TVA Material Complementar 2 Peso e Balanceamento PCA

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TEORIA DE VOO DE AVIÃO – MATERIAL COMPLEMENTAR 2
PESO E BALANCEAMENTO – PCA
Pesos considerados (definições):
01 - Peso Básico ou Peso Básico Vazio – PB/PBV (Basic Weigth – BW / Basic Empty Weight BEW)
Consiste na soma dos seguintes pesos:
Avião Vazio (estrutura, fuselagem, motores, óleo e combustível não drenáveis e fluido hidráulico);
Cadeiras para passageiros (variável de acordo com a versão utilizada);
Equipamentos Diversos (equipamento rádio, extintores de incêndio sobressalentes, equipamentos de salvamento etc).
OBS: O Peso Básico é determinado pela pesagem do avião através de uma balança especial, estando o mesmo nivelado. Com este sistema são obtidos os pesos de cada ponto de apoio sobre a balança e o somatório desses pesos é o Peso Básico do avião. Este sistema permite, ainda, determinar o centro de gravidade da aeronave vazia, para fins de balanceamento.
02 - Peso Básico Operacional - PBO (Basic Operational Weight - BOW) ou Peso Operacional sem combustível (Dry Operating Weight - DOW)
O PBO consiste na soma dos seguintes pesos:
PBO = Peso Básico + Peso da Tripulação + Copas
O PBO resume-se ao peso do avião pronto para o voo, faltando apenas abastecer e carregar.
03 - Peso Operacional - PO (Operational Weight - OW)
O PO consiste na soma dos seguintes pesos:
PO = PBO + Combustível à decolagem
O PO resume-se no peso do avião pronto para o voo, faltando apenas carregar. 
OBS: Atualmente não se utiliza o PO para os diversos cálculos de pesos do avião.
04 - Combustível à decolagem (Take-Off Fuel - TOF)
É o peso do combustível nos tanques no momento em que o avião se encontra na cabeceira da pista, pronto para decolar.
05 - Combustível para Táxi (Táxi Fuel)
É o peso total de combustível queimado durante o "táxi" do avião até o ponto de início de decolagem.
06 - Abastecimento de Combustível (Block Fuel - Total Fuel)
É o peso total de combustível existente nos tanques, antes de iniciar o acionamento dos motores.
07 - Combustível Reserva / Combustível sobre o Destino (Reserve Fuel / Fuel Over Destination)
É o peso total de combustível restante nos tanques, sobre o aeródromo de destino. O combustível reserva inclui:
10 % de combustível a consumir na viagem (Trip Fuel), com a finalidade de cobrir quaisquer diferenças eventuais no consumo de combustível no decorrer do voo;
combustível necessário para a alternativa;
combustível para espera (holding), equivalente a pelo menos 30 minutos de voo, a 1.500 ft sobre o aeródromo de alternativa.
08 - Carga Paga Atual (Actual Payload)
Consiste na soma dos seguintes pesos:
Passageiros - Peso total dos passageiros, considerando seu peso "standard" (normalmente utilizado 75 Kg)
Bagagem - Peso total das bagagens pesadas nos balcões de atendimento de passageiros (Check-In)
Carga - Peso total da carga embarcada, indicada no respectivo documento. "Cargo Manifest" (Manifesto de Carga); 
Correio - Peso total do correio embarcado, indicado no respectivo documento
OBS: Chamamos de Carga Útil a soma da Carga Paga e o Combustível à decolagem.
09 - Peso Atual Zero Combustível - PAZC (Actual Zero Fuel Weight - AZFW)
O PAZC consiste na soma dos seguintes pesos:
PAZC - PBO + Carga Paga Atual
O peso combustível resume-se no avião pronto para o voo, faltando apenas abastecer.
10 - Peso de Decolagem - PAD (Take-Off Weight - TOW)
O PAD consiste na soma dos seguintes pesos:
PAD = PAZC + Take-Off Fuel
11 - Combustível a consumir na viagem (Trip Fuel)
É o peso estimado, calculado no planejamento do voo, para ser consumido desde o início da decolagem até o pouso no destino.
12 - Peso de Pouso (Landing Weight - LW)
É o Take-Off Weight menos o Trip Fuel.
Resumo das Fórmulas
PB + Crew + Pantry = PBO 
PAZC + Take-Off Fuel = PAD
PBO + PayLoad = PAZC
PBO + Take-Off Fuel + PO 
PO + Payload = PAD
PAD - Trip Fuel = PAP
Pesos Máximos (definições) :
Pesos Máximos: Os pesos anteriormente definidos são limitados por pesos máximos, motivados por vários fatores, tais como: estrutura do avião, potência dos motores, resistência do trem de pouso, condições diversas da pista (comprimento, resistência do piso, gradiente ou "Slope" e obstáculos próximos às cabeceiras), temperatura, pressão atmosférica, vento de superfície etc.
A seguir listamos os pesos máximos mais utilizados e suas respectivas definições.
01 - Peso Máximo Estrutural de Decolagem – PMED (Maximum Take-Off Cross Weight - MTOCW) 
É o peso máximo com o qual uma aeronave pode decolar, determinado pelo fabricante, sendo limitado pela estrutura da fuselagem, resistência do material, potência dos motores, área da asa etc.
Este peso não poderá nunca ser excedido e consiste no limite do PAD, considerado no momento de iniciar a corrida para decolagem.
02 - Peso Máximo de Decolagem – PMD (Maximum Take-Off Weight - MTOW)
É o peso máximo estrutural de decolagem, limitado pelas condições da pista, tais como resistência do piso e a influência dos fatores meteorológicos no momento (vento, temperatura do ar e pressão atmosférica). O PMD é facilmente obtido no gráfico de performance do avião (Maximum Take-Off Weight) e não poderá ser superior ao PMED. O PMD é o limite do PAD considerado no momento de iniciar a corrida de decolagem.
03 - Peso Máximo Estrutural de Pouso – PMEP (Maximum Landing Cross Weight - MLCW)
É o peso máximo com o qual uma aeronave poderá pousar, sem causar danos à sua estrutura. Este peso é determinado pelo fabricante. Quando, em casos de emergência, for necessário pousar com peso superior ao PMEP, após o pouso a aeronave deverá sofrer uma inspeção rigorosa, antes de iniciar outro voo.
04 - Peso Máximo de Pouso – PMP (Maximum Landing Weight - MLW)
É o peso máximo estrutural de pouso, reduzido para as condições da pista do aeroporto de destino. Este peso é facilmente obtido no gráfico de performance de pouso do avião e não poderá ser maior que o PMEP.
05 - Peso Máximo de Táxi – PMT (Maximum Taxi Weight - MTW)
