Procedimentos Operacionais AD2

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Universidade do Sul de Santa Catarina – Unisul
Campus Virtual
	
	Atividade de Avaliação a Distância 2
Unidade de Aprendizagem: Procedimentos Operacionais
Curso: Ciências Aeronáuticas 
Professor: 
Nome do aluno: 
Data: Data de entrega: 
Orientações:
1. Procure o professor sempre que tiver dúvidas.
1. Entregue a atividade no prazo estipulado.
1. Esta atividade é obrigatória e fará parte da sua média final.
1. Encaminhe a atividade via Espaço UnisulVirtual de Aprendizagem (EVA).
Para atender ao que se pede neste trabalho acesse a midiateca ou o link abaixo e leia o boletim da FAAST sobre ocorrências relacionadas ao desempenho da aeronave e ao procedimento de peso e balanceamento. 
FAA Safety Team. Aircraft Performance & Calculations.  Disponível em: 
https://www.faa.gov/news/safety_briefing/2019/media/SE_Topic_19-12.pdf 
Acesso em: 09 fevereiro 2019.
 
1. Você é o instrutor da matéria de Performance e está preparando uma aula sobre o assunto “peso e balanceamento na aviação geral” para um grupo de alunos. 
Baseando-se na leitura do boletim da FAA apresente o conteúdo que irá lecionar na forma de uma apostila de, no máximo, 2 folhas a ser distribuída aos alunos, explicando a importância que o peso e balanceamento tem no desempenho da aeronave e na segurança de voo. (5 pontos)
Resp.:
Peso e Balanceamento
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
- Redução na altitude máxima de cruzeiro
- Maior velocidade de estol
- Maior velocidade de aproximação / pouso
O peso acima do permitido pode trazer consequências sérias aos voos, vamos supor que você esteja voando uma aeronave bimotora, um Seneca II, por exemplo, e após a decolagem o motor esquerdo para! 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 começar a realizar voos para o transporte de passageiros e carga, é importante que o peso e balanceamento sejam criteriosamente analisados, pois nestes voos é comum haver excesso de peso.
O calculo de balanceamento da aeronave pode ser dividido em três etapas:
- Cálculo do peso total da aeronave
- Cálculo do momento dos itens ou objetos carregados
- 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.
2. Baseando-se no mesmo boletim e em sua apostila da questão 1 apresente um conjunto de slides (máximo 10) da apresentação de sua aula, com as explicações relativas a cada slide. (5 pontos)
Resp.: segue na pagina abaixo.
Peso e Balanceamento 
 O procedimento de peso e balanceamento deve ser feito em cada voo, todo piloto (aluno) deve preparar este material antes de seu voo, e apresentá-lo pronto para seu instrutor no briefing. Este procedimento visa calcular o peso e a posição do CG da aeronave, e também se os mesmos se encontram dentro do envelope operacional definido pelo fabricante da aeronave. WARNING! Uma aeronave fora do envelope de peso e balanceamento, pode alterar sua performance de decolagem, subida e cruzeiro. Podendo em casos extremos causar a perda da estabilidade em voo. 
1.Pesos
  Pesos Estruturais
(de projeto, definidos pelo fabricante e homologados pelas autoridades certificadoras) 
  Pesos Operacionais
(que resultam de situações operacionais reais, como o comprimento e o gradiente da pista, direção e a intensidade dos ventos, a temperatura e a pressão atmosférica) 
1.1 Pesos Estruturais 
A estrutura de um avião é projetada para suportar com boa margem de segurança os pesos estruturais e fatores de carga previstos no projeto do avião. Se forem ultrapassados, poderão sofrer deformações permanentes na estrutura, fissuras, trincas e, em casos extremos, rupturas de partes. Se o peso excedido for o PMZC, a aeronave poderá sofrer problemas estruturais na raiz da asa. 
Os pesos estruturais devem ser limitantes (limites superiores), onde pousos e decolagens deverão ser realizados abaixo destes pesos. 
Os principais pesos estruturais de um avião são: 
 MTOGW (PMED): Peso Máximo Estrutural de Decolagem. 
· É o peso máximo de decolagem limitado pela estrutura do avião.
· Peso invariável;
· Se excedido por causar deformações permanentes na estrutura do avião, causa ruptura de partes do avião.
 MLGW (PMEP): Peso Máximo Estrutural de Pouso. 
· É o peso máximo de decolagem limitado pela estrutura do avião. 
· Peso invariável;
· Se excedido por causar deformações permanentes na estrutura do avião, causa ruptura de partes do avião. 
  MTW (PMT): Peso Máximo de Taxi 
  MZFW (PMZC): Peso Máximo Zero Combustível: 
· Peso máximo do avião totalmente carregado, faltando apenas o combustível nas asas. O combustível abastecido nas asas irá reduzir a sua flexão. 
PMZC, portanto, existe apenas para limitar os esforços provocados pelo peso na fuselagem e a sustentação nas asas portanto só interessaria um aumento do vetor de peso aplicado nas asas ou uma diminuição do vetor de peso aplicado à fuselagem. 
 Sustentação (L) Sustentação (L)
 Combustível nas asas Combustível nas asas
1.2 Pesos Operacionais 
· BW/EW (PB): Peso do avião entregue de fábrica. Avião vazio incluindo fluido hidráulico, óleo, combustível não drenável, poltronas,... 

