522 - Aula 3 - Tecnologia do Modo Aeroviario - tr

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CV-522 - Técnica dos Transportes 
Aula 3 – TÉCNICA DO MODO AEROVIÁRIO (cont.)Aula 3 – TÉCNICA DO MODO AEROVIÁRIO (cont.)
4. Mecânica da Locomoção das Aeronaves4. Mecânica da Locomoção das Aeronaves
● Um corpocorpo imersoimerso em um fluidofluido em escoamentoescoamento sofresofre a açãoação de forçasforças
que atuamatuam perpendicularmenteperpendicularmente à suasua superfíciesuperfície ((forças de pressãoforças de pressão)), 
● Bem como de forçasforças que atuamatuam tangencialmentetangencialmente ((forças de atritoforças de atrito)).
● A forcaforca resultanteresultante dependedepende:
◦ Das característicascaracterísticas do escoamentoescoamento, 
◦ da formaforma do corpocorpo e 
◦ de sua posiçãoposição em relaçãorelação ao escoamentoescoamento.
● Esta forçaforça resultanteresultante éé normalmente divididadividida em duasduas componentescomponentes:
◦ ForçaForça de SUSTENTAÇÃO (L)SUSTENTAÇÃO (L) - ÉÉ uma forçaforça que atuaatua em uma direçãodireção
ortogonalortogonal à direçãodireção da velocidadevelocidade dede deslocamentodeslocamento;
◦ ForçaForça de ARRASTO (D)ARRASTO (D) - ÉÉ uma forçaforça que atuaatua em uma direçãodireção
paralelaparalela à direçãodireção da velocidadevelocidade dede deslocamentodeslocamento.
● A Figura 1 nos permitepermite visualizarvisualizar este esquemaesquema dede forçasforças.
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Figura 1 - Esquema de Forças
3.1. Aerofólios3.1. Aerofólios
● CorposCorpos que possuempossuem uma forma geométrica característicaforma geométrica característica, possuindopossuindo um
perfilperfil de seçãoseção transversaltransversal → relaçãorelação entre a forçaforça de sustentaçãosustentação e a forçaforça
de arrastoarrasto ((L/DL/D)) sejaseja altaalta.
● A Figura 2 nos permitepermite visualizarvisualizar os elementoselementos de um aerofólioaerofólio e de seu
perfilperfil, que sãosão de importânciaimportância fundamentalfundamental para a compreensãocompreensão do
fenômenofenômeno do voovoo.
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Figura 2 - Aerofólio 
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● Em relaçãorelação ao aerofólioaerofólio podemospodemos definirdefinir algumas grandezasgrandezas associadasassociadas à
sua formaforma e à dinâmicadinâmica do voovoo. 
● São as seguintes:
◦ velocidadevelocidade aerodinâmicaaerodinâmica - ÉÉ a velocidadevelocidade de escoamentoescoamento dodo arar em
relaçãorelação ao aerofólioaerofólio.
◦ cordacorda - ÉÉ a linhalinha de referênciareferência do perfilperfil. 
 ÉÉ a medidamedida da larguralargura do aerofólioaerofólio.
◦ ânguloângulo dede ataque (ataque (αα)) -- É É o ânguloângulo entre a cordacorda e a direçãodireção da
velocidadevelocidade aerodinâmicaaerodinâmica.
3.2. Quantificação das Forças que Atuam em um Aerofólio3.2. Quantificação das Forças que Atuam em um Aerofólio
● As forçasforças de sustentaçãosustentação ((LL)) e arrastoarrasto ((DD)) podempodem serser expressasexpressas em
funçãofunção:
◦ Superfície alarSuperfície alar,
◦ da massamassa específicaespecífica do arar,
◦ da velocidadevelocidade aerodinâmicaaerodinâmica e 
◦ de coeficientescoeficientes adimensionaisadimensionais característicoscaracterísticos do perfilperfil adotadoadotado.
