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Peso y balanceo de una aeronave

Existen varias limitaciones que deben considerarse y que afectan directamente la estabilidad y performances de una aeronave en vuelo. dentro de las fuerzas que intervienen en el vuelo de la aeronave, el peso y la sustentación poseen un rol fundamental. Existe una relación directa primordial, cuanto mayor es el peso de la aeronave, mayor fuerza de sustentación es requerida para que esta vuele. El criterio de pesos máximos posee dos tipos de limitaciones: las estructurales y las aerodinámicas. Entonces, cada vez que se opere excediendo alguno de ellos, la aeronave quedará expuesta a condiciones aerodinámicas desfavorables y a probables condiciones de deterioro de las características de estabilidad dinámica y estática.

Con respecto al centro de gravedad de la aeronave, puede definirse como el punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas de gravedad que actúan sobre las distintas partes de un cuerpo dado. Se considera que el centro de gravedad (CG) es el punto nulo de actuación de las distintas fuerzas gravitatorias que actúan sobre un elemento con masa propia. El CG es considerado también, como un punto de equilibrio. El CG de una aeronave se expresa con relación a la cuerda aerodinámica media (CAM) del ala , por lo tanto, el rango seguro de posicionamiento también está expresado en un porcentaje de la CAM.

La importancia de la situación del CG está dada por su carácter determinante en cuanto a la estabilidad. Un avión con su CG dentro de los límites tabulados responde a los mandos en la forma prevista y vuela por tanto con seguridad; mientras que, el desplazamiento del CG más allá de los límites puede volverlo inestable o producir problemas de controlabilidad.

Con respecto a los efectos adversos que produce el corrimiento del centro de gravedad, durante la investigación de un suceso inseguro deberán tenerse en cuenta los siguientes aspectos:

Centro de gravedad retrasado 

Durante la operación de despegue, el avión puede tender a rotar prematuramente (por debajo de la velocidad necesaria de rotación).

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Durante la fase de ascenso, la aeronave tiende a adoptar una mayor actitud de cabreo; lo que puede inducir a una condición de pérdida de sustentación.

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Durante el vuelo recto y nivelado, la aeronave tiende a volar con un ángulo de ataque mayor al normal.

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Durante la fase de aproximación y aterrizaje, la aeronave puede tornarse inestable y requerir acciones de mando correctivas constantemente, hasta que la aeronave se encuentre completamente apoyada en la pista.

Centro de gravedad adelantado 

La aeronave requiere una mayor velocidad aerodinámica, para responder a los mandos.

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La aeronave tiende a ponerse “pesada” de nariz, por lo que en todas las maniobras la aeronave adopta una actitud de picada, que debe ser corregida constantemente a través de los mandos aerodinámicos.

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El uso de flaps a baja velocidad puede incrementar la tendencia a la actitud de picado de la aeronave. La aeronave puede ingresar en una zona crítica de control si se intentan realizar maniobras acrobáticas u operaciones de prácticas de “motor y al aire”; debido a que la aeronave no poseerá las características de maniobrabilidad necesaria para recuperar cada actitud.

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Cualquier artículo dentro de la aeronave que aumenta el peso total no es deseable para su rendimiento. Los fabricantes tratan de hacer que una aeronave sea lo más ligera posible , sin sacrificar su seguridad y resistencia. En el momento de certificar un avión, el fabricante debe proveer un registro en el cual conste el peso básico, la localización del c.g. y los límites de este. Si se realizan modificaciones en el avión, existe la obligación de registrar el nuevo peso y localización del c.g. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de información proporcionada por el fabricante, en la cual se muestra la localización del datum, los pesos máximo y estándar, y los límites del C.G. dependiendo del peso del avión. Como la mayoría de aviones ligeros son de fabricación estadounidense, las unidades de medida suelen ser pulgadas para longitudes (brazo) y libras para el peso. Naturalmente, los momentos reflejan libras-pulgadas.

Existen límites que hay que respetar, el límite más común es que el centro de gravedad se encuentre entre el 10% y el 40% del ala, si el C.G. se encuentra más adelante el avión puede que nunca eleve su nariz o si es de patín de cola puede que se vaya de nariz al suelo, si esta por detrás del límite puede que sea muy fácil perder el control del cabeceo provocando en el despegue un ángulo mayor a 20º lo cual provocaría una perdida. Una aeronave que colgara del espacio en el centro de gravedad, estaría sujeta a una condición de estabilidad que se produce en el punto de aplicación de la resultante de todos los pesos y fuerzas que actúan sobre la aeronave, haciendo que se encontrara en perfecto equilibrio.

