¿Cuáles son los límites de los desequilibrios laterales del centro de gravedad?

Nunca he visto límites laterales de CG prescritos para aeronaves (aunque tengo una experiencia muy limitada en este campo). Presumiblemente, las aeronaves están diseñadas para mantener el centro de equilibrio lo más cerca posible del centro de sustentación, y cualquier desequilibrio es mucho más probable que ocurra de adelante hacia atrás que de lado a lado.

Pero, por ejemplo, ¿qué pasa si el combustible solo se drena de un ala durante el vuelo? ¿Cuánto desequilibrio crearía esto?

¿Existen sistemas a bordo en la aviación general para evitar esto?

¿Cuáles son los efectos de un desequilibrio lateral en el manejo y cómo podrían compensar los pilotos, si es posible?

Edición 1: no restrinja sus respuestas a las cargas de combustible. ¿Existe un DNE basado en porcentajes (p. ej., superior al X % de la envergadura total de la aeronave) o basado en posiciones (p. ej., centro de gravedad lateral movido fuera del fuselaje) desde el punto de vista de la ingeniería?

Edición 2:

También busca información de diseño, considerando que existen aviones experimentales y especialmente diseñados como White Knight Two .

También observo que, a pesar del mayor volumen de carga del Airbus Beluga , no puede transportar tanto peso como el C-5 Galaxy de menor volumen . ¿Es esto un beneficio del diseño del C-5 al colocar las alas sobre el fuselaje o existen límites verticales del centro de gravedad?

En el Beluga, lo que probablemente verá es un límite de peso estructural , el CG vertical no es un problema en ningún avión que conozca
Supongo que solo te interesa el ala fija. Podría considerar editar la pregunta para hacer esto explícito.
no, todas las respuestas son bienvenidas. Hablando de ala giratoria (especialmente la variedad de carga), tengo curiosidad de cómo las cargas de eslinga juegan en la ecuación.
Los helicópteros tienen límites laterales de cg bastante estrechos, y son diferentes para la izquierda y la derecha. Si quieres saber más, haz una nueva pregunta. Los comentarios no son adecuados para las respuestas.
Veo que mi pregunta original era demasiado amplia. Continuaré insistiendo en una pregunta separada.

Respuestas (4)

Los límites de cg lateral se prescriben para aeronaves grandes tanto para el desequilibrio máximo de combustible como para lo que se transporta en el fuselaje. Es básicamente imposible exceder el desequilibrio lateral máximo en un avión de pasajeros. Se puede superar el máximo en aviones de carga de fuselaje ancho y se verifica, pero se necesita una carga inusual para superar el máximo.

El 747-400, por ejemplo, tiene un desequilibrio lateral máximo de 10 000 000 pulgadas-libras. Si carga 207,205 lb solo en un lado de la cubierta principal de un carguero 747-400 utilizando tarimas de código de tamaño M, excederá el máximo. Para ver que esto suceda (si está usando Firefox o Chrome, IE no funcionará) vaya a 747.terryliittschwager.com , descarte la pantalla flash y luego haga clic en la carga de prueba #6 cerca de la parte inferior de la página. Eso provocará que se supere el límite de desequilibrio lateral. Desplácese hacia abajo hasta el gráfico Desequilibrio de carga lateral para ver la envolvente de carga lateral máxima y el punto que muestra la carga que la supera.

Aquí hay algunos pesos aproximados para un carguero 747-400:

peso operativo básico 365,000 lbs

combustible máximo 360,000 libras

carga máxima 245,000 lbs dada la limitación máxima de combustible cero de 610,000 y una proa de 365,000

Tenga en cuenta que no puede transportar combustible máximo y carga máxima. Un peso de despegue máximo común 747-400 es 875,000 lbs.

