peso e balanceamento

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UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS JULIANO MALAQUIAS GARCIA PESO E BALANCEAMENTO DE AERONAVE

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Page 1: PESO E BALANCEAMENTO

UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS

JULIANO MALAQUIAS GARCIA

PESO E BALANCEAMENTO DE AERONAVE

GOIÂNIA,2009

Page 2: PESO E BALANCEAMENTO

JULIANO MALAQUIAS GARCIA

PESO E BALANCEAMENTO DE AERONAVE

Este trabalho foi orientado pela

Professora Ana Paula, a qual exerce a

disciplina aeronáutica, o qual aborda o

tema Peso e Balanceamento de

Aeronaves.

GOIÂNIA,2009

Page 3: PESO E BALANCEAMENTO

JULIANO MALAQUIAS GARCIA

PESO E BALANCEAMENTO DE AERONAVE

GOIÂNIA-GO, ___/___/___.

PROFESSOR(a) EXAMINADOR(a)

Ana Paula ______________________UCG_________

Assinatura Nota

Page 4: PESO E BALANCEAMENTO

SUMÁRIO

INTRODUÇÀO.......................................................................................................... 01

CAPÍTULO I – TEORIA DE PESO E BALANCEAMENTO.......................................02

1.1 Peso Vazio...........................................................................................................03

1.2 Carga Útil.............................................................................................................03

1.3 Plano de Referência.............................................................................................03

1.4 Braço....................................................................................................................04

1.5 Momento...............................................................................................................04

1.6 Centro de Gravidade (CG)...................................................................................04

CAPÍTULO II – PESO E BALANCEAMENTO DA AERONAVE EMBRAER EMB-

721C SERTANEJO....................................................................................................05

2.1 Generalidades......................................................................................................05

2.2 Recomendações gerais para carregamento........................................................07

2.3 Determinações do peso e localização do C.G. para o vôo..................................08

2.4 Gráfico de carregamento......................................................................................10

2.5 Limites de peso e C.G. do avião..........................................................................11

CONSIDERAÇÕES FINAIS.......................................................................................12

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................13

Page 5: PESO E BALANCEAMENTO

INTRODUÇÃO

Desde os surgimento da aviação foi observado que peso foi um dos fatores

determinantes para a capacidade de uma aeronave voar. Os construtores dos primeiros aviões

faziam o uso de tais materiais como madeira, tecido resistente e leve para obter a força de

peso, que permitiria voo. No entanto, durante este período inicial do desenvolvimento pouca

atenção foi dada ao equilíbrio. Essa fiscalização resultou em fracasso e, muitas vezes,

acontecimentos catastróficos de que resultou a morte de vários profissionais, construtores e

pilotos.

Até a I Guerra Mundial tornou-se conhecimento comum entre os criadores que, a fim

de obter uma boa aeronave tem de ser leve e manobrável. A leveza foi obtida pelos materiais

utilizados na construção e da manobrabilidade poderia ser aumentada pela colocação do

centro de gravidade diretamente em linha com o centro do elevador. Como a aeronave foi

sendo utilizada com freqüência, viagens de longas distancias, o homem enfrentou vários

problemas enfrentados pelo construtor da aeronave, sendo que um desses problemas foi à

instabilidade.

Através da adição de passageiros, navegação, combustível, e bagagens, tornaram-se

evidente que a aeronave poderia simplesmente mudar de estabilidade, movendo em diferentes

locais dentro da aeronave. Às vezes mudanças de atitude também trouxe uma completa perda

de controlabilidade. Isto trouxe modificações nas superfícies de controles das aeronaves, tais

dispositivos na cauda, slots, slats etc.

Até o final dos anos 1930, tornou-se óbvio que a aeronave deve ser concebida de tal

maneira que o centro de gravidade deve ser colocado um pouco à frente do centro do

elevador. Embora este reduziu a manobrabilidade, que resultou em uma aeronave estável com

menos chance de perda de controle. Durante a II Guerra Mundial, surgiram aviões maiores e

mais rápidos. Com estas exigências de estruturas de alumínio, mais motores, fuselagem

aerodinâmica, resultando uma aeronave mais complexa. Estas aeronaves eram capazes de

levantar milhares de libras, passando para altitudes que exigem sistemas de pressurização, e

viajando a velocidades superiores a trezentos quilômetros por hora.

