Aeronave: Equilíbrio, Estabilidade e Centro de Gravidade
O equilíbrio refere-se à localização do CG de uma aeronave e é importante para a estabilidade e segurança em voo. O CG é um ponto no qual a aeronave se equilibraria se estivesse suspensa nesse ponto.
A principal preocupação no balanceamento de uma aeronave é a localização dianteira e traseira do CG ao longo do eixo longitudinal. O CG não é necessariamente um ponto fixo; sua localização depende da distribuição de peso na aeronave. À medida que os itens de carga variável são deslocados ou gastos, há uma mudança resultante na localização do CG. A distância entre os limites dianteiro e traseiro para a posição do centro de gravidade ou alcance do CG é certificada para uma aeronave pelo fabricante. O piloto deve perceber que se o CG for deslocado muito para frente no eixo longitudinal, resultará em uma condição de nariz pesado. Por outro lado, se o CG for deslocado muito para trás no eixo longitudinal, resulta em uma condição de cauda pesada. É possível que o piloto não pudesse controlar a aeronave se a localização do CG produzisse uma condição instável.
A localização do CG com referência ao eixo lateral também é importante. Para cada item de peso existente à esquerda da linha central da fuselagem, existe um peso igual existente em um local correspondente à direita. Isso pode ser perturbado pelo carregamento lateral desequilibrado. A posição do CG lateral não é computada em todas as aeronaves, mas o piloto deve estar ciente de que efeitos adversos surgem como resultado de uma condição de desequilíbrio lateral. Em um avião, o desequilíbrio lateral ocorre se a carga de combustível for mal gerenciada, alimentando o(s) motor(es) de forma desigual dos tanques de um lado do avião. O piloto pode compensar a condição de asa pesada resultante ajustando o trim ou mantendo uma pressão de controle constante. Essa ação coloca os controles da aeronave em uma condição fora de linha, aumenta o arrasto e resulta em menor eficiência operacional.
Pilotar uma aeronave desequilibrada pode produzir maior fadiga do piloto com efeitos óbvios na segurança e eficiência do voo. A correção natural do piloto para o desequilíbrio longitudinal é uma mudança de compensação para remover a pressão de controle excessiva. A compensação excessiva, no entanto, tem o efeito de reduzir não apenas a eficiência aerodinâmica, mas também a distância de deslocamento do controle primário na direção em que a compensação é aplicada.
Efeitos do Equilíbrio Adverso
Condições de equilíbrio adversas afetam as características de voo da mesma maneira que aquelas mencionadas para uma condição de excesso de peso. É vital cumprir os limites de peso e balanceamento estabelecidos para todas as aeronaves. Operar acima da limitação de peso máximo compromete a integridade estrutural da aeronave e pode afetar negativamente o desempenho. A estabilidade e o controle também são afetados pelo equilíbrio inadequado.
Estabilidade O carregamento em condições de nariz pesado causa problemas no controle e elevação do nariz, especialmente durante a decolagem e o pouso. O carregamento em uma condição de cauda pesada tem um sério efeito sobre a estabilidade longitudinal e reduz a capacidade de recuperação de estol e giros. O carregamento pesado da cauda também produz forças de controle muito leves, outra característica indesejável. Isso torna mais fácil para o piloto inadvertidamente sobrecarregar uma aeronave.
Os limites de estabilidade e centro de gravidade para a localização do CG são estabelecidos pelo fabricante. Estes são os limites dianteiros e traseiros além dos quais o CG não deve ser localizado para o voo. Esses limites são publicados para cada aeronave na Folha de Dados do Certificado de Tipo (TCDS), ou especificação da aeronave e no AFM ou manual de operação do piloto (POH). Se o CG não estiver dentro dos limites permitidos após o carregamento, será necessário realocar alguns itens antes da tentativa de voo.
O limite de CG à frente é frequentemente estabelecido em um local determinado pelas características de pouso de uma aeronave. Durante a aterrissagem, uma das fases mais críticas do voo, exceder o limite de CG à frente pode resultar em cargas excessivas na roda do nariz, uma tendência a fazer o nariz em aviões do tipo roda traseira, desempenho diminuído, velocidades de estol mais altas e forças de controle mais altas.
Controle Em casos extremos, uma localização do CG que está além do limite dianteiro pode resultar em peso do nariz, dificultando ou impossibilitando o flare para o pouso. Os fabricantes propositadamente colocam o limite de CG para frente o mais para trás possível para ajudar os pilotos a evitar danos ao pousar. Além da diminuição da estabilidade longitudinal estática e dinâmica, outros efeitos indesejáveis causados por uma localização do CG a ré do alcance permitido podem incluir extrema dificuldade de controle, características de estol violento e forças de controle muito leves que facilitam a sobrecarga de uma aeronave inadvertidamente.
Um limite restrito de CG à frente também é especificado para garantir que a deflexão suficiente do elevador/controle esteja disponível na velocidade mínima. Quando as limitações estruturais não limitam a posição do CG à frente, ele está localizado na posição em que a deflexão total do profundor/controle é necessária para obter um AOA alto para pouso.
O limite traseiro do CG é a posição mais para trás na qual o CG pode ser localizado para a manobra ou operação mais crítica. À medida que o CG se move para trás, ocorre uma condição menos estável, o que diminui a capacidade da aeronave de se endireitar após manobras ou turbulências.
Para algumas aeronaves, os limites de CG dianteiro e traseiro podem ser especificados para variar conforme as mudanças de peso bruto. Eles também podem ser alterados para determinadas operações, como voo acrobático, retração do trem de pouso ou instalação de cargas e dispositivos especiais que alteram as características do voo.
A localização real do CG pode ser alterada por muitos fatores variáveis e geralmente é controlada pelo piloto. A colocação de bagagem e itens de carga determina a localização do CG. A atribuição de lugares aos passageiros também pode ser utilizada como meio de obtenção de um equilíbrio favorável. Se uma aeronave é pesada na cauda, é lógico colocar passageiros pesados em assentos dianteiros. A queima de combustível também pode afetar o CG com base na localização dos tanques de combustível. Por exemplo, a maioria das aeronaves pequenas carrega combustível nas asas muito perto do CG e a queima de combustível tem pouco efeito sobre o CG carregado.