● Assim, temos que:
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L=
1
2
×CL×ρ×S×V
2
D=
1
2
×CD×ρ×S×V
2
onde: ρρ = massamassa específicaespecífica do arar (UTM/m3)(Kg/m3); 
VV = velocidadevelocidade aerodinâmicaaerodinâmica (m/s2); 
SS = superfíciesuperfície alaralar (m2); 
LL = forçaforça de sustentaçãosustentação (Kgf)(N); e 
DD = forçaforça de arrastoarrasto (Kgf)(N)
● CCLL e CCDD são coeficientescoeficientes adimensionaisadimensionais que variamvariam com o ânguloângulo dede
ataqueataque e com valoresvalores característicoscaracterísticos para cada tipotipo de perfilperfil.
● Os tipostipos de perfilperfil foramforam padronizadospadronizados.
● BaseadosBaseados em resultadosresultados obtidosobtidos em laboratóriolaboratório, foramforam desenvolvidosdesenvolvidos
diagramasdiagramas que relacionamrelacionam os valores de CCLL e CCDD e da relaçãorelação (L/D)(L/D), em
funçãofunção do ânguloângulo dede ataqueataque ((αα)).
● Estes diagramasdiagramas sãosão da formaforma idênticaidêntica ao apresentadoapresentado na Figura 3.
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Figura 3 - Diagrama Característico de um Aerofólio 
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● Após a quantificaçãoquantificação das forçasforças que atuamatuam em uma aeronaveaeronave, éé interessanteinteressante
sabermossabermos como estas se distribuemdistribuem em uma aeronaveaeronave típicatípica.
● ÉÉ o que faremosfaremos a seguirseguir através da Figura 4.
Figura 4 - Esquema de Forças
onde: 
LL = sustentaçãosustentação, 
WW = pesopeso,
TT = traçãotração, e 
DDtt = arrastoarrasto totaltotal.
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Onde DDpp éé o arrastoarrasto parasitaparasita (devido à fuselagemfuselagem, empenagemempenagem e tremtrem dede 
pousopouso), dado por:
Dp=
1
2
×CDW ×ρ×AW×V
2
onde 
AAww = área molhadaárea molhada, e
CCDWDW = coeficientecoeficiente dede atritoatrito parasitaparasita.
● Para esta situaçãosituação dede equilíbrioequilíbrio de forçasforças e para a condiçãocondição de voovoo
retilíneoretilíneo em nívelnível, temos que os valoresvalores de WW, LL, SS e ρρ sãosão constantesconstantes e os
valoresvalores de CCLL e VV sãosão variáveisvariáveis. 
● NestasNestas condiçõescondições, para cada velocidadevelocidade háhá um valorvalor de CCLL e, portanto um
valorvalor de αα compatívelcompatível. 
● O esquemaesquema dede forçasforças apresentadoapresentado nesta figurafigura podepode serser simplificadosimplificado para o
esquemaesquema mostradomostrado na Figura 5.
● SemSem que hajahaja alteraçõesalterações significativassignificativas no comportamentocomportamento dinâmicodinâmico da
aeronaveaeronave durante o voovoo.
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Dt=DDp
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Figura 5 - Esquema Simplificado
● A atitudeatitude da aeronaveaeronave, isto é, o ânguloângulo que uma linhalinha dede referênciareferência da
fuselagemfuselagem fazfaz com a horizontalhorizontal dependedepende do ângulo de ataque ângulo de ataque ((αα)).
● Este por sua vez éé funçãofunção das condiçõescondições dede voovoo (densidadedensidade dodo arar, pesopeso e
velocidadevelocidade da aeronaveaeronave).
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● Portanto para as condiçõescondições de voovoo retilíneoretilíneo em nívelnível temostemos 22 condiçõescondições de
voovoo, a saber:
1.1. Velocidade grandeVelocidade grande, ângulo de ataque pequenoângulo de ataque pequeno;
2.2. Velocidade baixaVelocidade baixa, ângulo de ataque grandeângulo de ataque grande.
● Estas 22 condiçõescondições podempodem serser melhor visualizadasvisualizadas na Figura 6.
Figura 6 - Condições de Voo 
3.4. Força de Tração e Potência necessária ao Vôo3.4. Força de Tração e Potência necessária ao Vôo
● SabemosSabemos da DinâmicaDinâmica que a potênciapotência éé igualigual ao produtoproduto da forçaforça pela
velocidadevelocidade.