Até ao final deste período, o avião tornou-se um modo de transporte aceito pelo

público, com novas exigências para obter mais velocidade, conforto e conveniências. Isso

trouxe a utilização da turbina, velocidades próximas de "Mach 1". Combustível teve de ser

usados em uma seqüência adequada, instalações de alimentação para os passageiros, uma

Page 6: PESO E BALANCEAMENTO

ampla gama de fluidos foram já utilizados em vários sistemas, bem como o centro do elevador

iria mover como se aproximou da velocidade do som.

Hoje fornecem uma aeronave com vista a satisfazer todos os aspectos de transporte e

lazer. Estes incluem formação de pequenas aeronaves, helicópteros capazes de decolagem e

aterrissagem em pequenas áreas, transportando grandes quantidades de cargas. Aeronaves

capazes de transportar passageiros ao seu destino, a velocidades superiores à velocidade de

som. Embora cada uma destas aeronaves trouxe suas próprias características únicas em

relação ao peso e equilíbrio, existem regras comuns que regem o vôo seguro.

Portanto todos os aviões vão ser afetados negativamente pela abusiva carga. Isto pode

ser devido a um excesso de peso ou de uma colocação inadequada do peso em diferentes

locais dentro da aeronave.

CAPÍTULO I – TEORIA DE PESO E BALANCEAMENTO

A teoria do peso e balanceamento é a alavanca, que está em equilíbrio ou balanceada

quando esta em repouso sobre o fulcro, em posição nivelada. A influência do peso depende

diretamente de sua distância do fulcro. Para balancear a alavanca, o peso deve ser distribuído

a fim de que o efeito de rotação seja o mesmo em ambos os lados do fulcro. Similarmente,

uma aeronave está balanceada se ela permanecer nivelada, suspensa por um ponto imaginário.

Este ponto é a localização ideal de seu c.g. Uma aeronave balanceada não precisa permanecer

perfeitamente nivelada, mas sua posição deve permanecer relativamente próxima desta. A

obtenção deste balanceamento é apenas uma questão de se colocar as cargas, de modo que o

braço médio da aeronave carregada fique dentro da faixa do c.g.

Figura – 1 Aeronave Suspensa pelo seu C.G.

1.1PESO VAZIO

O peso vazio de uma aeronave inclui todos os equipamentos operacionais que possuem

localização fixa e, que estejam realmente instalados na aeronave. Este peso inclui o peso da

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célula, grupo motopropulsor, equipamentos necessários, lastro fixo, fluido hidráulico, óleo e

combustível residuais.

1.2 CARGA ÚLTIL

A carga útil da aeronave e determinada pela subtração do peso vazio do peso bruto

máximo permissível. Para as aeronaves homologadas nas categorias normais e utilitárias deve

haver duas cargas úteis nos registros de peso e balanceamento. A carga útil consiste do

Maximo de óleo, combustível, bagagem, piloto, copiloto e membros da tripulação. A redução

no peso de um item, quando possível, poderá ser necessário para que a aeronave permaneça

dentro do peso máximo permitido para a categoria em que estiver operando.

1.3 PLANO DE REFERÊNCIA

O plano de referência é um plano vertical imaginário, a partir do qual, todas as medidas

são tomadas horizontalmente para fins de balanceamento com a aeronave para fins de

balanceamento com a aeronave em altitude de vôo nivelado. Este plano esta em ângulo reto

em relação ao eixo longitudinal da aeronave. O fabricante pode localizar o plano de referência

onde for melhor conveniente para a localização de equipamentos, medição, e computação do

peso e balanceamento. A localização do plano de referencia e indicada na maioria das

especificações das aeronaves. Em algumas aeronaves antigas, em que o plano de referencia

não e indicado, pode-se selecionar qualquer plano de referencia que seja conveniente.

Entretanto, ema vez adequadamente identificado, para que qualquer pessoa que leia os

números não tenha duvida quanto a usa localização. A figura 1.3 mostra algumas localizações

de plano de referência usadas pelos fabricantes.

Figura 1.3 Localização de plano de referência.

Page 8: PESO E BALANCEAMENTO

1.4 BRAÇO

O braço é a distância horizontal entre um equipamento e o plano de referência. O

comprimento do braço é sempre dado ou medido em polegadas; e, exceto nos casos em que a

localização seja exatamente sobre o plano de referência (0), ele é precedido do sinal positivo

(+) ou negativo (-). O sinal positivo indica uma posição para trás do plano de referência, e o

sinal negativo indica uma posição adiante do plano de referência. Se o fabricante escolher um

plano de referência que esteja na posição mais dianteira da aeronave, todos os braços serão

positivos. O braço de um item, normalmente é apresentado entre parênteses, imediatamente

depois do nome ou peso do item; nas especificações da aeronave.

