Peso y Balance de Aeronaves - Universidad Don Bosco

7/22/2019 Peso y Balance de Aeronaves - Universidad Don Bosco

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INTRODUCCIN

El peso y balance de una aeronave se ha vuelto algo de gran

importancia en los ltimos aos de la aviacin, ya que parapoder comprender el comportamiento de una aeronave envuelo; y el comportamiento del peso en esta segn lasespecificaciones del fabricante. En los ltimos aos la

localizacin del centro de gravedad de un avin e incluso deun helicptero es algo que un mecnico de aviacin, por esosurge la necesidad de utilizar herramientas para pesar lasaeronaves sin o con carga y la creacin de registros para el

control de peso y balance de estos.

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INTRODUCCIN

Hay muchas formas para poder determinar el peso y el

balance, se considera el diseo y el tamao de la aeronavepara un clculo determinado del centro de gravedad (CG), deigual manera se obtienen diferencias en las aeronaves de alafija y ala rotativas; y es de mucha importancia que el tcnico

muestre cierto conocimiento en la ubicacin del centro degravedad ya que este puede sufrir cambios al momento derealizar operaciones de mantenimiento mayor en unaaeronave y as cambiar el centro de gravedad de dicha

aeronave.

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HISTORIA DE PESO Y BALANCE

En la historia de la aeronutica en un principio no setenia mucha idea del conocimiento de peso y balance,por ello no importaba mucho el esfuerzo de encontrarun centro de gravedad; pero hoy en da se exige ms la

responsabilidad del conocimiento y ubicacin delcentro de gravedad.

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La responsabilidad de peso adecuado y elcontrol del equilibrio comienzan con los ingenieros

y diseadores, y se extiende a los mecnicos de

aviones que mantienen los aviones y los pilotos

que los manejan.

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Los aviones modernos estn diseadosutilizando el estado de la tecnologa ms avanzada

y los materiales para lograr la mxima fiabilidad y

rendimiento para la categora deseada. Con mucho

cuidado y experiencia debe ser ejercido en

operacin y mantenimiento ms eficiente de estas

aeronaves por lo cual fue tomada en su diseo y

fabricacin.

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Los diseadores deuna aeronave hanfijado el peso mximo,basado en la cantidadde elevacin de las

alas y/o si los motorespueden proporcionarlas condiciones defuncionamiento parael que est diseadoel avin.

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Porcentaje en MAC

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Trminos: TEMAC: Es una abreviatura para el borde de salida de la cuerdaaerodinmica media.

LEMAC. Es la abreviatura del borde de ataque a partir de lacuerda aerodinmica media.

Cuerda aerodinmica media (MAC). Es la longitud de la cuerdamedia del ala, establecidos mediante consideracionesaerodinmicas. Peso-y-fines de equilibrio se utiliza para localizarel centro de gravedad gama de la aeronave. La ubicacin ydimensin de la MAC, dnde se usa, se encontrar en lasespecificaciones de aviones, el certificado de tipo.


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Porcentaje en MAC

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El centro de gravedad es expresado como unporcentaje y es ubicado en la parte trasera delLEMAC as como lo muestra la figura 7-11.


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Porcentaje en MAC

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Asumiendo que el centro de gravedad para una aeronaveen particular podra ser calculado para poder ubicar a 130pulgadas del datum. El LEMAC est en estacin 100, y elTEMAC est en la estacin 250, por consiguiente, la

distancia del MAC es 250 pulgadas. As como lo muestra lafigura 7-25.


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Porcentaje en MAC

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Para calcular el CG en porcentaje de MAC la siguiente formulapuede ser utilizada:

% = 100


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Porcentaje en MAC

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Como ejemplo, asumiendo que el MAC es 150 pulg, elLEMAC es 100 pulg, y el CG es 130 Pulg, calcular el % de MAC.


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Peso y Balance de grandes aeronaves

Durante el vuelo de un avin de pasajeros de gran

tamao, el consumo de combustible y el movimiento depasajeros y tripulantes causar cambios en la ubicacin delCG. Estos cambios se compensan mediante la carga delavin correctamente, de modo que el centro de gravedadno se mueve ms all de los lmites hacia adelante o hacia

atrs, independientemente de la cantidad de combustibleo de pasajeros y los movimientos de la tripulacin ensituaciones normales.