● Para as condiçõescondições dede voovoo retilíneoretilíneoem nívelnível e com velocidadevelocidade constanteconstante, a
força de traçãoforça de tração deverá ser igual ao deverá ser igual ao arrasto total (Dtarrasto total (Dt)).
● A potênciapotência necessárianecessária podepode serser calculadacalculada através da seguinteseguinte expressãoexpressão:
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Pot=Dt×V
onde: 
PotPot = potênciapotência (W); 
DDtt = arrastoarrasto totaltotal (N); e
VV = velocidadevelocidade (m/s)
ou
Pot=
Dt×V
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onde:
PotPot = potênciapotência (HP); 
DDtt = arrastoarrasto totaltotal (Kgf); e
VV = velocidadevelocidade (m/s).
3.5. Dispositivos Hiper-sustentadores3.5. Dispositivos Hiper-sustentadores
● As asasasas de uma aeronaveaeronave modernamoderna de transportetransporte têmtêm a capacidadecapacidade de
modificarmodificar seu perfilperfil e aumentaraumentar a áreaárea.
● DeslocandoDeslocando partespartes do bordobordo de fugafuga e ataqueataque, 
● AlterandoAlterando as característicascaracterísticas de sustentaçãosustentação e arrastoarrasto para melhormelhor
desempenhodesempenho nas operaçõesoperações de pousopouso e decolagemdecolagem.
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Object 10
Object 11
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● Os dispositivosdispositivos maismais utilizadosutilizados sãosão os flapsflaps, que modificammodificam as
característicascaracterísticas do bordobordo dede fugafuga e os slatsslats nos bordosbordos dede ataqueataque.
● A Figura 7 nos mostramostra esquematicamenteesquematicamente estes 22 dispositivosdispositivos e seus
efeitosefeitos na sustentaçãosustentação das aeronavesaeronaves.
Figura 7 - Dispositivos Hiper-sustentadores
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4. Componentes do Peso das Aeronaves4. Componentes do Peso das Aeronaves
● Para a operaçãooperação das aeronavesaeronaves e consequentementeconsequentemente para o projetoprojeto de
infra-estruturasinfra-estruturas aeroportuáriasaeroportuárias,
● ÉÉ importanteimportante a compreensãocompreensão dos componentescomponentes básicosbásicos que formamformam o
pesopeso de uma aeronaveaeronave durante as operaçõesoperações de pousopouso e decolagemdecolagem.
● O pesopeso da aeronaveaeronave éé fundamentalfundamental para a determinaçãodeterminação do comprimentocomprimento
dede pistapista necessárionecessário. 
● Estes componentescomponentes serãoserão apresentadosapresentados a seguirseguir.
4.1. Componentes do Peso Bruto4.1. Componentes do Peso Bruto
Peso Básico Operacional (PBO)Peso Básico Operacional (PBO)
● Também chamadochamado de PesoPeso VazioVazio OperacionalOperacional.
● ÉÉ o pesopeso da aeronaveaeronave prontapronta para operaroperar, 
● menosmenos a cargacarga pagapaga e o combustívelcombustível utilizávelutilizável.
● IncluiInclui assentosassentos, equipamentosequipamentos diversosdiversos e tripulaçãotripulação.
● Para as aeronavesaeronaves dede passageirospassageiros nãonão possuipossui um valorvalor constanteconstante 
● variandovariando com a configuraçãoconfiguração dosdos assentosassentos.
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Carga Paga (CP)Carga Paga (CP)
● ÉÉ toda cargacarga transportadatransportada que produzproduz receitareceita.
● IncluiInclui passageirospassageiros, bagagensbagagens, correioscorreios e cargacarga.
Combustível Total (CT)Combustível Total (CT)
● CompreendeCompreende o combustívelcombustível dede blocobloco mais as reservasreservas.
● O combustívelcombustível dede blocobloco éé o combustívelcombustível queimadoqueimado desde que a aeronaveaeronave
deixadeixa a ramparampa do aeroportoaeroporto de origemorigem até o pontoponto de paradaparada no aeroportoaeroporto de
destinodestino.
