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PERFORMANCE – PESO E BALANCEAMENTO INTRODUÇÃO Nesse documento, veremos, na ordem: a) Peso e Balanceamento; b) Problemas de balanceamento; c) Termos e definições de peso e balanceamento; d) Pesos estruturais (4) e operacionais (8); e) Consequências do emprego de pesos excessivos; e f) Tipos de combustível (5). PESO Uma aeronave carregada com peso acima dos limites estipulados pelo fabricante apresentará as seguintes quedas em sua performance: a. Maior velocidade de estol (e, consequentemente, maiores as safety speeds); e b. Redução na altitude máxima de cruzeiro. BALANCEAMENTO Por balanceamento, entende-se a distribuição alocação do peso da aeronave. Um correto balanceamento será avaliado pela posição do CG da aeronave. Este deve encontrar-se dentro dos limites dianteiro e traseiro (também chamado de envelope) determinados pelo fabricante, o que garantirá correta estabilidade e controlabilidade. PROBLEMAS DE BALANCEAMENTO a) CG à frente – deterioração da controlabilidade (comandos pesados) e aumento da estabilidade longitudinal (pelo aumento do braço de alavanca do estabilizador horizontal), velocidade de estol, arrasto e consumo de combustível. OBS: Em casos extremos, mesmo utilizado toda a deflexão do profundor, o piloto não poderá colocar o avião nas atitudes de decolagem e pouso por falta de comando do profundor. b) CG atrás - aumento da controlabilidade (comandos leves) e diminuição da estabilidade longitudinal (pela diminuição do braço de alavanca do estabilizador horizontal), diminuindo o arrasto e o consumo de combustível. OBS: Devido ao aumento da controlabilidade, a estabilidade pode se tornar crítica em situações de turbulência, decolagem (tail strike) e no caso de recuperação de estol. TERMOS E DEFINIÇÕES DE PESO E BALANCEAMENTO O piloto deve estar familiarizado com os termos e definições utilizados durante os cálculos de peso e balanceamento da aeronave. São eles: a. BRAÇO – distância horizontal (medida em polegadas) entre o Datum e o CG de um objeto qualquer na aeronave. As distâncias à frente do Datum são negativas; já as que se encontram atrás do Datum, positivas. b. CARGA PAGA (payload) – a payload de uma acft é composta pelo peso dos PAX (considera-se 75kgf/pax incluindo bagagem de mão) + bagagens (entregues no check-in) + correio + carga (indicada no manifesto de carga) c. CENTRO DE GRAVIDADE (CG) – é o ponto de equilíbrio onde se encontram todo o peso e todos os eixos da aeronave. OBS: O CG pode ser expresso em polegadas em relação ao Datum, ou em porcentagem da Corda Média Aerodinâmica. d. CORDA MÉDIA AERODINÂMICA (CMA) – é a distância média entre o bordo de ataque e o bordo de fuga. OBS: O CG pode ser expresso em polegadas em relação ao Datum, ou em porcentagem da Corda Média Aerodinâmica. e. DATUM – é um plano vertical imaginário a partir do qual todas as distâncias horizontais são medidas, com o propósito de balanceamento da aeronave. OBS: A localização do Datum é estabelecida pelo fabricante, podendo ser encontrada no manual operacional da aeronave. OBS: O Datum fica geralmente localizado no nariz da aeronave, com a vantagem de ter todos os momentos positivos. f. MOMENTO – é o produto do braço pelo peso (B x p) g. LIMITES DO CENTRO DE GRAVIDADE – são os limites dianteiros e traseiros (presentes no manual operacional da aeronave) dentro dos quais o CG da aeronave deve ficar. h) CENTROIDE – é a estação média entre as estações inicial e final do compartimento de carga ABREVIATURAS DE PESOS ESTRUTURAIS E OPERACIONAIS PESOS ESTRUTURAIS (4) a) PESO MÁXIMO ESTRUTURAL DE DECOLAGEM (PMED) (MTOGW; MAXIMUM TAKEOFF GROSS WEIGHT; 6ft/sec) - além de ter uma estrutura