Generalidades de peso y balance de una aeronaveMelissa MayaAngel Ivan Pacheco

• Peso: En física, el peso de un cuerpo es una magnitud vectorial, el cual se define como la fuerza con la cual un cuerpo actúa sobre un punto de apoyo, a causa de la atracción de este cuerpo por la fuerza de la gravedad.

• Balance: es la determinación de igualdad o equilibrio entre todos los pesos que ingresan o forman parte del avión para lograr que el avión maniobre de la manera correcta

• Línea Datum: La línea datum es un punto de referencia a partir del cual obtendrás el centro de gravedad de la aeronave. La mayoría de las veces esta línea se encuentra en la nariz del avión y a partir de aquí, obtienes las distancias por ejemplo al borde de ataque o al tren de aterrizaje.

• Brazo (Arm). Es la distancia horizontal existente desde el datum hasta un elemento (tripulante, pasaje, equipaje, etc...).

• Momento (Moment). Denominación simplificada para describir la fuerza de palanca que ejerce una fuerza o peso. En este caso, es el producto del peso de un elemento por su brazo.

• Centro de Gravedad: El centro de gravedad (C.G.) es el punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas de gravedad que actúan sobre las distintas porciones materiales de un cuerpo, de tal forma que el momento respecto a cualquier punto de esta resultante aplicada en el centro de gravedad es el mismo que el producido por los pesos de todas las masas materiales que constituyen dicho cuerpo.

Existen límites que hay que respetar, el límite más común es que el centro de gravedad se encuentre entre el 10% y el 40% del ala, si el C.G. se encuentra más adelante el avión puede que nunca eleve su nariz o si es de patín de cola puede que se vaya de nariz al suelo, si esta por detrás del límite puede que sea muy fácil perder el control del cabeceo provocando en el despegue un ángulo mayor a 20º lo cual provocaría una perdida.

Desplazamiento lateral del centro de gravedad.

Un avión mal balanceado lateralmente, implica mayor actuación sobre el alerón del lado más cargado, incrementa la resistencia, y produce menores eficiencias y rendimiento, lo cual se traduce en mayor gasto de combustible y menor radio de acción.

Centro de gravedad retrasado

Si la carga en el avión está distribuida de forma que el c.g. resulta en una posición por detrás del límite posterior dado por el fabricante, el avión tenderá a caer de cola, y por tanto a elevar el morro.• Una vez despegado, el avión intentará ascender, si no se le

corrige, con un ángulo de ataque excesivo y por tanto una velocidad menor que la de mejor ascenso o de mejor ángulo de ascenso.

• La posición de vuelo del avión implica que la misma potencia del motor desarrolla menos velocidad.

• El mayor consumo de combustible. (menor radio de acción).• Disminución de estabilidad longitudinal del avión.• Aumento de la tendencia del avión a desplome.

Centro de gravedad adelantado

La localización del c.g. por delante del límite anterior establecido por el constructor, produce un avión pesado de morro, lo cual significa que avión tiende a subir la cola y bajar el morro. Para que el avión esté balanceado la cola puede estar volando con un ángulo de ataque negativo.

Esta situación puede producir que:• Se necesita un gran esfuerzo para levantar el morro y el

timón de profundidad solo es efectivo a gran velocidad.• En el despegue, el avión necesitará más longitud de pista

hasta que el timón de profundidad sea efectivo para levantar el morro del avión.

El peso y balance resulta esencial para un vuelo cómodo tanto para pasajeros o carga como para los pilotos y económico:• Cómodo en el aspecto de que mientras más centrado este

el C.G. menos ajustes tendrá que hacer el piloto durante el vuelo.

• Económico por qué un C.G. mal centrado puede provocar un consumo mayor de combustible, así como provocar que el avión no alcance su velocidad óptima en crucero.

Cálculos básicos de Peso y Balance.

