anterior: +33.5 2. Limite posterior: +45.8 3. Situación de C.G.: +41.99 DENTRO DE LÍMITES. EL AVIÓN ESTA BIEN CARGADO.
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EFECTOS DEL MAL PESO Y BALANCE La importancia que tiene el control exacto del peso y la distribución correcta del mismo hace que un avión sea mas potente si se considera que las características del vuelo como techo régimen ascensional, velocidad, maniobrabilidad, etc. LOS EFECTOS PRINCIPALES QUE PRODUCEN LA SOBRECARGA O MALA DISTRIBUCION DE PESO DE UN AVIÓN SOBRE LAS CARACTERISTICAS DEL VUELO SON LA SIGUIENTES 1. Avión sobrecargado 2. Avión pesado de nariz 3. Avión pesado de cola AVIÓN SOBRECARGADO 1. Aumento de velocidad de desplome o stall. 2. Reducción de la maniobrabilidad. 3. Aumento de la distancia requerida para el despegue. 4. Disminución del régimen ascensional para una potencia dada. 5. Menor techo. 6. Mayor consumo de combustible para conservar una cierta velocidad. 7. Reducción de la vida de llantas y tren de aterrizaje. AVIÓN PESADO DE NARIZ 1. Mayor consumo de combustible. 2. Mayor potencia para conservar una velocidad determinada. 3. Disminución de la estabilidad longitudinal del avión, dificultandose el control considerablemente. 4. Mayor, dificultad para controlar la nariz en los aviones que la tengan. 5. Trabajo excesivo para la rueda de nariz en los aviones que la tengan.
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AVIÓN PESADO DE COLA 1. El mayor consumo de combustible. (menor radio de acción). 2. Necesidad de mayor potencia para conservar una velocidad determinada. 3. Disminución de estabilidad longitudinal del avión. 4. Aumento de la tendencia del avión a desplome. HAY 4 RAZONES PRINCIPALES QUE PUEDEN ORIGINAR EL MOVIMIENTO DE LA CARGA. 1. Aceleración. 2. Guiñado, ocurre en condiciones de turbulencia requiere que las cargas estén aseguradas en ambos costados. 3. Desaceleración, las cargas tienden a moverse hacia delante. 4. Caídas verticales, experimentadas en condiciones de turbulencia y las cargas tienden a elevarse del piso.
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En la aeronáutica, el término cuerda se refiere a la línea recta imaginaria que une el borde de salida con el centro de la curvatura del borde de ataque de un perfil alar ó álabe cualquiera. La longitud de la cuerda es la distancia entre el borde de salida y el punto del borde de ataque donde la cuerda se interseca con este último.aeronáuticaborde de ataqueborde de ataque
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Identifique la ubicación del centro de gravedad, en pulgadas del dato. Identificar el borde delantero del MAC (LEMAC), en pulgadas del datum. Restar LEMAC de la ubicación del CG. Divide la diferencia por la longitud del MAC. Convierta el resultado en decimales en un porcentaje multiplicando por 100. Como fórmula, la solución para resolver el porcentaje de MAC sería:
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Si el centro de gravedad es conocido en porcentaje de MAC, y hay una necesidad de conocer la localización CG en pulgadas del dato, la conversión se haría de la siguiente manera
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El lastre se utiliza en una aeronave para alcanzar el equilibrio CG deseado, cuando el centro de gravedad no está dentro de los límites o no está en el lugar deseado por el operador. Por lo general se encuentra lo más lejano o lo más hacia adelante posible para llevar el CG dentro de los límites, mientras se utiliza una cantidad mínima de peso. El lastre que se instala para compensar la remoción o instalación de los elementos del equipo y que debe permanecer en la aeronave durante largos periodos se denomina balasto permanente. Generalmente son barras de plomo o placas atornilladas a la estructura de la aeronave. Puede ser pintado de rojo y cartel: PERMANENTE BALLAST-NO RETIRAR. La instalación de lastre permanente da como resultado un aumento del peso vacío de la aeronave y reduce la carga útil.
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Si una reparación o alteración hace que el CG de la aeronave caiga fuera de su límite, el lastre permanente puede ser instalado. Por lo general, el lastre permanente está hecho de bloques de plomo Pintado en rojo y marcado como "Lastre Permanente - No Remueve". Debe estar adherido a la estructura para que no interfiera con ninguna acción de control, Lo suficientemente rígido para que no pueda ser desalojado por ninguna maniobra de vuelo o por un aterrizaje brusco
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LASTRE TEMPORAL Dos cosas deben ser conocidas primero para determinar la cantidad de lastre necesario para llevar el CG dentro de los límites: la cantidad que el GC está fuera de los límites y la distancia entre la ubicación del lastre y el límite que se ve afectado.
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Si un avión con un peso vacío de 1.876 libras ha sido alterado por lo que su CG es +32.2, y el rango CG para pesos de hasta 2.250 libras es de +33.0 a +46.0, permanente. Se debe instalar un lastre para mover el CG de +32.2 a +33.0. Hay un mamparo en la estación de fuselaje 228 lo suficientemente fuerte para soportar el lastre. =1,876X0.8 228-33 = 1,500,08 195 BALLAST WEIGTH= 7,7 POUNDS
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DATOS DE PESO Y BALANCE Los datos de peso y balance pueden ser obtenidos de las fuentes siguientes: a. TCDS; b. POH; d. Manual de peso y balance de la aeronave.
