¿Qué es el peso y balance de una aeronave?
El peso y balance es un cálculo previo al vuelo fundamental que garantiza que la aeronave esté cargada dentro de sus límites de peso certificados y que su centro de gravedad (CG) quede dentro del rango aprobado por el fabricante. Una aeronave sobrecargada o mal equilibrada puede volverse inestable, difícil de controlar o incapaz de ascender con seguridad. Esta calculadora suma la contribución de peso y momento de cada estación de carga para entregarte el peso total y la posición del CG resultante.
Cómo usarla
Introduce el peso vacío de la aeronave y su brazo vacío (tomado del certificado de tipo o de un pesaje reciente). Después añade el peso y el brazo de cada estación: piloto y asientos delanteros, asientos traseros, combustible y equipaje. Los brazos son distancias en pulgadas medidas hacia atrás (popa) desde el datum de referencia. La herramienta devuelve el peso total, el momento total y el CG. Compara estos valores con los límites indicados en el Manual de Operación del Piloto (POH) de tu aeronave.
La fórmula
Cada estación aporta un momento igual a su peso multiplicado por su brazo. Al sumar todos los momentos y dividir entre el peso total se obtiene el CG:
$$\text{CG} = \frac{\sum (W_i \times A_i)}{\sum W_i}$$donde \(W_i\) = peso de la estación \(i\) en libras y \(A_i\) = brazo de la estación \(i\) en pulgadas.
Ejemplo resuelto
Vacío: 1500 lb a 39 in. Piloto/delantero: 340 lb a 37 in. Combustible: 228 lb a 48 in. Equipaje: 50 lb a 95 in.
$$W = 1500 + 340 + 228 + 50 = 2118\,\text{lb}$$ $$M = 58500 + 12580 + 10944 + 4750 = 86774\,\text{lb-in}$$ $$\text{CG} = \frac{86774}{2118} \approx 40.97\,\text{in}$$Interpretación del Resultado de CG y Peso
La calculadora devuelve tres números: peso total, momento total y centro de gravedad (CG). Cada uno debe ser comprobado contra los límites publicados en el manual de vuelo de su aeronave.
1. Compruebe el peso total contra los límites de peso
Compare el peso total calculado contra, en orden:
- Peso máximo de rodaje (taxi) — la máxima cantidad que puede pesar antes del arranque del motor; incluye el combustible que se quemará durante el rodaje.
- Peso máximo de despegue (peso bruto) — el límite al inicio de la carrera de despegue.
- Peso máximo de aterrizaje — para muchos monomotores ligeros esto equivale al peso bruto, pero las aeronaves de transporte y algunos bimotores tienen un límite de aterrizaje más bajo, que requiere consumo de combustible o descarga de combustible antes del aterrizaje.
- Peso máximo sin combustible (si se publica) — el máximo que la estructura de la fuselaje puede pesar sin combustible utilizable, protegiendo la estructura del ala.
Si el peso total excede cualquier límite aplicable, debe quitar peso (menos pasajeros, menos equipaje o menos combustible) antes de que el resultado sea legal y seguro.
2. Verifique que el CG esté dentro de la envolvente
Estar por debajo del peso bruto no es suficiente — el CG también debe estar entre el límite delantero y el límite trasero para ese peso. Dado que estos límites a menudo cambian con el peso, la comprobación más clara es representar su peso total y momento total en el gráfico de la envolvente de momento (envolvente de CG) en el AFM: si el punto cae dentro del polígono impreso, la carga está aprobada. El CG de la calculadora (en pulgadas hacia atrás del datum) debe ser mayor que o igual al límite delantero y menor que o igual al límite trasero en su peso.
3. Comprenda el comportamiento del CG delantero versus CG trasero
- CG delantero (nariz más pesada) aumenta la estabilidad longitudinal y la resistencia a la pérdida, pero eleva la velocidad de pérdida, requiere más fuerza de elevador/compensación, alarga el despegue y el aterrizaje, y puede dificultar la elevación de la nariz en la rotación o la redada. Un CG excesivamente delantero puede impedir completamente la rotación.