· BOW (PBO): Peso Básico Operacional. PBO = PB + Tripulação + Bagagens com bagagens + copa (refeições, bebidas, jornais,...). O peso básico operacional (PBO) é considerado fixo, mas, na realidade, depende da configuração do avião. Ou seja,depende do número e do tipo (classes) de assentos que a empresa coloque no avião, da quantidade de galleys (“cozinhas”, ou o local onde se armazenam as comidas/bebidas antes, e depois, de serem servidas) e do número de lavatórios/banheiros. 

· O peso básico operacional (PBO): depende também das características do serviço de bordo: quantidade e tipo de refeições, tipos e quantidades de bebidas, quantidade de material de entretenimento a ser distribuído e/ou usado a bordo, e a quantidade de tripulantes comerciais. Mas uma vez escolhido a configuração interna de um dado tipo de avião, e o tipo de serviço, pode-se considerar que o PBO é constante durante a operação do avião. 

· OW (PO): Peso Operacional. PO = PBO + Combustível de Decolagem 

· AZFW (PAZC): Peso Atual Zero Combustível. PAZC = PBO + Carga Paga. 

· Carga Paga: PAX (75 Kgf/pax) + Bagagem (entregues no check-in) + Carga (manifesto de carga) + Correio. 
· Carga Útil: Carga Paga + Combustível de Decolagem. 
· TOW (PAD): Peso Atual de Decolagem. PAD = PO + Carga Paga. 

· LW (PAP): Peso Atual de Pouso. PAP = PAD – Trip Fuel 

· Trip Fuel: É o peso estimado de combustível a ser .consumido na viajem, da decolagem ao pouso, sem margem de segurança. 

· MPTOW: Peso de Máxima Performance. Peso máximo de decolagem, limitado pelo(a): 

· Pista (Field Limit); 
· Gradiente de Subida (Climb Limit);

· Obstáculos Próximos a Pista (Obstacle Limit); 
· Velocidade Máxima dos Pneus (Tire Limit);

· Freio (Break Limit). 
· MLW (PMP): Peso máximo de Pouso. Peso máximo de Pouso varia com: 
· Condições da Pista; 
· Condições Meteorológicas do aeroporto de destino; 
· NÃO PODE SER MAIOR QUE O PMEP.

· Carga Paga Máxima (Disponível). Disponível = MTOW (PMD) – OW (PO). 
1.3 Pesos de Combustível 
· Combustível de Decolagem (Take off fuel): É o peso de combustível nos tanques, quando ao avião está na cabeceira da pista, pronto para decolar. 

· Combustível para Taxi (Taxi Fuel): É o peso do combustível previsto a ser consumido durante o taxi até a cabeceira da pista. 

· Abastecimento de Combustivel (block fuel / total fuel): É o peso total de combustível nos tanques do avião, antes da partida dos motores. 

· Combustível Reserva / Combustível sobre o destino (reserve fuel / fuel over destination): É o combustível levado com margem de segurança, além do previsto para o voo. Combustível Remanescente. 

2. Balanceamento 
O balanceamento trata da distribuição do peso pelos diversos porões do avião, com o objetivo de manter pesos e cg dentro dos limites especificados pelo fabricante: 
· O cg deve ficar dentro dos limites dianteiro e traseiro (envelope); 

· A posição do cg determina a estabilidade e a controlabilidade do avião. 
Por que o cg mais a frente, o avião será mais estável? uma rajada ascendente (ou levantá-lo, se a rajada for descendente). Neste instante a aeronave encontra-se com estabilidade indiferente ou estabilidade estática neutra, e diz-se que o cg atingiu o ponto neutro. Atrás desse ponto, o avião será cada vez mais instável. 
Como uma aeronave deve possuir estabilidade positiva, o cg deve ficar sempre à frente do ponto neutro, e seu limite traseiro será definido pela estabilidade mínima exigida nos regulamentos internacionais. 