● As reservasreservas equivalemequivalem a 10%10% do combustívelcombustível a serser consumidoconsumido na viagemviagem e
servemservem para:
● CobrirCobrir eventuais diferençasdiferenças de consumoconsumo;
● combustívelcombustível para chegarchegar até o aeroportoaeroporto alternativaalternativa e 
● o combustívelcombustível dede esperaespera (33 minutosminutos de voovoo sobre o aeroportoaeroporto a 450450
metrosmetros de altitudealtitude, ou outro regulamentoregulamento aplicávelaplicável).
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5.2. Pesos Limitantes Estruturais5.2. Pesos Limitantes Estruturais
Peso Máximo Zero Combustível (PMZC)Peso Máximo Zero Combustível (PMZC)
● ÉÉ o pesopeso máximomáximo que podepode terter uma aeronaveaeronave carregadacarregada, porém semsem
combustívelcombustível.
● AcimaAcima deste limitelimite só se poderápoderá colocarcolocar combustívelcombustível nos tanquestanques
localizadoslocalizados nas asasasas.
● Desde que os momentosmomentos fletoresfletores nas raízesraízes das asasasas mantenham-semantenham-se dentro
de limiteslimites admissíveisadmissíveis.
Carga Paga Máxima EstruturalCarga Paga Máxima Estrutural
● ÉÉ o máximomáximo pesopeso que podepode terter a cargacarga pagapaga, seja ela passageirospassageiros, cargacarga,
correiocorreio ou combinaçãocombinação destes.
● TeoricamenteTeoricamente, o valorvalor da carga paga máxima estruturalcarga paga máxima estrutural seriaseria igualigual à
diferençadiferença entre o Peso Máximo Zero CombustívelPeso Máximo Zero Combustível e o PesoPeso BásicoBásico
OperacionalOperacional.
● Na realidaderealidade, a cargacarga pagapaga máximamáxima que se levaleva éé menormenor que o máximomáximo
estruturalestrutural por razõesrazões de espaçoespaço.
Peso Máximo Estrutural de DecolagemPeso Máximo Estrutural de Decolagem
● ÉÉ o pesopeso máximomáximo com o qual a aeronaveaeronave podepode decolardecolar, sem que hajahaja limiteslimites
operacionaisoperacionais.
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Peso Máximo Estrutural de PousoPeso Máximo Estrutural de Pouso
● ÉÉ o pesopeso máximomáximo com o qual a aeronaveaeronave podepode pousarpousar, sem que hajahaja limiteslimites
operacionaisoperacionais.
● NormalmenteNormalmente, o tremtrem dede pousopouso das aeronavesaeronaves éé dimensionadodimensionado para um pesopeso
menormenor que o peso máximo de decolagempeso máximo de decolagem.
● Uma vez que a aeronaveaeronave ao chegarchegar ao aeroportoaeroporto dede destinodestino estaráestará aliviadaaliviada
do combustívelcombustível queimadoqueimado durante a viagemviagem.
Peso Máximo Estrutural de RampaPeso Máximo Estrutural de Rampa
● ÉÉ o pesopeso máximomáximo com o qual a aeronaveaeronave poderápoderá iniciariniciar o taxiamentotaxiamento.
● ÉÉ sempre ligeiramenteligeiramente maiormaior que o máximomáximo estruturalestrutural dede decolagemdecolagem.
● A diferençadiferença correspondecorresponde ao combustível que éé queimadoqueimado até a aeronaveaeronave
atingiratingir a cabeceiracabeceira dada pistapista. 
Capacidade Máxima dos TanquesCapacidade Máxima dos Tanques
● ÉÉ o máximomáximo volumevolume de combustívelcombustível que a aeronaveaeronave admiteadmite.
● O própriopróprio fabricantefabricante podepode ofereceroferecer a possibilidadepossibilidade de tanquestanques opcionaisopcionais
seremserem instaladosinstalados.
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5.3. Pesos Limitantes Operacionais5.3. Pesos Limitantes Operacionais
Peso Máximo de decolagem (PMD)Peso Máximo de decolagem (PMD)
● ÉÉ um limitelimite operacionaloperacional impostoimposto pelas seguintes condiçõescondições:
● ComprimentoComprimento e declividadedeclividade da pistapista;
● TemperaturaTemperatura, pressãopressãoe condiçõescondições do ventovento na pistapista; e
● PneusPneus, condiçõescondições de subidasubida e de frenagemfrenagem.