É o peso máximo com o qual uma aeronave poderá iniciar o táxi, ou seja, sair dos calços e manobrar até a cabeceira da pista, sem perigos de damos à sua estrutura. É determinado pelo fabricante da aeronave.
06 - Peso Máximo Zero Combustível – PMZC (Maximum Zero Fuel Weight - MZFW)
É o peso máximo de uma aeronave totalmente carregada, porém, sem combustível. Este peso somente pode ser excedido com combustível nos tanques das asas. É também um peso estrutural, determinado pelo fabricante, motivado pela estrutura da seção central da asa e devido aos fatores carga suportados durante um voo; A principal base de sustentação do avião durante o voo são as asas, estas recebem um impulso de baixo para cima que contraria o peso da fuselagem com toda sua carga paga (passageiros, bagagem, carga e correio). O desequilíbrio entre essas duas forças provoca um esforço na junção das asas, junto à fuselagem. Esse esforço, aumentado pela flexão das asa, pode chegar até à quebra das mesmas. Por esta razão o fabricante de uma aeronave determina o chamado PMZC, limitando, assim, a carga paga a embarcar.
Balanceamento : 
Durante a matéria de Teoria de Voo discutimos por diversas vezes a influência que o peso da aeronave tem sobre a performance do voo, e neste material nos aprofundaremos ainda mais neste tema.
Praticamente todos os aspectos relacionados à performance são influenciados pelo peso da aeronave, e é dever do piloto conhecer os limites da aeronave que opera, porque isso permite uma operação segura.
Uma aeronave carregada com peso acima dos limites estipulados pelo fabricante apresentará as seguintes deficiências em sua performance:
-	maior velocidade de decolagem
-	maior pista requerida para decolagem
-	redução do máximo ângulo e razão de subida
-	maior razão de descida
-	redução na altitude máxima de cruzeiro
-	maior velocidade de stall
-	maior velocidade
de aproximação/pouso
O peso acima do permitido pode trazer conseqüências sérias aos voos, vamos supor que você esteja voando uma aeronave bimotora, um Seneca II, por exemplo, e após a decolagem o motor esquerdo pára! Se o peso estiver dentro dos limites a aeronave irá conseguir voar com apenas um motor, e retornará com segurança ao aeródromo. No entanto se o peso estiver acima do limite estipulado pelo fabricante, a aeronave dificilmente conseguirá manter o voo com apenas um motor em funcionamento, e o piloto correrá o risco de não conseguir retornar ao aeródromo, o que poderá acabar gerando um acidente.
Durante a homologação da aeronave o fabricante realiza extensivos testes para estabelecer limites seguros à operação da aeronave, e dentro destes limites estão incluídos os limites de peso e balanceamento. Ao burlar estes limites o piloto está assumindo a responsabilidade de operar a aeronave em condições nas quais o fabricante não garante a controlabilidade e a operação segura da aeronave.
Além do limite de peso é importante observar o carregamento e a distribuição do peso na aeronave, que é denominado de balanceamento. Ou seja, além do peso é importante observar onde e como o peso será alocado e distribuído na aeronave. Para verificar se o balanceamento está sendo efetuado corretamente e dentro dos limites o piloto deverá analisar a posição do centro de gravidade (CG).
O CG deve encontrar-se dentro dos limites dianteiro e traseiro, o que assegurará a estabilidade e a controlabilidade da aeronave, e antes de cada voo o piloto deverá calcular a posição do CG e verificar se o mesmo encontra-se dentro dos limites, também chamado de envelope.
É comum o piloto carregar a aeronave com o peso dentro dos limites, porém, devido a um carregamento errôneo o balanceamento fica fora do envelope. Neste caso o piloto terá que refazer a distribuição do peso na aeronave e recalcular a posição do CG para verificar se a nova distribuição do peso proporcionou um balanceamento dentro dos limites.
Nos seus voos de instrução, onde não há carga nem passageiros a serem transportados, pois só haverá apenas você e o seu instrutor na aeronave, você não terá muitos problemas quanto aos cálculos de peso e balanceamento, pois dificilmente a aeronave estará fora do envelope. Porém, quando você começar a realizar voos para o transporte de passageiros e carga, é importante que o peso e o balanceamento sejam criteriosamente analisados, pois nestes vôos é comum haver excesso de peso.
Termos e definições :
O piloto deve estar familiarizado com os termos e definições utilizados durante os cálculos de peso e balanceamento da aeronave. Veja a seguir os principais termos e definições sobre o tema:
Braço: distância entre o Datum e o centro de gravidade de um objeto qualquer na aeronave. Esta distância é geralmente medida em polegadas, e as distâncias a frente do Datum são negativas e as que se localizarem atrás do Datum são positivas.
Carga paga (payload): peso básico operacional acrescido aos passageiros, bagagens dos passageiros e carga.
Centro de gravidade (CG): é o ponto de equilíbrio da aeronave onde concentra-se todo o peso da mesma. O CG pode ser expresso em polegadas em relação ao Datum de referência ou em porcentagem da corda média aerodinâmica (MAC).
Corda média aerodinâmica (MAC): é a distância média entre o bordo de ataque e o bordo de fuga da asa. A posição do CG é geralmente expressa em porcentagem da corda média aerodinâmica (MAC).
Datum: também conhecido como plano de referência é um plano vertical imaginário a partir do qual todas as distâncias horizontais com o propósito de balanceamento da aeronave são medidas. A localização do Datum é estabelecida pelo fabricante da aeronave e pode ser encontrada no manual de operação da aeronave ou na ficha de peso e balanceamento da mesma. O Datum fica geralmente localizado no nariz da aeronave. A vantagem de se ter o Datum localizado no nariz da aeronave é que todos os momentos serão positivos, o que facilitará os cálculos de balanceamento.
Momento: força que tende a causar uma rotação de um objeto em relação a um ponto fixo. O momento é o produto do peso de um objeto pelo braço. M = B x F (momento = braço x força)
 