1.5 MOMENTO

O momento e o resultado da multiplicação de um peso pelo seu braço. O momento de um

item em torno do plano de referência é obtido pela multiplicação do peso deste item, pela

distância horizontal, entre este item e o plano de referência. Da mesma forma, o momento de

um item em torno do c.g. pode ser computado pela multiplicação de seu peso, e pela distância

horizontal entre este item e o c.g. Qualquer peso adicionado à aeronave, em qualquer lado do

plano de referência será positivo. Qualquer peso removido será negativo. Ao se fazer a

multiplicação de um peso por um braço, o momento resultante será positivo se os sinais forem

iguais, ou negativos se os sinais forem desiguais.

1.6 CENTRO DE GRAVIDADE (C.G.)

O c.g. de uma aeronave é o ponto sobre o qual os momentos de nariz pesado, ou de caudas

pesada, são exatamente iguais em magnitude. Uma aeronave suspensa por este ponto, não

deve ter tendência de rotação para qualquer dos lados do nariz ou de cauda. Este é o ponto no

qual o peso da aeronave ou de qualquer objeto está concentrado.

Page 9: PESO E BALANCEAMENTO

CAPÍTULO II – PESO E BALANCEAMENTO DA AERONAVE EMBRAER EMB-721C SERTANEJO

A fim de obter boas características de vôo, segurança e desempenho proporcionadas

pelo EMB-721C Sertanejo, o vôo deve ser realizado com o peso e o centro de gravidade

(C.G.), dentro do limite operacional aprovado. A aeronave oferece enorme flexibilidade de

carga; não pode, no entanto, voar com o número máximo de passageiros adultos, tanques de

combustíveis totalmente cheios e bagagem máxima. Antes da decolagem, o piloto deve

certificar-se de que o avião está carregado de acordo com o envelope de carregamento.

2.1 GENERALIDADES

A má distribuição de carga traz conseqüências prejudiciais para qualquer avião. Um

avião sobrecarregado não terá desempenho de decolagem, subida e cruzeiro tão bom quanto

um avião adequadamente carregado. Quanto mais pesado estiver o avião, pior será o seu

desempenho. O centro de gravidade é um fator decisivo nas características de vôo. Se o C.G.

estiver muito a frente, em qualquer avião, será difícil rodar para a decolagem ou aterragem. Se

o C.G. estiver muito atrás, o avião poderá rodar prematuramente na decolagem e a

estabilidade longitudinal será reduzida. Isso pode resultar em estóis inesperados ou, até

mesmo em parafuso. A recuperação de atitude do avião durante o parafuso, tornar-se a mais

difícil, se o centro de gravidade estiver localizado fora do limite traseiro aprovado. Um avião

adequadamente carregado terá o desempenho pretendido.

Antes de ser entregue para a operação o avião é pesado, sendo então computados o

peso vazio básico e a respectiva localização do C.G. Conhecendo o peso vazio básico e o

respectivo C.g., o piloto pode facilmente determinar o peso e a posição do c.g. para o avião

carregado, calculando o peso e o momento totais e, em seguida, verificando se estão dentro do

envelope aprovado de “Limites de Peso e C.G. do Avião.” O peso vazio básico e a respectiva

localização do C.G. são registrados na “Ficha de Pesagem de Aviões” do relatório de peso e

balanceamento do avião. Devem ser usados sempre os valores mais atualizados. Sempre que

um novo equipamento for acrescentado ou qualquer modificação for efetuada, o responsável

pela execução do serviço deve computar o novo peso vazio básico e a nova localização do

C.G., anotando – os no livro de bordo e na carta C. o proprietário deve certificar-se que isto

foi feito.

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2.2 RECOMENDAÇÕES GERAIS PARA CARREGAMENTO

Estas recomendações servem como orientação para o carregamento

adequado. Os gráficos, as instruções e a régua de peso e balanceamento devem ser

verificados para garantir que o peso e o C.G. da aeronave estejam dentro do

envelope operacional aprovado de peso e balanceamento. Somente o piloto –

carregue primeiro o bagageiro traseiro. Sem bagagem no bagageiro traseiro, a

quantidade de combustível pode ser restringida pelo limite dianteiro do envelope

para algumas combinações de equipamento opcional.

Dois ocupantes – piloto e passageiro no assento dianteiro. Carregue primeiro

o bagageiro traseiro. Sem bagagem no bagageiro traseiro, a quantidade de

combustível pode ser restringida pelo limite dianteiro do envelope para algumas

combinações de equipamento opcional. Três ocupantes – dois nos assentos

dianteiros e um dos assentos centrais. Carregue primeiro o bagageiro traseiro. A

bagagem do bagageiro dianteiro pode ser restringida pelo limite dianteiro do

envelope. Sem bagagem no bagageiro traseiro, a quantidade de combustível pode

ser restringida pelo limite dianteiro do envelope para algumas combinações de

equipamento opcional.