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La ubicacin del CG se calcula antes de que elavin despegue, y se ajusta si es necesario paraasegurar que los cambios durante el vuelo no harque el CG para moverse fuera de los lmites.Equipaje, carga y carga de combustible se puedeutilizar para ajustar la ubicacin del CG.

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Procedimientos de pesaje

Al pesar aeronaves de gran tamao, el cumplimientode los manuales, especificaciones de operaciones, o laespecificacin de gestin es necesario para garantizarque el peso y requisitos de saldo especificados en el

manual de vuelo del avin (AFM) se cumplan de acuerdocon los lmites aprobados. Esto proporcionarinformacin a la tripulacin de vuelo que permite que lacarga til mxima para llevarse de forma segura.

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El avin se pesar en un local cerrado despus de

que la aeronave haya sido limpiada. Se compruebaque la aeronave est en una configuracin para elpesaje de los controles de vuelo, combustible,balastros, aceite y otros fluidos de funcionamiento yequipo segn lo requiera el control de peso ybalance de procedimiento.

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Aviones grandes no suelen ser levantado del piso

en las tomas de peso, se pesan en balanzas de tiporampa. Las escalas deben estar adecuadamentecalibradas y ajustadas a cero, y se utiliza de acuerdocon las instrucciones del fabricante.

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Determinar el peso vaco y EWCG

Cuando la aeronave est debidamente preparadapara el pesaje, se ruedan en las escalas, y el nivel. Lospesos se miden en tres puntos de pesaje: los dospuntos principales de la rueda y el punto de la rueda de

morro. El peso en vaco y EWCG se determinan mediante

los pasos siguientes, y los resultados se registran en elregistro de peso y balance para su uso en todo el peso

futuro y clculos del balance.

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1. Determinar el ndice momento de cada uno de los puntos principalesruedas multiplicando el peso neto (escala de lectura menos peso detara), en libras, en estos puntos por la distancia desde el punto dereferencia, en pulgadas.

2. Determinar el ndice momento del punto de la rueda de nariz pesadamultiplicando su peso neto, en kilos, por su distancia al punto dereferencia, en pulgadas.

3. Determinar el peso total sumando el peso neto de los tres puntos depesaje y el ndice de momento total sumando los ndices momento decada punto.

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4. Divida el ndice momento total por el peso total. Esto da la CG enpulgadas, desde el punto de referencia.

5. Determinar la distancia de la CG detrs del borde de ataque de lacuerda media aerodinmica (LEMAC) restando la distancia entre elpunto de referencia y LEMAC de la distancia entre el punto dereferencia y el GC.

= Datum al CG Datum al LEMAC

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Determinar el EWCG en% MAC utilizando la siguiente frmula:

% =

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El sistema de pesaje abordo de las aeronaves

Algunos grandes aviones de transporte tiene unsistema a bordo de pesaje de la aeronave pesada(OBAWS) que, cuando la aeronave est en tierra, daa la tripulacin una indicacin continua de la peso

total de la aeronave y la ubicacin del CG en% MAC.

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El sistema de pesaje abordo de las aeronaves

El sistema consta de los transductores de sensacinde tensin de cada rueda y el eje principal de la ruedade morro, un equipo de peso y el equilibrio, y losindicadores que muestran el peso bruto, el centro degravedad en porcentaje de MAC, y un indicador de la

actitud de tierra de la aeronave.

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Es importante conocer el peso de aterrizaje del avin con el fin

de establecer los parmetros de aterrizaje, y para asegurarse deque el avin podr aterrizar en el destino previsto.

En este ejemplo de un avin de turbohlice de cuatro motores,determinar el peso del avin al final de 4,0 horas de crucero enestas condiciones:

Peso de despegue....... 140.000 libras

Presin de altitud durante el crucero............ 16.000 pies

Temperatura ambiente durante el crucero-32 C

Combustible quemado durante el descenso y el aterrizaje. 1.350 libras

Determinacin del peso de aterrizaje

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1.La temperatura estndar para 16.000pies es -16,7 C.2. DESVIACION ESTANDAR -32 - 16,7 =

15,3 . Es debajo del estndar.3. Siga la lnea vertical que representa140.000 libras de peso bruto hasta que secruza con la lnea diagonal de 16.000 piesde altitud de presin.4. Trace una lnea horizontal hacia laizquierda con el ndice de desviacin de latemperatura (0 C de desviacin).5. Trace una lnea diagonal6. Dibuja una lnea vertical hacia arribadesde el 15.3 C7. Dibuja una lnea horizontal a laizquierda Esta lnea cruza el "Fuel Flow-

100 libras por hora por motor" ndice a las11.35 horas. Esto indica que cada uno delos cuatro motores de quemaduras 1135(100 x 11,35) libras de combustible porhora.