Antes de proceder al cálculo, tanto del peso como de la localización del c.g., primero debemos conocer cual es el peso individual de cada uno de los elementos que transportará el aeroplano (tripulación, pasaje, equipaje, combustible, etc..) y la situación de cada uno de ellos en el avión. Obviamente, también debemos saber cual es el peso del avión en vacío y el brazo (c.g.arm) correspondiente. Seguidamente, realizamos los cálculos mediante alguno de los procedimientos reseñados a continuación, y por último, chequeamos los resultados con los límites dados. En caso afirmativo podemos salir a volar con el avión estable y seguro, en caso contrario debemos aligerar peso y/o redistribuirlo.

La gran mayoría de los manuales de vuelo de aviones ligeros, incluyen gráficos y tablas de ayuda para estos cálculos. Veamos primero la matemática (es muy sencilla) del cálculo y pasemos después a apoyarnos en estos gráficos y/o tablas.

• Basándose en una tabla similar a la mostrada a continuación como ejemplo, anotamos en la primera columna los pesos de cada uno de los elementos. En la primera línea del avión en vacío, en la segunda del piloto y el copiloto o pasajero en asiento delantero, en la tercera del pasaje en asientos traseros, en la cuarta combustible.

• En la segunda columna anotamos la distancia de los elementos (arm) al datum.• En la tercera anotamos el momento de cada fila, multiplicando el peso (col.1) por el brazo (col.2).• Sumamos la primera columna (peso total) y la tercera (momento total).• Dividiendo el momento total de la columna tercera por el peso total de la columna primera, resulta el

brazo (arm) del centro de gravedad con este peso y esta distribución, es decir obtenemos la posición del c.g. desde el datum. Lo anotamos en la fila de totales, en la columna 2.

• Ahora, solo resta chequear que el peso total (columna 1) y la posición del c.g. (columna 2) están dentro de los límites aprobados.

  Weight(Lbs.)

Arm Aft Datum (Inches)

 Moment (Lbs-Inc.)

Basic Empty Weight 1169 73.2 85570

Pilot and Passenger 340 85.5 29070

Fuel (30 Gallon Maximum) 61 75.4 4599

Baggage (100 Lbs.Maximum) 100 115.0 11500

TOTAL LOADED AIRPLANE 1670 78.3 130739

Cálculos basados en gráficos.

• El procedimiento de cálculo con ayuda de los gráficos proporcionados por el fabricante es similar al anterior, pero evita tener que medir el brazo (arm) y el momento de cada elemento. El procedimiento de cálculo es como sigue:

• Como en el cálculo anterior, obtenga y sume los pesos de todos los elementos. Esto nos da el peso total que debemos comprobar si está en límites.

• Use el gráfico de carga para determinar el momento de todos y cada uno de los elementos transportados en el aeroplano (la intersección del peso en el eje Y con la línea transversal correspondiente al elemento se proyecta sobre el eje X, en el gráfico de la izquierda de la fig.4.4.4).

• Sume todos los momentos obtenidos al momento del peso en vacío especificado por el fabricante.• Divida el momento total (3) por el peso total (2). El resultado es la situación del c.g. desde el datum.• Localice en el gráfico de la derecha de la fig.4.4.4 el punto de intersección del peso total (eje Y) con el

resultado obtenido en el punto 4 (eje X). Si está dentro del contorno marcado en rojo, el avión tiene el c.g. actual dentro de límites.

Peso total Momentomínimo x 100

Momentomáximo x 100

2000 1540 17342010 1548 17432020 1555 17512030 1563 17602040 1571 1769

Cálculos basados en tablas.

En algunos casos, el fabricante proporciona unas tablas en la cuales están tabulados los pesos y los momentos máximos y mínimos para cada peso en particular. En este caso el modo de cálculo es obvio: se deben obtener el peso y el momento total sumando los pesos y momentos parciales obtenidos mediante cualquiera de los métodos antes detallados.

Con estos totales, se chequea que en la tabla dada el peso total está tabulado (no está fuera de la misma) y que el momento total resultante está comprendido entre el máximo y el mínimo especificados para dicho peso.