PERIODO 3 - PESO E BALANCEAMENTO

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PESO E BALANCEAMENTO
BALANCEAMENTO ESTÁTICO
Balanceamento estático é a tendência de um objeto de permanecer parado quando sustentado pelo seu próprio centro de gravidade. Existem duas maneiras pelas quais uma superfície de controle pode estar desbalanceada estaticamente. 
Elas são chamadas de subbalanceamento e sobre-balanceamento. Quando uma superfície de controle é montada numa posição balanceada, a tendência do movimento do bordo de fuga sob a posição horizontal indica um balanceamento deficiente.
BALANCEAMENTO DINÂMICO
Balanceamento dinâmico é aquela condição na rotação de um corpo, no qual todas as forças de rotação são balanceadas dentro dos mesmos, de modo que nenhuma vibração é produzida enquanto o corpo estiver em movimento. 
O balanceamento dinâmico, assim relacionado às superfícies de controle, é um esforço para se manter o equilíbrio quando a superfície é submetida a movimento durante o vôo. Implica na colocação de pesos em pontos corretos ao longo da longarina das superfícies / hélices / fan blades.
PESO E BALANCEAMENTO DE AERONAVES
A finalidade principal do controle do peso e balanceamento das aeronaves, é a segurança. Como finalidade secundária, podemos citar a maior eficiência durante o vôo.
Um carregamento inadequado reduz a eficiência da aeronave com respeito ao teto, manobrabilidade, razão de subida, velocidade, e consumo de combustível; podendo ser motivo para interrupção de um vôo, ou mesmo de seu cancelamento.
TEORIA DO PESO E BALANCEAMENTO
A teoria do peso e balanceamento é extremamente simples. Ela é a teoria da alavanca, que está em equilíbrio ou balanceada quando está em repouso sobre o ponto de apoio, em posição nivelada.
A influência do peso depende diretamente de sua distância do ponto de apoio. Para balancear a alavanca, o peso deve ser distribuído a fim de que o efeito de rotação seja o mesmo em ambos os lados do ponto de apoio.
A distância entre o ponto de apoio e qualquer objeto é chamado de braço da alavanca. O braço da alavanca multiplicado pelo peso do objeto é chamado de momento.
BRAÇO
O Braço é a distância horizontal entre um equipamento e o plano de referência. O comprimento do braço é sempre dado ou medido em polegadas; e, exceto nos casos em que a localização seja exatamente sobre o plano de referência (0), ele é precedido do sinal positivo (+) ou negativo (-). O sinal positivo indica uma posição para trás do plano de referência, e o sinal negativo indica uma posição adiante do plano de referência. 
MOMENTO
O momento é o resultado da multiplicação de um peso pelo seu braço. O momento de um item em torno do plano de referência é obtido pela multiplicação do peso deste item, pela distância horizontal, entre este item e o plano de referência. 
CENTRO DE GRAVIDADE
O CG de uma aeronave é o ponto sobre o qual os momentos de nariz pesado, ou de cauda pesada, são exatamente iguais em magnitude. Uma aeronave suspensa por este ponto, não deve ter tendência de rotação para qualquer dos lados do nariz ou da cauda. Este é o ponto no qual o peso da aeronave ou de qualquer objeto está concentrado.
CARGA UTIL
A carga útil da aeronave é determinada pela subtração do peso vazio do peso bruto máximo permissível. A carga útil consiste do máximo de óleo, combustível, bagagem, piloto, co-piloto e membros da tripulação.
CENTRO DE GRAVIDADE DO PESO VAZIO
O centro de gravidade do peso vazio, abreviado por CGPV, é o CG de uma aeronave em sua condição de peso vazio. Ele é parte essencial do registro de peso e balanceamento da aeronave. Por si, ele não tem qualquer utilidade, mas serve como base para outras computações, e não, como uma indicação do que será o CG carregado
PASSEIO DO CENTRO DE GRAVIDADE OPERACIONAL
O passeio do CG operacional é a distância compreendida entre os limites dianteiro e traseiro do CG, indicado na Especificação da Aeronave ou nas Folhas de Dados de Certificação de Tipo. Estes limites, determinados durante as fases de projeto e fabricação, são posições extremas do CG carregado permissíveis, aplicáveis dentro dos regulamentos que controlam o projeto da aeronave.