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El total de combustible quemado durante el crucero de 4 horas es elsiguiente:Total de Combustible Quemado=( Lb/h/motor) x (numero de motores )x(duracin de horas de vuelo)=1,135 x 4 x 4=18,160 libras

8. El peso bruto del avin era 140.000 libras en el despegue, y desde18.160 libras de combustible se quem durante el crucero y 1.350 librasfue quemada durante la fase de aproximacin y aterrizaje es el peso de

aterrizaje:

140.000 - (18.160 + 1.350) = 120.490 libras


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Los aviones grandes estn aprobados con un peso mayor tanto para eldespegue como para el aterrizaje, y para que sea posible volveraterrizar poco despus del despegue, a veces instalado un sistema dedesecho de combustible.

Es importante en una situacin de emergencia que la tripulacin devuelo pueda volcar o desechar combustible suficiente para bajar elpeso de la aeronave al peso de aterrizaje permitido. Esto se realizamidiendo el tiempo del proceso de vertido.

La determinacin de los minutos deltiempo de vaciado de combustible

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En este caso el avin opera con 3 motores y sus especificaciones son:

Peso crucero................................................171.000 librasPeso mximo de aterrizaje ...................................... 142.500 libras

Tiempo desde el inicio de volcado de aterrizaje...... 19 minutosFlujo de combustible promedio durante el volcado y eldescenso... 3.170 libras / h / engineTasa de descarga de combustible................ 2.300 libras por minuto


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1.Determinar la cantidad del peso de la aeronave que debe ser reducido paraalcanzar el peso mximo de aterrizaje permitido:

171.000 libras de peso crucero- 142.500 libras de peso mximo de aterrizaje28.500 libras requiere reduccin

2. Determinar la cantidad de combustible quemado desde el principio delvolcado al momento del aterrizaje:

=

3,170/lb/h/engine

60 = 52.83lb/min engine


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Para los tres motores, esto es 52.83 x 3 = 158.5 libras / min.

Los tres motores quemarn 158,5 x 19 = 3,011.5 libras decombustible entre el comienzo del descargado y del aterrizaje.

3. Determinar la cantidad de combustible necesario para volcarrestando la cantidad de combustible consumido durante el vertidode la reduccin del peso requerido:

28,500 lbs de reduccin de peso requerido-3,011.5 lbs de combustible quemado despus de iniciar el volcado25,488.5 lbs de combustible descargado


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4. Determinar el tiempo necesario para volcar estacantidad de combustible dividiendo el nmero delibras de combustible para volcar por la tasa de

descarga:

25,488.5 lbs = 11.08 minutos

2,300 lbs/min


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Cuando la carga se agrega o se elimina, sumar orestar el ndice de peso y el momento de la cargaafectada a la tabla de carga original. Determine elnuevo CG dividiendo el ndice nuevo momento por

el peso total de la nueva, y multiplicarlo por elfactor de reduccin.

Determinacin del desplazamiento del CGcuando la carga es agregada o removida.

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En la preparacin de un avin para el vuelo, debe tener en cuenta todos los

parmetros y comprobar para determinar que no hay lmite ha sidoexcedido.

Tenga en cuenta los parmetros siguientes, y determinar qu lmite, si existe,se ha superado.

El avin tiene un ndice bsico de peso al vaco y un momento La tripulacin de peso y momento Peso y momento de los pasajeros Peso mximo al despegue Mximo peso sin combustible

Peso mximo de aterrizaje

Determinacin de cuales limites sonexcedidos

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Peso y Balance de aviones de categora viajero

La determinacin de los cambios en la CG cuando los pasajeros sedesplazan

Determinacin del desplazamiento del centro de gravedad cuando lacarga es movida de una seccin a otra.

Otros Parmetros

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Control de peso y balance para unhelicptero.

Las consideraciones de peso y balance de un helicptero sonsimilares a las de una aeronave excepto ellas son mucho mscrticas, y el rango del CG es mucho ms limitado. [Figura 6.1]


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Control de peso y balance para un

helicptero.