· 2.1 Asa Enflechada 

Uma asa enflechada possui seções que diferem no comprimento e, às vezes, nos aerofólios. No entanto, existe um segmento representativo em cada metade da asa, cujas características aerodinâmicas refletem a média da metade da asa, assim localizando o centro de pressão cp. Esse segmento representa aproximadamente a corda da mesma área de uma asa retangular de mesma área e de características semelhantes. 

A corda deste aerofólio particular é denominada Corda Média Aerodinâmica (CMA). A posição do CP e do CG normalmente é dada em percentagem da CMA, a partir do bordo de ataque. 

2.2 Limites do Centro de Gravidade – Limite Dianteiro 
A posição mais à frente do cg do avião é limitado pela controlabilidade longitudinal do avião. Nesta posição, a deflexão do profundor deverá ser suficiente para produzir o grande ângulo de ataque necessário para a rotação requerida para a decolagem ou para o pouso. Se este limite for ultrapassado, ou seja, se por um erro o cg ficar à frente do limite dianteiro, o piloto terá dificuldades para colocar o avião nas atitudes (pitch) necessárias para decolagem e pouso. 
Quanto mais o cg se desloca para frente, a estabilidade longitudinal vai aumentando, e a controlabilidade decrescendo, ficando os comandos mais duros, até que, demasiadamente à frente, o piloto não terá controle sobre o profundor. 
Além disso, se compararmos dois aviões idênticos, em um voo horizontal, a aeronave com o cg mais a frente, o arrasto será aumentado, e com ele o consumo de combustível (com o cg mais a frente, o avião chegará primeiro ao estol , por estar com maior ângulo de ataque). É sempre bom lembrar que maior ângulo de ataque gera mais sustentação! 
· 
2.3 Limites do Centro de Gravidade – Limite Traseiro 
Com o cg atrás do limite traseiro, ocorre a deterioração da estabilidade longitudinal do avião. O cg muito atrás poderar impossibilitar a recuperação de um estol. Os comandos se toram muito leves, aumentando a possibilidade de um choque de cauda com o solo (tailstrike) na decolagem ou no pouso. 
A estabilidade pode se tornar crítica, especialmente em voos com turbulência e/ou motor inoperante. 
· 
2.4 Posição Ideal do cg 
Quando o cg encontra-se dentro dos limites especificados pelo fabricante, o balanceamento estará correto. No entanto, existe a vantagem de trazê-lo para o limite traseiro ou próximo a ele. Ocorrerá a diminuição do Arrasto e consequente queda no consumo de combustível. 
Já as aeronaves caças, como o F-16, F-17 e F18 são projetados com o cg muito atrás, tornando-o longitudinalmente instáveis, afim de obterem considerável aumento na controlabilidade, que é uma excepcional vantagem aos aviões de combate. Para manter o avião sob controle (no caso de uma rajada por exemplo), pela deflexão de superfícies de comando que são calculadas por computador e eletricamente efetuadas – o conceito fly by wire. Assim, a controlabilidade ganha pela redução de estabilidade não penaliza o piloto: o trabalho é feito pelos sistemas eletrônicos. 
Exemplo 1 de peso e balanceamento do Cessna 152:
Exemplo:
Combustível 70 Lts X 0,72 = 50,4 Kg Piloto 75 Kg
Instrutor 78 Kg 
Bagageiro Dianteiro 8 Kg 
 
Fator de Conversão de Volume/Peso da Gasolina AVGAS 
	Litro 
	Kgs 
	1 
	0,72 
Notar que o peso vazio básico, é pré-definido pelo documento de Peso e Balanceamento da aeronave, de porte obrigatório na aeronave, e normalmente é expedido pela oficina homologada que vez a última revisão anual na aeronave, O peso vazio básico é sempre atualizado em caso de instalação de qualquer equipamento (ex: rádios), pois esta instalação altera o peso vazio da aeronave. Lembrando que o momento nada mais é que uma multiplicação entre o peso e o braço. (Momento = Peso X Braço) 
Para achar a posição do C.G., deve-se dividir a soma dos momentos pela soma dos pesos. 
25763,5 (Kg-in) / 736,4 (Kg) = Braço (in) 34,98 
Plotando-se os dados acima na tabela abaixo, concluímos que o CG da aeronave para esta configuração encontra-se dentro do envelope operacional. 
Abaixo são apresentadas algumas definições que são empregadas no cálculo da posição do cg: 
· Linha datum ou linha de referência (datum line): É uma linha vertical, usada como referência de origem para as medidas longitudinais, para fins de construção, manutenção, peso e balanceamento, etc. É definida pelo fabricante, e sua localização pode ser tangente ao nariz do avião ou deslocado do mesmo. 