Quatro ocupantes – dois nos assentos dianteiros e dois nos assentos

centrais. Carregue primeiro o bagageiro traseiro. A bagagem do bagageiro dianteiro

pode ser restringida pelo limite dianteiro do envelope. Sem bagagem no bagageiro

traseiro, a quantidade de combustível pode ser restringida pelo limite dianteiro do

envelope para algumas combinações de equipamento opcional. Cinco ocupantes –

dois nos assentos dianteiros, dois nos assentos centrais e um dos assentos

traseiros. Será necessário um estudo para se determinar qual a melhor condição de

carregamento dos bagageiros.

Seis ocupantes – dois nos assentos dianteiros, dois nos assentos centrais e

dois nos assentos traseiros. Com seis ocupantes, a quantidade de combustível e/ou

bagagem pode ser restringida pelos limites do envelope. Carregue primeiro o

bagageiro dianteiro. Sete ocupantes – dois nos assentos dianteiros, três nos

assentos centrais e dois nos assentos traseiros.

Com sete ocupantes a quantidade de combustível e/ou a bagagem podem ser

restringida pelos limites do envelope. Em qualquer configuração do avião é

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responsabilidade do piloto certificar-se de que o peso e o C.g. do avião permaneçam

sempre dentro dos limites do envelope operacional aprovado durante o vôo.

2.3 DETERMINAÇÕES DO PESO E LOCALIZAÇÃO DO C.G. PARA O VOO

Some ao peso vazio básico o peso de todos os itens a serem carregados;

Use o gráfico de carregamento para determinar o momento de todos os itens a

serem carregados no avião; Some ao momento do peso vazio básico o momento de

todos os itens a serem carregados; Divida o momento total pelo peso total, para

determinar a localização do C.g.; Localize um ponto no gráfico de limites de peso e

C.G. do avião. Se o ponto estiver dentro dos limites de peso e C.G do avião, o

carregamento satisfará os requisitos de peso e balanceamento; Ao marcar

graficamente, na régua de peso e balanceamento, os valores dos pesos de todos os

itens a serem carregados, certifique-se que nenhuma linha, correspondente aos

carregamentos, intercepte os limites do envelope “Limites de Peso e C.G. do Avião”,

assegurando assim que o C.G. permanecerá dentro do envelope operacional

aprovado durante o vôo.

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2.4 GRÁFICO DE CARREGAMENTO

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2.5 LIMITES DE PESO E C.G. DO AVIÃO

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CONSIDERAÇÕES FINAIS

A finalidade do calculo de peso e balanceamento é determinar a quantidade de carga e

combustível que podem ser carregadas de modo e manter o peso e C.G. dentro dos limites

permitidos. Verifique os cálculos antes de abastecer, para prevenir sobrecarga. Foram

apresentados um exemplo de como realizar a pesagem do avião e a respectiva localização do

C.G.. Se ocorrer pesos excessivos poderá ocorrer vários problemas na aeronave, sendo

aumento das velocidades de decolagem, de aterragem e estol, corridas de decolagem e

consumo de combustível. Se forem superados os pesos estruturais, poderão ocorrer

deformações permanentes, fissuras, trincas e, em casos extremos, rupturas de peças e mesmo

queda do avião. Portanto realize a carga da aeronave obedecendo ao manual da mesma.

Jamais decole inseguro, garanta o vôo antes da decolagem, faça os cálculos do carregamento

da aeronave, posicione o C.G. corretamente.

Page 17: PESO E BALANCEAMENTO

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ANTONIO, Luiz (Org.), Peso e Balanceamento de Aeronaves. Goiânia: Ed. da UCG, 2009

SAINTIVE, Soler Newton. Aerodinâmica de Alta Velocidade. 8ª Edição. Campo Belo – SP:

Ed. ASA, 2006.

SAINTIVE, Soler Newton. Performance de Aviões a Jato: Peso e balanceamento. 7ª Edição.

São Paulo – SP: ASA – Edições e Artes Gráficas Ltda., 2007.

SCHAFER, Joe. Aircraft: Weicht and Balance. United States of America: Ed. IAP, Inc.

1979.

MANUAL EMB-721C SERTANEJO. Peso e Balanceamento. 20 Dezembro 1984, p. 6-1 – 6-

16.