Los ingenieros que disean un helicptero determinan lacantidad del poder de control cclico que es permisible, y

establecen ambos rangos del CG lateral y longitudinal, que elpiloto debe de permitir para la carga del helicptero para quehaya suficientes control cclico para todas las condiciones devuelo.


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helicptero.Si el CG esta delante del lmite de la parte delantera, elhelicptero se inclinara, y el disco del rotor tendr queempujarse hacia delante. Para contrarrestar esto, se

requerido un ciclo hacia atrs. Si el CG est demasiado lejosen la parte delantera el ciclo autoritario no podr sersuficiente para que el helicptero vuele para un aterrizaje. Ypor consiguiente este requerir una distancia excesiva para elaterrizaje.


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helicptero.Si el CG est en la en la parte trasera del lmite permitido, elhelicptero volar con una actitud de cola baja y puede necesitarms desplazamiento de la palanca de control cclico que es

disponible para mantener un vuelo estacionario en condiciones deno-viento. Podra no ser suficiente poder cclico para para prevenirque la cola del rotor impacte con el suelo. Si violentos vientospueden causar el helicptero haga un cabeceo hacia arriba duranteel vuelo de alta velocidad, entonces no puede haber suficiente

control cclico hacia delante para bajar la nariz.


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helicptero.Equilibrio lateral de un avin suele ser de poca importancia yno se calcula normalmente. Pero algunos helicpteros,especialmente aquellos equipado para operaciones de

elevacin, son sensibles a la posicin lateral de la CG, y suAFM/POH incluyen tanto longitudinal y lateral sobres CG, ascomo informacin sobre la carga mxima admisible. Figura 6-2 es un ejemplo de esos sobres CG.


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helicptero.


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Determinar el CG cargado de un

helicptero

En la misma forma que un avin se determinan el peso en vaco yel peso vaco centro de gravedad de un helicptero. Se agreganlos pesos registrados en las escalas apoyando el helicptero y susdistancias de la referencia se utilizan para calcular los momentosen cada punto de pesaje.


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helicptero

El momento total se divide por el peso total para determinar laubicacin de la CG en pulgadas de la referencia. La referencia dealgunos helicpteros est situada en el centro del mstil del rotor,pero ya que esto causa algunos brazos positivos (detrs de lareferencia) y otros negativos (por delante de la referencia), loshelicpteros ms modernos tienen la referencia situada pordelante de la aeronave, como aviones ms modernos.


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helicptero

El CG lateral se determina de la misma manera como el CGlongitudinal, excepto las distancias entre las escamas y el buttline cero (BL 0) se utiliza como brazo. Brazos a la derecha del

BL 0 son positivos y a la izquierda son negativas. La Butt linecero (o a veces se denomina la nalga) es una lnea por el centrosimtrico de un avin desde la nariz hasta la cola. Sirve comoreferencia para medir los brazos para encontrar CG el lateral.


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helicptero

Con el fin de determinar si es o no un helicptero con lassiguientes especificaciones dentro tantos de peso y balancedentro de los lmites longitudinales y laterales, se debe construirun grfico como el de la figura 6-3:


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Efectos de la descarga de pasajeros y

el uso de combustible

Considere el helicptero en la figura 6-3. La primera etapadel vuelo consume 22 galones de combustible, y al final deesta etapa, el pasajero. Es el helicptero an dentro de loslmites admisibles de CG para el despegue?

Para averiguar, hacer un nuevo grfico como en la figura 6-4, para mostrar las nuevas condiciones de carga delhelicptero al comienzo de la segunda etapa del vuelo.


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En estas condiciones, segn los sobres CG del helicptero en lafigura 6-2, el CG longitudinal est dentro de los lmites. Sinembargo, el momento de desplazamiento lateral es excesivo, yaque el piloto y el combustible son del lado izquierdo de la

aeronave. Si lo permite el POH, el piloto puede volar el avin ensu segunda etapa desde el asiento derecho. De acuerdo concifras de 6-5 y 6-2, esto traer el equilibrio lateral en lmites.


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BIBLIOGRAFA


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Libro Captulo Tema Pag.Aircraft Weight and Balance

Handbook

Captulo 5 Center of GravityChange after Repairor Alterations

5-1hasta la .5-4

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Captulo 6 Weight and BalanceControl

Helicopters

6-1 hasta la 6-3

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Captulo 7 Large AircraftWeight and Balance

7-1 hasta la 7-16

ABS Captulo 7 Expressing the CG as aPercentage of the

MAC160

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