EI centro de gravedad del avión no es fijo, varía de acuerdo con la distribución del peso de la aeronave. Para evitar problemas, es el fabricante de la aeronave quien proporciona por medio del manual del piloto las limitaciones delanteras y traseras fuera de las cuales no debería ser situado el centro de gravedad de la aeronavió Igualmente, nos indicara por medio de carteles en el interior de la aeronave, la máxima capacidad estructural en Libras (Lbs.) de la misma. 1 Kg = 2.2 Lbs. Centro de Gravedad adelantado en el avión

Ventajas: – Mayor Estabilidad. – Bueno para recuperar pérdidas / barrenas.

Inconvenientes: – Mayor Consumo – Menor autonomía. – Mayor Velocidad de entrada en pérdida.

– Menor recorrido de mandos Centro de Gravedad Atrasado en el avión Ventajas: – Menor Consumo. – Más autonomía. – Menor velocidad Pérdida. Inconvenientes: – Menor Estabilidad. – Malas para recuperación de perdidas y barrenas. – Avión con mayor tendencia Calculo de peso y centrado dela vión.

Con anterioridad al vuelo, el piloto debería determinar las condiciones de peso y centrado de la carga que va a llevar la aeronave. Todas las aeronaves, deben disponer de sus propios parámetros, y de un listado de todo el equipo que lleva la aeronave con los datos de peso y brazo. Aunque no se exceda el paso máximo para el despegue, la ubicación de los pasajeros o carga puede sacar el centro de gravedad de los límites permitidos.

El programa de acciones de mitigación de FSF al respecto fue presentado contemporáneamente a la publicación del informe final del accidente de Halifax. Entre los puntos más destacados, el informe indica que, en la aviación comercial, el 61% de los accidentes son de aeronaves de pasajeros, mientras que el restante 39% corresponden a los vuelos de carga.

Sin embargo, debe considerarse que las operaciones de carga aérea representan el 7% del total de los vuelos comerciales; por lo tanto, se estima que el riesgo vinculado con peso y balaceo en vuelos de carga 8,5 (aproximadamente) vez mayor. En ambos casos, la mayoría de estos accidentes ocurren durante la fase de despegue (68% con pasajeros y 56% con carga).

El riesgo mayor en aeronaves de pasajeros se da por hojas de carga incorrectas, pero otros riesgos incluyen situar el centro de gravedad por delante del límite, así como despegues con sobrepeso. En el caso de cargueros, el mayor riesgo se da con centros de gravedad por delante del límite, seguido muy de cerca por desplazamiento de la carga al no estar bien estibada, y hojas de carga incorrecta. En el despegue, el avión tiende a rotar prematuramente y si se le consiente puede suceder que volvamos a la pista bruscamente porque la velocidad sea insuficiente o una pequeña ráfaga nos robe unos nudos. Una vez despegado, el avión intentará ascender, si no se le corrige, con un ángulo de ataque excesivo y por tanto una velocidad menor que la de mejor ascenso o de mejor ángulo de ascenso. Se puede entrar en pérdida. Una vez en el aire, la cola estará volando con un ángulo de ataque superior al normal, puede incluso que con un de colaje negativo, o sea mayor ángulo de ataque en la cola que en las alas . Esto obliga al piloto a intervenir sobre los mandos constantemente pues el avión se vuelve inestable y difícil de controlar al no tener ninguna estabilidad longitudinal. El anormal ángulo de ataque de la cola incrementa el peligro de pérdida en todas las maniobras, sobre todo si se vuela en aire turbulento. Y si se produce una pérdida nos encontraremos con la peor de las posibles. En una pérdida normal, las alas entran en pérdida pero la cola sigue volando; el morro cae facilitando la recuperación que hace el piloto empujando el volante de control (morro abajo). Pero en este otro tipo de pérdida, la cola está volando con mayor ángulo de ataque que las alas lo cual hace perfectamente posible que la cola entre en pérdida lo primero. El morro en vez de caer !sube! lo que garantiza que las alas entren en pérdida después que la cola. Mal asunto, tenemos al avión con perdida en las alas y en la cola. Intentar bajar el morro (levantar la cola) incrementa el ángulo de ataque en la cola lo cual acentúa la pérdida en esta.

Muy posiblemente no tardaremos en entrar en una barrena prácticamente irrecuperable.