● ÉÉ sempre menormenor ou igualigual ao Peso Máximo Estrutural de DecolagemPeso Máximo Estrutural de Decolagem.
Peso Máximo de Pouso (PMP)Peso Máximo de Pouso (PMP)
● ÉÉ um limitelimite operacionaloperacional impostoimposto pelas seguintes condiçõescondições:
● ComprimentoComprimento e declividadedeclividade da pistapista; e
● CondiçõesCondições superficiaissuperficiais da mesma.
● ÉÉ sempre menormenor ou igualigual ao Peso Máximo Estrutural de PousoPeso Máximo Estrutural de Pouso.
● TodosTodos os pesospesos sãosão fixadosfixados pelos fabricantesfabricantes das aeronavesaeronaves dentro de
determinadosdeterminados regulamentosregulamentos que fixamfixam padrõespadrões dede segurançasegurança impostosimpostos
pelos órgãosórgãos regulamentadoresregulamentadores.
● Nos manuaismanuais das aeronavesaeronaves os pesospesos sãosão definidosdefinidos da seguinte forma,
alguns vertidos para o português:
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1.1. Maximum Ramp Weigth (MRW)Maximum Ramp Weigth (MRW) -- Peso Máximo de Rampa.
2.2. Maximum Landing Weight (MLW)Maximum Landing Weight (MLW) -- Peso Máximo de Pouso.
3.3. Maximum Take-Off Weight (MTOW)Maximum Take-Off Weight (MTOW) -- Peso Máximo de Decolagem.
4.4. Operational Empty Weight (OEW)Operational Empty Weight (OEW) -- Peso Básico Operacional.
5.5. Zero Fuel Weight (ZFW)Zero Fuel Weight (ZFW) -- Peso Máximo Zero Combustível.
6.6. Maximum Structural Payload (MSP)Maximum Structural Payload (MSP) -- Carga Paga Máxima Estrutural.
7.7. Capacidade máxima de assentosCapacidade máxima de assentos. Número máximo de passageiros 
especificados para a homologação da aeronave.
8.8. Volume máximo de Carga.Volume máximo de Carga. ÉÉ o volumevolume máximomáximo disponíveldisponível para cargacarga.
9.9. Capacidade de combustível utilizávelCapacidade de combustível utilizável. ÉÉ o volumevolume dede combustívelcombustível 
transportadotransportado para uma operaçãooperação particularparticular, menosmenos o combustívelcombustível 
drenáveldrenável, nãonão utilizávelutilizável depois do esgotamentoesgotamento dos tanquestanques.
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4.4. Carga Paga e Etapa4.4. Carga Paga e Etapa
● A distânciadistância que uma aeronaveaeronave podepode voarvoar éé chamadachamada de etapaetapa.
● Entre os váriosvários fatoresfatores que influenciaminfluenciam o valorvalor que esta etapaetapa pode adquiriradquirir,
um dos maismais importantesimportantes é a cargacarga pagapaga que a aeronaveaeronave podepode transportartransportar
nesta etapaetapa.
● NormalmenteNormalmente, a medidamedida que a etapaetapa aumentaaumenta a cargacarga pagapaga diminuidiminui, 
● HavendoHavendo uma trocatroca de combustívelcombustível que permitirápermitirá a aeronaveaeronave alcançaralcançar o seu
destinodestino e a cargacarga que podepode serser transportadatransportada até este mesmomesmo destinodestino.
● A relaçãorelação entre o valorvalor da carga pagacarga paga e a etapaetapa que a aeronaveaeronave podepode cumprircumprir
transportando-atransportando-a, é dadadada através de um diagramadiagrama conhecidoconhecido como curvacurva
cargacarga pagapaga versusversus etapaetapa.
● A Figura 8 nos mostramostra a estruturaestrutura básicabásica deste diagramadiagrama.
● O pontoponto AA representarepresenta a máximamáxima distânciadistância que uma aeronaveaeronave consegueconsegue voarvoar
transportandotransportando sua cargacarga pagapaga máximamáxima estruturalestrutural.
● Para voarvoar a uma distânciadistância RRaa e transportartransportar uma cargacarga pagapaga PPaa, a aeronaveaeronave
deverádeverá decolardecolar com seu pesopeso máximomáximo estruturalestrutural dede decolagemdecolagem.