Similarmente, uma aeronave está balanceada se ela permanecer nivelada, suspensa por um ponto imaginário. Este ponto é a localização ideal de seu CG. Uma aeronave balanceada não precisa permanecer perfeitamente nivelada, mas sua posição deve permanecer relativamente próximo desta. A obtenção deste balanceamento é apenas uma questão de se colocar as cargas, de modo que, o braço médio da aeronave carregada fique dentro da faixa do CG.
PLANO DE REFERÊNCIA
O plano de referência é um plano vertical imaginário, a partir do qual, todas as medidas são tomadas horizontalmente para fins de balanceamento com a aeronave em atitude de vôo nivelado. Este plano está em ângulo reto em relação ao eixo longitudinal da aeronave. 
Não existe uma regra fixa para a localização do plano de referência. Na maioria dos casos ele está localizado no nariz da aeronave, ou em algum ponto da estrutura, estando em outros casos um pouco adiante do nariz da aeronave.
Se o fabricante escolher uma plano de referência que esteja na posição mais dianteira da aeronave (ou alguma distância adiante da aeronave), todos os braços serão positivos. A localização do plano de referência em qualquer outro ponto da aeronave resultará em alguns braços positivos (ou para trás do plano de referência), e outros braços negativos (ou adiante do plano de referência). 
As aeronaves têm uma tendência de ganhar peso devido ao acúmulo de sujeira, graxa, etc., em áreas que não são facilmente acessíveis para lavagem e limpeza. O peso ganho em dado período de tempo depende do funcionamento da aeronave, horas de vôo, condições atmosféricas e o tipo de aero- porto em que ela opera. Por estes motivos é que se faz necessário refazer a pesagem da aeronave periodicamente.
Nos casos de aeronaves usadas para transportes aéreos e taxi aéreo, este procedimento é exigido pelos regulamentos aeronáuticos. Normalmente elas são pesadas na época da homologação, ou depois de sofrerem qualquer alteração de grande porte, que possa afetar seu peso e balanceamento.
Embora a aeronave não precise ser pesada antes de cada voo, ela deve ser carregada, de modo que os limites máximos de peso e CG não sejam ultrapassados durante a operação.
As aeronaves de empresas aéreas (regulares ou não) que transportam passageiros ou carga, estão sujeitas a certos regulamentos, que exigem que seus proprietários apresentem provas de que elas estão sendo carregadas adequadamente, e que os limites de peso e balanceamento não estão sendo excedidos.
DADOS DE PESO E BALANCEAMENTO
Os dados de peso e balanceamento podem ser obtidos das fontes seguintes:
Especificações da aeronave.
Limitações operacionais da aeronave.
Manual de vôo da aeronave.
Registro de peso e balanceamento da aeronave.
NOTA:
Em caso de perda dos registros de peso e balanceamento, e na impossibilidade de se obter uma cópia, a aeronave deve ser repesada. Novos registros de peso e balanceamento devem, então, ser computados e compilados.
Toda aeronave possui um envelope aerodinâmico, que são os limites de peso e posição máxima dianteira e traseira do CG. Esses limites nunca poderão ser ultrapassados.
CORDA MÉDIA AERODINÂMICA – tamanho de corda existente na asa usado como referência nos cálculos de peso e balanceamento. Independente de seu tamanho, será expressa em 100 %.
O posicionamento do CG será sempre posicionado em % de CMA.
CORDA MÉDIA GEOMÉTRICA – Divide um lado da asa em duas partes. Cada uma dessas partes terão a mesma área. 
EFEITOS DE UM MAU BALANCEAMENTO
CG A FRENTE DO LIMITE DIANTEIRO
Aumento do consumo
Comandos pesados na decolagem
Dificuldade de manter a cauda baixa no pouso
Sobrecarga no trem de nariz
CG ATRÁS DO LIMITE TRASEIRO
Aumento da velocidade de estol
Instabilidade após a decolagem
Tendência do avião sair do chão antes do comando do piloto
PESO BÁSICO – Peso da aeronave + equipamentos fixos.
PESO BÁSICOOPERACIONAL - Peso da aeronave + equipamentos fixos
+ equipamentos removíveis + tripulação + comissária.
PESO DE DECOLAGEM – Peso básico operacional + passageiros + cargas + combustível.
