Peso e Balanceamento

Depois de bastante tempo sem colocar nenhum post no blog, resolvi escrever um pouco sobre teoria de peso e balanceamento de aeronaves.

Eu comecei a gostar de peso e balanceamento quando resolvi fazer uma planilha Excel para não precisar mais preencher os gráficos de balanceamento manualmente em meus vôos. Isso evoluiu para o sistema DispatchJet, hoje em uso na Oceanair e depois para o JDJ, uma nova idéia que eu e a Cris estamos desenvolvendo... Agora, essa idéia está evoluindo para um outro lado que espero que esteja funcionando em breve :-)

Peso e Balanceamento

A necessidade de estabelecer-se um controle de peso e balanceamento para os aviões deve-se a necessidade de garantir que, antes de todo vôo, as seguintes condições sejam cumpridas:

• Os pesos de decolagem, pouso e zero combustível devem estar dentro dos limites;
• A aeronave esteja corretamente balanceada para o vôo;
  
• O consumo de combustível durante o vôo não afete negativamente o balanceamento.

Para que seja mais fácil entender os conceitos de peso e balanceamento, os seguintes conceitos se aplicam:

Plano de Referência - Plano a partir do qual mede-se os braços (ou estações) de uma aeronave. Em geral, corresponde a um plano vertical, encostado no nariz do avião (também conhecido como DATUM Line);

Massa - inérica ou resistência de um corpo em ter seu movimento acelerado;

Braço ou Estação - Distância entre o plano de referência e o ponto de apoio de uma massa na aeronave (ex: distância entre a linha DATUM e o compartimento de cargas);

Momento - Produto da massa pelo braço do ponto de apoio;

Centro de Gravidade CG - Ponto de equilíbrio da aeronave;

Corda Média Aerodinâmica MAC - Linha que une o bordo de ataque ao bordo de fuga da asa. Geralmente, a posição do CG é expressa em porcentagem de MAC %MAC; A figura 1 ilustra a linha DATUM, a corda média aerodinâmica e seus limites.

Definições de Peso

As seguintes definições de peso se aplicam:

Peso Vazio Básico - Peso da aeronave vazia, sem tripulação, passageiros, carga, combustível e demais itens necessários ao vôo. É obtido através da pesagem da aeronave com uma balança especial e instruções contidas no manual de weight and balance, emitido pelo fabricante. É o início do processo de peso e balanceamento.

Peso Básico Operacional - Peso Vazio Básico acrescido da tripulação e sua bagagem, comissaria, manuais, fly kit e demais itens necessários à operação da aeronave. É a aeronave pronta para voar, faltando carga paga e combustível.

Carga Paga - Tudo o que é transportado na aeronave que não faça parte do peso básico operacional. Normalmente é composto de passageiros, bagagem, carga e mala postal.

Peso Zero Combustível - Peso Básico Operacional mais a Carga Paga. É, por definição, a aeronave pronta para o vôo, faltando apenas o combustível.

Peso de Rampa ou de Taxi - Peso da aeronave pronta para iniciar as manobras no solo com o objetivo de decolar.

Peso de Decolagem - Peso da aeronave alinhada na cabeceira da pista para decolagem. É o Peso de Rampa menos o combustível consumido no taxi.

Peso de Pouso - Peso da aeronave quando toca o solo. É o Peso de Decolagem menos o combustível consumido em vôo.

Pesos Máximos

Os pesos zero combustível, de decolagem e de pouso devem respeitar seus respectivos limites definidos pelo AFM - Airplane Flight Manual. Os pesos máximos de decolagem e pouso devem ainda respeitar os limites de performance, mas esse assunto fica para um outro post.

Calculando o Balanceamento

O cálculo de balanceamento consiste em calcular o peso total da aeronave, calcular o momento total dos itens e calcular o CG. Posteriormente, o CG deve ser transformado em %MAC.

A figura 2 mostra os braços de cada posição da aeronave. Esses dados são usados para criar a tabela da figura 3.

A figura 3 ilustra o balanceamento de uma aeronave de pequeno porte.

Os braços de cada posição (nesse caso, front seats, rear seats, fuel, baggage A, baggage B) são fornecidos pelo fabricante, através do weight and balance manual. Deve-se então colocar os pesos que serão transportados em cada posição e, em seguida, multiplicá-los pelos braços. Tendo obtido todos os momentos, deve-se somá-los para obter o momento total. Após obter o peso total e o momento total, deve-se dividir o momento pelo peso para obter o CG. O valor obtido é a distância entre o plano de referência (DATUM line) e o CG da aeronave carregada conforme a tabela. Deve-se realizar três cálculos:

• CG do peso zero combustível, somando-se todos os itens exceto o combustível;
  

• CG do peso de decolagem: após obter o peso zero combustível e seu momento, somar o combustível de decolagem. Obter o momento do combustível multiplicando-se seu peso pelo braço do tanque. Somar o momento do combustível ao momento zero combustível. Dividir o momento total pelo peso de decolagem para obter o CG de decolagem.
  

• CG do peso de pouso: Diminuir o consumo previsto para o vôo do peso de decolagem. Calcular o momento do consumo. Subtrair o momento do consumo do momento de decolagem e dividir o resultado pelo peso de pouso para obter o CG de pouso.

Após calcular os três valores de CG, deve-se convertê-los em %MAC. Para isso, deve-se aplicar a fórmula da figura 5.

onde:
BA - Balance Arm - CG obtido através dos cálculos anteriores;
MACLE - Início da corda média aerodinâmica. Distância entre a linha DATUM e o bordo de ataque da asa, onde começa a corda média.
MACLENGTH - Comprimento da corda média aerodinâmica.

Após ter obtidos os pesos zero combustível, de decolagem e de pouso e os respectivos CG em %MAC, deve verificar se os valores obtidos estão dentro dos limites permitidos pelo AFM da aeronave.

A figura 6 mostra um exemplo de limites de centro de gravidade.

Algumas aeronaves possuem limites diferentes para CG zero combustível, decolagem e pouso. Para determinar corretamente os valores e os limites, é importante observar os manuais de vôo e de peso e balanceamento fornecidos pelos fabricantes.

Finalmente, um outro ponto importante é ter atenção às unidades de medida: os pesos podem estar em libras ou quilos e os braços em metros, milímetros ou polegadas. Qualquer combinação de unidades de peso e comprimento pode ser usada, desde que não sejam erroneamente trocadas durante os cálculos.

Até breve!