dimensionada para decolar com este peso, o avião é projetado para, em emergência, pousar com o PMED na razão de descida de 6ft/sec (hard landing). b) PESO MÁXIMO ESTRUTURAL DE POUSO (PMEP) (MLGW; MAXIMUM LANDING GROSS WEIGHt; 10ft/sec) - a estrutura da acft é dimensionada para um pouso com razão de descida de 10ft/sec. OBS: Como as razões de descida típicas de pouso são de 2 a 3 pés por segundo, e mesmo um hard landing raramente ultrapassa 6ft/sec, verifica-se que os pesos acima tem grande margem de segurança. OBS: Após um pouso com peso superior ao máximo estrutural de pouso, o avião deve sofrer uma "overweight inspection" antes da próxima decolagem. c) PESO MÁXIMO DE TÁXI (PMT) (MTW; MAXIMUM TAXI WEIGHT) - é o peso máximo previsto para o táxi do avião. d) PESO MÁXIMO ZERO COMBUSTÍVEL (PMZC) (MZFW; MAXIMUM ZERO FUEL WEIGHT) - é o peso máximo de um avião totalmente carregado, faltando apenas o combustível nas asas. OBS: A estrutura das acft são projetadas para suportar com boa margem de segurança esses pesos e fatores de carga previstos em seus projetos. Se forem ultrapassados, poderão ocorrer, tendo, no mínimo, a vida útil da estrutura sendo diminuída: a) deformações permanentes na estrutura; b) fissura; c) trincas; e d) em casos extremos, rupturas de partes. OBS: Se o peso excedido for o MZFW, a parte da estrutura a sofrer tais problemas será a raiz da asa. PESOS OPERACIONAIS (8) a) BASIC WEIGHT (BW; PB) – aircraft structure + systems + engines + unremovable equipment + unusable liquids (fuel, oil and others) + standard loose equipment. b) DRY OPERATING WEIGHT (DOW; PBO) – BW + crew + pantry (equipment, food, beverages) b1) OPERATING WEIGHT (OW; PO) = DOW + TOF c) ZERO FUEL WEIGHT (ZFW; PAZC) – DOW + payload OBS: a payload de uma acft é composta pelo peso dos PAX (considera-se 75kgf/pax incluindo bagagem de mão) + bagagens (entregues no check-in) + correio + carga (indicada no manifesto de carga) OBS: A Carga Paga Máxima Estrutural = MZFW – DOW OBS: A Carga Útil é a soma da payload com o combustível de decolagem. Se o MZFW (PMZC) de um determinado avião for ultrapassado, ocorrerão esforços excessivos nas proximidades da raiz da asa. Portanto, o PMZC só poderá ser excedido com o combustível nos tanques das asas. O peso real zero combustível (actual fuel weight) consiste do somatório do BOW (PBO) + Actual Pay Load. O peso máximo zero combustível (MZFW) de uma aeronave limita o máximo de carga que ele poderá transportar. d) TAKE-OFF WEIGHT (TOW; PAD) – ZFW + TOF e) MAXIMUM TAKE-OFF WEIGHT (MTOW; PMD) – é o peso máximo de decolagem determinado pelo fabricante, e é limitado pela estrutura do avião. f) LANDING WEIGHT (LW; PAP) – TOW – TRIP FUEL f1) MAXIMUM LANDING WEIGHT (PMP; MLW) – peso máximo permitido para o momento do toque no solo, o qual leva em consideração as condições meteorológicas e da pista, e não pode ser maior que o MLGW. OBS: o MLW não pode ser maior que o MLGW (Peso Máximo Estrutural de Pouso) Para se calcular o peso máximo de decolagem limitado pelo pouso deve-se somar o MLW + Trip Fuel TIPOS DE COMBUSTÍVEL CONSEQUÊNCIAS DO EMPREGO DE PESOS EXCESSIVOS 1 - aumento das safety speeds, velocidade de estol, distâncias de decolagem e pouso, e consumo de combustível. 2 - redução do ângulo e razão de subida, dos tetos absoluto e de serviço, da autonomia, da controlabilidade da acft etc. 3 - se forem superados os pesos estruturais poderão ocorrer, em partes solicitadas: deformações permanentes, fissuras, trincas e, em casos extremos, rupturas de peças e mesmo queda do avião. OBS: Esses mesmos efeitos também poderão ocorrer com pesos operacionais, porém com fatores de carga excessivos.
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