PESO MÁXIMO DE DECOLAGEM – Peso máximo permitido para uma decolagem.
PESO DE POUSO – Peso de decolagem – peso do combustível consumido.
PESO MÁXIMO DE POUSO –É o máximo peso de pouso suportado pela aeronave, geralmente é o peso menor que o PMD.
PESO MÁXIMO ZERO COMBUSTÍVEL – É o peso máximo suportado pela aeronave sem contar o peso do combustível. 
PRINCÍPIOS DE BALANCEAMENTO OU REBALANCEAMENTO
Dos princípios que são essenciais no balanceamento ou rebalanceamento das superfícies de controle não é difícil compreender se uma simples comparação for usada. Por exemplo, uma gangorra que está desbalanceada deve ser comparada a uma superfície de controle que não teve pesos de balanceamento instalados, como na próxima figura. Pela ilustração, é fácil compreender como uma superfície de controle tem naturalmente cauda (bordo de fuga) pesada.
A condição de desbalanceamento pode causar uma avaria de flutuação ou vibração na aeronave e, portanto, deve ser eliminada. A melhor solução para isto, é o adicionamento de pesos, internamente, ou no bordo de ataque dos compensadores, ailerons, ou no local apropriado nos painéis de balanceamento. 
Quando isto é feito certo, existe uma condição de equilíbrio, que pode ser comparada com uma gangorra com uma criança sentada na parte menor da prancha.
O efeito dos momentos nas superfícies de controle pode ser facilmente compreendido pela observação e estudo da gangorra com duas crianças de pesos diferentes, e sentadas em diferentes posições sobre ela, conforme exemplos abaixo:
A próxima figura mostra uma gangorra com uma criança de 40 quilos sentada à uma distância de 1,80m do ponto de apoio da mesma. O peso da criança tende a girar a gangorra até que toque o chão. Para se nivelar a gangorra ou trazê-la para uma condição de balanceamento, uma criança é colocada na ponta oposta da mesma. A criança deve ser colocada num ponto igual ao momento da criança do lado esquerdo da gangorra.
Suponhamos que a criança seja colocada a uma distância de 2,40m à direita do ponto de apoio. Uma simples fórmula pode ser usada para determinar o peso exato que a criança deve ter para equilibrar ou trazer a gangorra para uma condição de nivelamento. Para se produzir uma condição de balanceamento da gangorra (ou superfície de controle), o momento de ser iguais.
O momento é encontrado multiplicando- se o peso pela distância. Portanto, a fórmula para balancear a gangorra é:
 P2 x D2 = P1 x D1
P2 seria o peso desconhecido da segunda criança. D2 seria a distância (em metros) do ponto de apoio até onde a segunda criança está sentada (2,40m). P1 seria o peso da primeira criança (40 kg). D1 seria a distância do ponto de apoio até onde a primeira está sentada (1,80m). 
Para encontrar-se o peso da segunda criança torna-se um caso simples de substituição, aplicando-se a fórmula como se segue:
Assim, o peso da segunda criança teria de ser 30kg. Isto prova fórmula:
 30 kg x 2,40 m = 40 kg x 1,80 m
 72 kg . m = 72 kg . m
Isso resultaria numa condição de equilíbrio da gangorra uma vez que o momento no sentido anti-horário em torno do ponto de apoio e igual ao momento no sentido horário em torno do mesmo ponto. O mesmo efeito é obtido numa superfície de controle, pela adição de peso.
Uma vez que a maioria dos reparos em superfícies de controle são feitos atrás da linha central da dobradiça, resultando numa condição de bordo de fuga pesado, o peso é adicionado adiante da linha central da dobradiça. O correto peso para o rebalanceamento deve ser calculado e instalado na posição adequada.
Um peso de 20 libras localizado a 30 polegadas de distância do plano de referência teria um momento de 20 x 30 ou 600/lb.pol. O sinal positivo ou negativo, que precede o valor de 600/lb.pol., vai depender de sua localização em relação ao plano de referência, ou de se tratar de remoção ao plano de referência, ou de se tratar de remoção ou instalação de item. 
Qualquer peso adicionado à aeronave, em qualquer lado do plano de referência será positivo. Qualquer peso removido será negativo. Ao se fazer a multiplicação de um peso por um braço, o momento resultante será positivo se os sinais forem iguais, ou negativo se os sinais forem desiguais.