Limites do centro de gravidade: é o limite dianteiro e traseiro do CG, dentro dos quais o CG deve estar localizado durante todo o voo.
Calculo de balanceamento da aeronave
O calculo de balanceamento da aeronave pode ser dividido em três etapas:
1ª - cálculo do peso total da aeronave;
2ª - cálculo do momento dos itens ou objetos carregados;
3ª - determinação do CG.
Após calcularmos os dados acima verificaremos se os valores encontrados estão dentro dos limites estipulados pelo fabricante da aeronave. Só após estes cálculos a aeronave estará liberada para o voo.
Faremos uma análise simples e direta sobre o cálculo de balanceamento de uma aeronave, para que você tenha uma base mais sólida e aprofundada sobre o assunto recomendamos a leitura de livros específicos sobre o tema. Para facilitar a compreensão do assunto, vamos simular passo a passo o cálculo de peso e balanceamento de uma aeronave de pequeno porte. 
Abaixo os dados do carregamento de nosso voo :
- Limite dianteiro do CG: 36 polegadas 
- Limite traseiro do CG: 46,5 polegadas 
- Peso máximo de decolagem: 2.650 Ibs 
- Peso vazio básico: 1624 Ibs 
- Piloto e passageiro no assento dianteiro: 340 Ibs 
- Passageiros no assento traseiro: 200 Ibs 
- Bagagens/carga na área 1: 100lbs 
- Bagagens/carga na área 2: 0,0Ibs 
- Combustível: 240 Ibs
A aeronave à seguir ilustra de forma mais clara a distribuição do peso na aeronave de acordo com as estações - que têm como parâmetro o Datum.
O manual de operação da aeronave disponibiliza uma ficha parecida com a exposta abaixo para facilitar o preenchimento dos dados para o calculo do balanceamento. Esta ficha deverá ser preenchida da seguinte forma:
1 - inserir o peso de cada item;
2 - multiplicar o peso de cada item pelo braço correspondente;
3 - somar todos os pesos e todos os momentos;
4 - dividir o momento pelo peso, a fim de encontrar a localização do CG.
	Item
	Peso (lbs)
	Braço (inches)
	Momento (lb.in)
	Peso Básico Vazio
	