· Estação (station): Estação de uma parte qualquer do avião é a distancia, medida sobre o eixo longitudinal, deste ponto até a linha datum. Quando a linha datum é definida pelo fabricante no nariz ou na frente do avião, todas as estações são positivas. Nos casos de parte do avião estar a frente e parte atrás da linha datum, existiram estações positivas(atrás da linha datum) e estações negativas (a frente da linha datum). Normalmente as estações são dadas em polegadas, porém podemos ter estações em centímetros, metros, etc. Abreviatura: sta. 

· Braço: É a distancia de uma força ao centro dos momentos, que pode ser qualquer ponto escolhido. Quando o centro dos momentos é a linha datum, o braço e a estação se confundem, isto é, possuem o mesmo valor. 

· Centroíde: É a estação média entre as estações inicial e final de um compartimento ou de qualquer parte do avião. Para se determinar o centroide de um compartimento, é realizada a média aritmética entre as estações extremas. 

· Centro de Gravidade (CG): é o ponto de equilíbrio da aeronave onde concentra-se todo o peso da mesma. O CG é expresso em polegadas em relação a linha DATUM de referência ou em porcentagem da Corda Média Aerodinâmica (MAC) 

Exemplo 2:
Peso máximo de decolagem: 2.650 lbs
Limite dianteiro do CG: 36 polegadas
Limite dianteiro do CG: 46,5 polegadas
Peso vazio básico: 1.624 lbs
Piloto e passageiro no assento dianteiro: 340 lbs
Passageiros no assento traseiro: 200 lbs
Bagagens / carga na área 1: 100 lbs
Bagagens / carga na área 2: 0 lbs
Combustível: 240 lbs 

A figura abaixo ilustra a distribuição dos pesos na aeronave de acordo com as estações: 

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Acidente envolvendo peso e balanceamento:
Air Midwest 5481 - Charlotte, USA - Janeiro 2003
Data - 08/01/2003
Voo - Air Midwest 5481
Companhia - Air Midwest, operando como USAir Express
Aeronave - Beechcraft 1900D (N233YV)
Local - Charlotte, Carolina do Norte (USA)
Rota - Charlotte,Carolina do Norte,USA-Greenville,Carolina Sul, USA
Vítimas - 21 (19 passageiros e 2 tripulantes)
O voo Air Midwest 5481 estava operando como USAirways Express 5481, foi um voo com partida do aeroporto internacional de Charlotte-Douglas, em Charlotte, Carolina do Norte e destino a Aeroporto Internacional de Greenville-Spartanburg perto das cidades de Greenville & Spartanburg (Carolina sul). A 8 de janeiro de 2003, um Beechcraft 1900 operado pela Air Midwest, entrou em perda de sustentação depois da decolagem, caiu num hangar da US Airways e pegou fogo depois de 37 segundos de voo. Todos os passageiros 19 e dois pilotos a bordo morreram no acidente, e uma pessoa no chão sofreu ferimentos leves. Nenhum dos funcionários da US Airways que trabalham no hangar ficou ferido.
Os investigadores determinaram que o acidente havia ocorrido por duas razões independentes, um dos fatores foi:
Os pilotos fizeram um cálculo dos pesos e descobriram que estavam dentro dos limites de segurança, no entanto, o avião estava sobrecarregado e fora de equilíbrio, devido ao uso da escala ultrapassada, mas aprovada pela FAA, que estima peso por passageiro. Quando testado, o NTSB concluiu que as estimativas foram de cerca de nove quilogramas menos do que o peso real dos passageiros no momento. Para verificar o peso atual da bagagem, pesou a bagagem do local do acidente, e os passageiros (com base em informações de familiares e registros médicos), a descoberta de que o avião estava cerca de 264 kg acima do esperado e com seu centro de gravidade deslocado 5% para a cauda, longe dos limites permitidos pela aeronave.
Como resultado do problema de peso, a FAA verificou que valores de peso estimado, não tinha sido atualizado desde 1936. Air Midwest utilizava uma média de peso de 200 libras (90,7 kg) por passageiro, após o acidente, o NTSB sugere que os pesos utilizados por companhias aéreas sejam pesos reais. 70% das pequenas companhias aéreas ainda usam médias.
Link para vídeo: https://www.dailymotion.com/video/x6nw6gx 
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