Aircraft: Principles of Weight and Balance Computations, Restrictions
Es ist zwingend erforderlich, dass alle Piloten die Grundprinzipien der Gewichts- und Gleichgewichtsbestimmung verstehen. Die folgenden Berechnungsverfahren können auf jedes Objekt oder Fahrzeug angewendet werden, für das Gewichts- und Gleichgewichtsinformationen wesentlich sind.
Indem das Gewicht des leeren Flugzeugs bestimmt und das Gewicht aller im Flugzeug geladenen Gegenstände addiert wird, kann ein Gesamtgewicht bestimmt werden – ein einfaches Konzept. Ein größeres Problem, insbesondere wenn die Grundprinzipien von Gewicht und Gleichgewicht nicht verstanden werden, besteht darin, dieses Gewicht so zu verteilen, dass die gesamte Masse des beladenen Flugzeugs um einen Punkt (CG) herum balanciert wird, der innerhalb bestimmter Grenzen liegen muss.
Der Punkt, an dem ein Flugzeug im Gleichgewicht ist, kann durch Lokalisieren des Schwerpunkts bestimmt werden, der, wie in den Begriffsdefinitionen angegeben, der imaginäre Punkt ist, an dem das gesamte Gewicht konzentriert ist. Um das notwendige Gleichgewicht zwischen Längsstabilität und Höhenruderkontrolle zu gewährleisten, befindet sich der Schwerpunkt normalerweise etwas vor dem Auftriebsmittelpunkt. Dieser Belastungszustand verursacht im Flug eine Neigung nach unten, was während des Fluges mit hohem AOA und langsamen Geschwindigkeiten wünschenswert ist.
Wie bereits erwähnt, wird eine sichere Zone, in der der Gleichgewichtspunkt (CG) liegen muss, als CG-Bereich bezeichnet. Die Enden des Bereichs werden als vordere CG-Grenzen und hintere CG-Grenzen bezeichnet. Diese Grenzen werden normalerweise in Zoll entlang der Längsachse des Flugzeugs angegeben, gemessen von einem Referenzpunkt, der als Datumsreferenz bezeichnet wird. Das Datum ist ein willkürlicher Punkt, der von Flugzeugkonstrukteuren festgelegt wurde und der in der Position zwischen verschiedenen Flugzeugen variieren kann.
Der Abstand vom Bezugspunkt zu einem beliebigen Bauteil oder einem beliebigen im Flugzeug geladenen Objekt wird als Arm bezeichnet. Wenn sich das Objekt oder die Komponente hinter dem Datum befindet, wird es in positiven Zoll gemessen; Wenn es sich vor dem Datum befindet, wird es als negative Zoll oder minus Zoll gemessen. Der Standort des Objekts oder Teils wird oft als Station bezeichnet. Wenn das Gewicht eines Objekts oder einer Komponente mit dem Abstand vom Bezugspunkt (Arm) multipliziert wird, ist das Produkt das Moment. Das Moment ist die Messung der Gravitationskraft, die eine Tendenz des Gewichts bewirkt, sich um einen Punkt oder eine Achse zu drehen, und wird in Zoll-Pfund (in-lb) ausgedrückt.
Nehmen Sie zur Veranschaulichung an, dass ein Gewicht von 50 Pfund an einer Station oder einem Punkt 100 Zoll vom Bezugspunkt entfernt auf dem Brett platziert wird. Die Abwärtskraft des Gewichts kann bestimmt werden, indem 50 Pfund mit 100 Zoll multipliziert werden, was ein Moment von 5.000 in-lb erzeugt.
Um ein Gleichgewicht herzustellen, müssen insgesamt 5.000 in-lb auf das andere Ende des Bretts aufgebracht werden. Jede Kombination aus Gewicht und Entfernung, die multipliziert ein Moment von 5.000 inlb erzeugt, gleicht das Board aus. Wenn beispielsweise (in Abbildung dargestellt) ein 100-Pfund-Gewicht an einem Punkt (Station) 25 Zoll vom Bezugspunkt und ein weiteres 50-Pfund-Gewicht an einem Punkt (Station) 50 Zoll vom Bezugspunkt entfernt platziert wird, ist die Summe des Produkts aus den beiden Gewichten und ihren Abständen ergibt ein Moment von 5.000 in-lb, das das Brett ausbalanciert.
Gewichts- und Gleichgewichtsbeschränkungen
Die Gewichts- und Gleichgewichtsbeschränkungen eines Flugzeugs sollten genau befolgt werden. Die Beladungsbedingungen und das Leergewicht eines bestimmten Flugzeugs können von denen im AFM/POH abweichen, da Modifikationen oder Ausrüstungsänderungen vorgenommen wurden. Probleme beim Laden von Proben im AFM/POH dienen nur der Orientierung; daher muss jedes Luftfahrzeug separat behandelt werden. Obwohl ein Flugzeug für ein bestimmtes maximales Bruttostartgewicht zugelassen ist, darf es bei diesem Gewicht nicht unter allen Bedingungen sicher abheben. Bedingungen, die die Start- und Steigleistung beeinträchtigen, wie z. B. große Höhen, hohe Temperaturen und hohe Luftfeuchtigkeit (Höhen mit hoher Dichte), können eine Gewichtsreduzierung erfordern, bevor der Flug versucht wird. Andere Faktoren, die bei der Berechnung der Gewichts- und Gleichgewichtsverteilung vor dem Start zu berücksichtigen sind, sind die Länge der Landebahn, die Oberfläche der Landebahn, die Neigung der Landebahn, Oberflächenwind und das Vorhandensein von Hindernissen. Diese Faktoren können eine Reduzierung oder Umverteilung des Gewichts vor dem Flug erfordern.
Einige Flugzeuge sind so konstruiert, dass es schwierig ist, sie so zu beladen, dass der Schwerpunkt außerhalb der Grenzen liegt. Dies sind normalerweise kleine Flugzeuge, deren Sitz-, Treibstoff- und Gepäckbereiche sich in der Nähe der CG-Grenze befinden. Piloten müssen sich darüber im Klaren sein, dass diese Flugzeuge innerhalb der Schwerpunktgrenzen überladen werden können. Andere Flugzeuge können so beladen werden, dass sie außerhalb der Schwerpunktgrenzen liegen, obwohl die Nutzlast nicht überschritten wurde. Aufgrund der Auswirkungen eines Ungleichgewichts oder Übergewichtszustands sollte ein Pilot immer sicher sein, dass ein Flugzeug richtig beladen ist.