	
	
	Assento Dianteiro
(Piloto e Co-piloto)
	
	
	
	Assento Traseiro
(Passageiros)
	
	
	
	Carga Área 1
	
	
	
	Carga Área 2
	
	
	
	Combustível
	
	
	
	TOTAIS
	
	
	
Para encontrarmos a localização do CG deveremos dividir o momento total (_______ Ib.in) pelo peso total da aeronave (_____Ib), veja:
 
 CG = _________Ib-in CG = 
 Ib
 
Ou seja, o CG encontra-se localizado a _____ polegadas (in) atrás do Datum.
Após encontrarmos todos os dados que necessitamos para o peso e balanceamento é preciso verificar se esses valores estão dentro dos limites estipulados pelo fabricante. Deveremos verificar dois valores:
A - o peso da aeronave;
B - a localização do CG.
Para a verificação destes valores deveremos consultar os gráficos relativos ao peso e balanceamento da aeronave. Esta consulta é muito simples, basta plotar no gráfico os valores requeridos pelo mesmo e em seguida checar se o peso encontra-se dentro do envelope. O gráfico abaixo necessita do peso total da aeronave (2.504 Ibs) e do momento total (112.128 Ib.in) divido por 1000, que dará aproximadamente 112.
 
O peso total da aeronave é de 2.504 Ibs e o limite máximo é de 2.650 Ibs, portanto o peso encontra-se dentro dos limites para o momento total correspondente. Observe que se a aeronave estivesse carregada com 2.200 Ibs e com o mesmo momento total (112 Ib.in), ela estaria fora do envelope, mesmo estando abaixo do peso máximo.
Constatamos que o peso está correto, agora deveremos checar se a localização do CG encontra-se dentro dos limites. O gráfico abaixo necessita do peso total da
aeronave (2.504 Ibs) e da localização do CG (44,77).
O CG da nossa aeronave encontra-se a 44,77 in atrás do Datum, e o limite dianteiro e traseiro são respectivamente 36 e 46,5 in, portanto o CG encontra-se dentro dos limites, com base no peso atual da aeronave.
Se o peso e o CG estão dentro dos limites então nossa aeronave foi carregada corretamente e está, pelo menos sob este aspecto, liberada para voo.
Talvez você esteja ainda um pouco perdido neste assunto, mas ele não é tão difícil quanto parece! O importante é você saber o que está fazendo, veja que primeiro calculamos o peso total da aeronave e o momento total. Deste valor obtivemos a localização do CG. Feito isso o nosso único trabalho foi checar se estes valores (peso e CG) encontravam-se dentro dos limites estipulados pelo fabricante da aeronave. 
Todos os cálculos de peso e balanceamento têm como objetivo básico a verificação dos limites da aeronave, tenha sempre isso em mente.