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Figura 8 - Curva Carga Paga x Etapa
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● Entretanto, seus tanquestanques dede combustívelcombustível nãonão estãoestão completamentecompletamente cheioscheios.
● O pontoponto BB representarepresenta a distânciadistância maismais longalonga (RRbb) que uma aeronaveaeronave podepode
voarvoar com seus tanquestanques completamentecompletamente cheioscheios no inícioinício da viagemviagem.
● Para esta etapaetapa a correspondentecorrespondente cargacarga pagapaga que podepode serser transportadatransportada é
PPbb.
● Para atingiratingir a distânciadistância RRbb a aeronaveaeronave deverádeverá decolardecolar com seu pesopeso
máximomáximo estruturalestrutural dede decolagemdecolagem.
● Assim sendo, para aumentaraumentar sua etapaetapa de RRaa a RRbb, a cargacarga pagapaga devedeve serser
reduzidareduzida em favor do aumentoaumento da capacidadecapacidade dede combustívelcombustível.
● O pontoponto CC representarepresenta a máximamáxima distânciadistância que a aeronaveaeronave podepode voarvoar sem
levarlevar cargacarga pagapaga e algumas vezes éé utilizadautilizada quando da entregaentrega da aeronaveaeronave
ao operadoroperador.
● Para viajarviajar a esta distânciadistância (RRcc) a máximamáxima quantidadequantidade dede combustívelcombustível éé
necessárianecessária, mas desde que nãonão hajahaja nenhumanenhuma cargacarga pagapaga, e o pesopeso de
decolagemdecolagem seráserá menormenor que o pesopeso máximomáximo dede decolagemdecolagem.
● Em algunsalguns casoscasos o pesopeso máximomáximo dede pousopouso podepode ditarditar a etapaetapa que a
aeronaveaeronave podepode alcançaralcançar com sua cargacarga pagapaga máximamáxima estruturalestrutural.
● Neste caso, a linhalinha DEDE representarepresenta a trocatroca entre cargacarga pagapaga e combustívelcombustível, o
que ocorreocorre quando a cargacarga pagapaga éé limitadalimitada pelo pesopeso máximomáximo estruturalestrutural dede
pousopouso.
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● A formaforma da curva carga paga versus etapacurva carga paga versus etapa a serser adotadaadotada é a representadarepresentada
pela linhalinha DEBCDEBC em vez da linhalinha ABCABC.
● A curvacurva cargacarga pagapaga versusversus etapaetapa dependedepende de vários fatoresfatores, como:
● As condiçõescondições meteorológicasmeteorológicas durante o voo,
● da altitudealtitude, da velocidadevelocidade,
● do combustívelcombustível, do ventovento e 
● da quantidadequantidade de combustívelcombustível dede reservareserva.
● Estas curvascurvas sãosão fornecidasfornecidas em funçãofunção do diadia padrãopadrão e semsem ventosventos, o que
permitepermite comparaçõescomparações aproximadasaproximadas de desempenhodesempenho de aeronavesaeronaves diferentesdiferentes.
● A cargacarga pagapaga a ser transportadatransportada, particularmente, nas aeronavesaeronaves dede
passageirospassageiros, 
● ÉÉ normalmentenormalmente menormenor que a cargacarga pagapaga máximamáxima estruturalestrutural, mesmo
quando a aeronaveaeronave estáestá completamentecompletamente lotadalotada.
● Isto se devedeve a limitaçõeslimitações no usouso dodo espaçoespaço quando se transportamtransportam
passageirospassageiros.
● No cálculo da cargacarga pagapaga, os passageirospassageiros e suas bagagensbagagens sãosão normalmentenormalmente
consideradosconsiderados como pesospesos unitáriosunitários iguaisiguais a 91 Kg (200 lb)91 Kg (200 lb).
● A Figura 9 nos mostramostra uma curvacurva cargacarga pagapaga versusversus etapaetapa de uma aeronaveaeronave
dede passageirospassageiros utilizada em voosvoos internacionalinternacional (Boeing 747- 400).
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Figura 9 – Curva Carga Paga versus Etapa (Boeing 747-400).
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