- CG trasero (cola más pesada) reduce las fuerzas de control y mejora ligeramente la eficiencia de crucero, pero degrada la estabilidad y la recuperación de pérdida/barrena. Un CG trasero más allá del límite puede hacer que la aeronave sea incontrolable en cabeceo y resista la recuperación de barrena.
4. Re-compruebe el CG después del consumo de combustible
El peso y el CG cambian continuamente a medida que se quema el combustible. Dado que el brazo de combustible generalmente es diferente del CG de la aeronave vacía, el CG cambia durante el vuelo. Una carga que es legal en el despegue puede salir de la envolvente en el aterrizaje — más comúnmente el CG se desplaza hacia atrás a medida que se quema el combustible cuando los tanques están delante del CG, o hacia delante cuando los tanques están hacia atrás. Calcule tanto un caso de despegue (combustible lleno) como un caso de aterrizaje (combustible mínimo/reserva) y confirme que ambos puntos caen dentro de la envolvente.
Términos y Variables Clave
- Datum
- Un plano de referencia imaginario desde el cual se miden todas las distancias horizontales (brazos). Es elegido por el fabricante y puede ser el cono del hélice, el cortafuegos, el borde de ataque del ala o un punto delante de la nariz. Unidades: define el punto cero para pulgadas.
- Brazo (A)
- La distancia horizontal desde el datum hasta el centro de gravedad de un artículo, en pulgadas. Los brazos hacia atrás del datum son positivos; los brazos hacia delante son negativos.
- Momento (M)
- El producto del peso de un artículo y su brazo, \(M = W \times A\). Unidades: pulgadas-libras (in·lb). Los números grandes a veces se dividen por 100 o 1.000 ("momento/1000") en los gráficos del AFM.
- Estación
- Una ubicación a lo largo de la aeronave identificada por su brazo (su distancia en pulgadas desde el datum). "Estación 95" significa un punto 95 pulgadas hacia atrás del datum.
- Peso vacío
- El peso de la estructura de la fuselaje, motor(es), equipo fijo, combustible inutilizable y (para el peso vacío estándar/básico) fluidos operativos completos como aceite. Unidades: libras.
- Carga útil
- Peso máximo bruto menos peso vacío — el peso total disponible para piloto, pasajeros, combustible utilizable y equipaje. Unidades: libras.
- Peso bruto (MTOW)
- El peso máximo certificado de la aeronave cargada. El peso total calculado no debe excederlo. Unidades: libras.
- Centro de gravedad (CG)
- El punto en el que la aeronave estaría en equilibrio; el momento total dividido por el peso total, \(\text{CG} = M_{\text{total}} / W_{\text{total}}\). Unidades: pulgadas hacia atrás del datum.
- MAC (Cuerda Aerodinámica Media)
- Una longitud de cuerda de ala de referencia utilizada para expresar CG como porcentaje: \(\%\text{MAC} = \frac{\text{CG} - \text{LEMAC}}{\text{MAC}} \times 100\), donde LEMAC es el borde de ataque de la MAC. Común en aeronaves de transporte y más grandes. Unidades: pulgadas (y porcentaje resultante).
- Envolvente de momento (envolvente de CG)
- Un gráfico en el AFM que traza combinaciones permitidas de peso (eje vertical) y momento o CG (eje horizontal). Una carga está aprobada solo si su punto representado cae dentro de la envolvente. Unidades: libras versus in·lb (o CG en pulgadas).
Preguntas frecuentes
¿Qué es el datum? El datum es un plano de referencia arbitrario elegido por el fabricante; todos los brazos se miden a partir de él.
¿Por qué importa el CG? Un CG demasiado adelantado o demasiado atrasado modifica la autoridad de cabeceo y la estabilidad, lo que afecta la seguridad y el comportamiento en pérdida (entrada en pérdida).
¿El consumo de combustible desplaza el CG? Sí. A medida que se consume combustible, cambian tanto el peso como el momento, por lo que el CG se desplaza durante el vuelo según el brazo del tanque de combustible.