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Requisitos El peso y el equilibrio son de vital importancia que cada mecánico o reparador que mantenga una aeronave debe ser plenamente consciente de su responsabilidad de proporcionar al piloto información actual y exacta sobre el peso real de la aeronave y la ubicación del centro de gravedad. El piloto al mando tiene la responsabilidad de conocer el peso de la carga, CG, el peso máximo permitido y los límites CG de la aeronave. El informe de peso y balance debe incluir una lista de equipos que muestre pesos y brazos momentáneos de todos los elementos requeridos y opcionales del equipo incluidos en el peso vacío certificado. Cuando una aeronave ha sufrido una reparación extensa o una alteración importante, debe volver a pesarse y comenzar un nuevo registro de peso y balance. El mecánico de A & P o el reparador responsable del trabajo debe proporcionar al piloto información actual y precisa sobre el peso de la aeronave y dónde se encuentra el nuevo EWCG.
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¿Cuando es requerido pesar el avión? El avión también debe de ser pesado después de ser pintado, cuando le sean hechas modificaciones mayores o reparaciones. Cuando existan reportes del piloto por características de vuelo insatisfactorias, tales como pesadez de nariz o de cola y cuando se sospeche que los datos de Peso y Balance están errados.
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EQUIPO PARA PESAR EL AVION El tipo de equipo el cual es usado para pesar el avión varia dependiendo de la medida del avión. Tres tipos de escalas o basculas son usadas para pesar el avión. Cada tipo es igualmente efectivo en obtener resultados exactos. Balanzas de Plataforma Sistemas Portátiles de Pesado Celdas de carga electrónicas
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Balanzas de Plataforma Los aviones livianos son frecuentemente pesados en balanzas de plataforma tipo-viga, estas requieren el uso de jacks o rampas para colocar el avión en las balanzas.
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Sistema portatil de pesado Este hace posible encontrar el peso y balance de aviones pequeños y largos sin el uso de Jacks. El sistema consiste de balanzas para pesar cada rueda o par de ruedas en el avión, amplificadores de señal, un indicador digital de CG, un indicador de peso bruto y un panel de poder. Las básculas mecánicas deben ser protegidas cuando no están en uso, y deben ser verificadas periódicamente para determinar la exactitud midiendo un peso conocido. Las básculas electrónicas normalmente tienen una calibración incorporada que les permite ser ajustadas con precisión antes de que se aplique ninguna carga
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Celdas de carga electronicas Este es otro método utilizado para pesar aviones grandes, las celdas son indicadores de tensión de los cualescambia la resistencia de acuerdo con la presión aplicada a ellas. Las celdas de carga electrónicas se utilizan cuando se pesa la aeronave levantándola en los gatos. Las celdas se colocan entre el gato y el cojín de la aeronave, y el avión se eleva en los gatos hasta que las ruedas o patines están fuera del piso y la aeronave está en una actitud de vuelo nivelado. El peso medido por cada célula de carga se indica en el panel
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Cuando se prepara un avión para pesar, la exactitud de las balanzas debe de ser establecida, esto puede ser hecho de acuerdo a las instrucciones que provee el fabricante o por balanzas de prueba con pesos calibrados. Cuando no hay nada en las escalas la lectura debe de ser cero. La siguiente es una lista de equipo que comúnmente es usado cuando se pesa un avión. Cinta Métrica Hydrometro Herramientas y calibrador para desinflado e inflado del strut Botellas de Nitrógeno para inflar el strut Jacks o rampas Tiza para ruedas Nivel Plumb lines
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Pesar aviones limpios dentro del hangar El avión debe ser pesado dentro de un hangar donde el viento no puede soplar sobre la superficie y causar lecturas fluctuantes o falsas de la escala. La aeronave debe estar limpia por dentro y por fuera, para asegurarse de que no haya agua o escombros atrapados allí, y el exterior de la aeronave debe estar lo más libre posible de todo el barro y la suciedad. El avión debe de estar seco al momento de pesarse.
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Lista de equipo Todo el equipo necesario debe estar instalado correctamente y no debe haber ningún equipo instalado que no esté incluido en la lista de equipos. Si se instala este equipo, el registro de peso y balance debe ser corregido para indicarlo. Lastre Todos los balastos permanentes requeridos deben estar bien asegurados en su lugar y todo el lastre temporal debe ser removido. Drenando el combustible Drene el combustible de los tanques de la manera especificada por el fabricante de la aeronave. Si no hay instrucciones específicas, drene el combustible hasta que los indicadores de cantidad de combustible se lean vacíos cuando la aeronave esté en la actitud de vuelo nivelado. Cualquier combustible que permanezca en el sistema se considera residual, o combustible inutilizable y es parte del peso vacío de la aeronave.
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El aceite debe ser drenado antes de que el avión sea pesado Otros líquidos El depósito de fluido hidráulico y todos los demás depósitos que contengan fluidos necesarios para el funcionamiento normal de la aeronave deben estar llenos. Los líquidos no considerados como parte del peso vacío de la aeronave son agua potable (potable), agua de pre-lavabo y agua para inyección en los motores.
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Consideraciones de seguridad Se deben tomar precauciones especiales al levantar un avión en los gatos. 1. Las placas de tensión deben instalarse debajo de las almohadillas del gato si el fabricante las especifica. 2. Si se requiere que alguien esté en la aeronave mientras está siendo levantado, no debe haber movimiento. 3. Los gatos deben estar recta debajo de los cojines antes de comenzar a levantar el avión. 4.Todos los gatos deben levantarse simultáneamente y los dispositivos de seguridad están contra el cilindro del gato para evitar que el avión se vuelque si cualquier gato pierde presión. No todos los gatos tienen atornillado los collares, algunos usan pasadores de caída o cerraduras de fricción..
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