gran sitio! Veo dónde su ejemplo de desequilibrio lateral excede el sobre. ¿En qué unidades están los valores del eje x?
@erich Millones de libras por pulgada. Eventualmente tendré los ejes debidamente etiquetados (si alguna vez termino el proyecto). El etiquetado de ejes será un poco tedioso ya que si el usuario hace la unidad de peso kilogramos, ese etiquetado de ejes tendrá que convertirse en pulgadas-kilogramo, que es una unidad bastante bastarda en mi opinión, pero así lo muestra Boeing para kilogramos.
Millones de libras por pulgada, bueno, eso es ridículo. Por otro lado, probablemente deberíamos estar felices de que no sean una docena^5 pulgadas-libras, ¿verdad? /sarcasmo
La calculadora que vinculó funcionará en IE si usted lo permite ;) Está configurada para funcionar (sin una buena razón) en IE8 emulado, simplemente configurándola en 9 o superior hará que funcione.
@terry está de acuerdo con la unidad bastarda. en ese caso, también cambiaría las unidades de brazo a metros en ese caso y usaría SI completo (también usando Nm por momentos también). en una nota relacionada, ¿algún fabricante proporciona datos W&B en métrico como estándar?
¡Página de aspecto ingenioso, @Terry! Si tuviera alguna idea de lo que significa todo esto, estaría muy impresionado. Tal vez debería ir a la escuela de vuelo para entender de qué están hablando... :/
Es posible que la escuela de vuelo @FreeMan no ayude, ya que los pilotos rara vez se involucran en los detalles de la carga adecuada de aviones de carga grandes. Boeing ofrece (al menos antes) un curso de una semana para jefes de carga en cargueros Boeing.
@yo' La Junta Métrica de EE. UU. se estableció y financió en 1975 para convertir EE. UU. al sistema métrico. Uno de los muchos pecados de la administración Reagan fue ceder a la presión conservadora para eliminar los fondos y luego abolir esa junta en 1982. Esa fue una decisión realmente mala, tan obviamente mala que no me molestaré en decir "en mi opinión".
@erich Hasta donde yo sé, ningún fabricante de aviones de EE. UU. utiliza el sistema SI como estándar o publica información de W&B en métrica como estándar. Mi conjetura sería que todos los demás países lo hacen. Lo que hace Boeing (o al menos lo hizo hasta que me jubilé en 1999) es diseñar y publicar en el sistema de medición estadounidense. Sin embargo, en los manuales de Boeing que tengo, hay una página de kilogramos después de cada página de libras para comodidad de los usuarios de SI. Esto produce la rareza de pulgadas-kilogramo por momentos. Además, para cada página de 'galón' hay una siguiente página de 'litro'.
@PTwr Gracias por la información. Lo intentaré cuando vuelva a trabajar en ello. ¡Obviamente la tecnología web no es mi fuerte! JAJAJA
@Terry Pero sabes mucho de aviones :) Me alegra ver que ya lo cambiaste. Revisé IE 9, 10 y 11 y todo parece funcionar bien ahora.

Poner la carga en el lugar correcto para mantener la posición lateral del CG es fácil, hay pocos lugares aparte del centro para colocarla.

Es una historia diferente con el combustible en los tanques de las alas, un ala con más combustible es más pesada y tenderá a caer y requiere que el piloto corrija eso usando los alerones. Esto introducirá resistencia que aumentará el consumo de combustible y reducirá la velocidad.

El límite descrito en el manual suele ser el peso del desequilibrio de combustible. Y dónde está el límite depende de un plano a otro y se basa en la estabilidad de balanceo inherente y el control de balanceo de los alerones.

¿Qué porcentaje del peso total es el combustible, por lo general? Comprenda que es probable que esto varíe según la aeronave, por lo que algunos límites superior e inferior de muestra para ese rango serían útiles para el cálculo.
Jet A es de aproximadamente 0,8 kg por litro, y un B747 tiene algo así como 185.000 litros. Eso hace que el combustible sea de alrededor de 150.000 kg, o algo así como el 30-35% del peso total. El combustible de un Cessna 172s es algo así como 150 kg (210 litros de avgas a 0,7 kg/litro), lo que representa alrededor del 14 % del peso total. Ambas situaciones suponen carga completa de combustible con el peso máximo de despegue

El ajuste lateral es realmente importante. Aunque no hay "límites" prescritos para la mayoría de los aviones GA ligeros, puede tener una idea de cómo un desequilibrio puede afectar el vuelo en algunos de ellos.
Este es realmente un ejercicio divertido en un Cherokee:

  • Llene un tanque hasta la pestaña (~16 galones, 96 libras de combustible)
    Si está solo, este debería ser el tanque correcto.
    Si lleva un instructor, el tanque del lado de la persona más liviana .
  • Llene completamente el otro tanque (~25 galones, 150 libras de combustible).
    Si estás solo, llena el tanque izquierdo.
    Si llevas un instructor llena el tanque del lado de la persona más pesada .
  • Comience, acelere, despegue y suba al tanque que llenó hasta el tope.
  • Vuele durante 30-45 minutos para quemar algo de combustible.
    Con las quemaduras típicas de combustible, debe terminar con 6-7 galones, o alrededor de 40 libras de combustible en el tanque bajo. Eso es aproximadamente un desequilibrio de 100 lb a 3 pies en el ala.
  • Gire en contra de cualquier viento, disminuya la velocidad a unos 80 nudos, lleve los alerones a punto muerto y espere unos segundos.

En la mayoría de los casos, si la aeronave está montada correctamente, habrá un ligero balanceo hacia el tanque lleno (lado pesado). Descubrirá que necesita mantener una ligera presión en los alerones para mantener las alas niveladas.

Recuerde cambiar al tanque lleno después de completar esta pequeña demostración.
Usted no quiere que el motor se apague de camino a casa, ¡sería vergonzoso!

Se puede organizar una demostración similar con un Cessna 172, o realmente cualquier avión que tenga un selector de combustible que le permita quemar combustible de un ala exclusivamente bajo demanda, pero debe consultar al POH y/o a un instructor de vuelo calificado sobre los detalles de el sistema de combustible de la aeronave antes de ir e intentarlo por su cuenta. Sé que es relativamente seguro en un PA-28, pero no puedo hablar por los sistemas de combustible en otros aviones.

El efecto neto de un ajuste lateral deficiente es que el piloto (o el piloto automático) necesita mantener cierta entrada de control para contrarrestar la tendencia de la aeronave a rodar hacia el ala "pesada".
Los aviones grandes (y los aviones ligeros "elegantes" como el Beechcraft Bonanza) tienen un ajuste de alerones para ayudar con esto, pero para los aviones sin ese lujo particular, el piloto necesita sostener el yugo/palanca para mantener la entrada de control deseada.

Como han mencionado otros, los aviones más grandes a menudo tienen válvulas y bombas para transferir combustible entre los tanques del ala y el fuselaje para ayudar a lograr un ajuste lateral adecuado.
Lo mejor que la mayoría de los aviones de aviación general pueden ofrecer en este sentido es un selector de combustible que le permite quemar desde los tanques izquierdo o derecho: quema combustible desde el ala pesada hasta que ya no es pesado.

Las cargas que no son de combustible se pueden manejar de manera similar: si son líquidos, proporcione varios tanques de almacenamiento y bombéelos según sea necesario (hay planeadores que hacen esto con lastre de agua, aunque creo que es principalmente para el ajuste de cabeceo). Si son sólidos (o una carga líquida en contenedores fijos), cárguelos para que estén bien equilibrados y asegúrelos para que no se muevan durante el vuelo.

El desequilibrio de peso es grave. Incluso hay una válvula de equilibrio de combustible en la mayoría de los jets y una advertencia de desequilibrio de combustible. Sin embargo, esta válvula desempeñó un papel importante en el accidente del vuelo 236 de Air Transat .

Además, en algunos aviones pequeños de pasajeros, se le puede pesar antes de abordar y sentarse para que el avión esté equilibrado.

(No soy un profesional aquí. Si aparece una mejor respuesta, puedo eliminar esta ya que no está realmente detallada).
No es necesario que lo elimine, a menos que sea incorrecto o irrelevante: si aparece una mejor respuesta, obtendrá más votos :) su publicación responde a la pregunta, por lo que es perfectamente aceptable en el sitio, incluso si le falta un poco de descarrilamiento o alcance
@JonStory Bueno, si piensas :)(por cierto, tengo alrededor de 40k representantes, así que sé cómo funciona SE ;))
Oye, podrías haber hecho una respuesta MUY buena que obtuvo 200 repeticiones por día durante 200 días: p
¿Cuáles son los límites de los desequilibrios laterales del centro de gravedad?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 1v