משקל ואיזון – מבחן אווירודינמיקה רת״א

מקור: FAA-H-8083-1B (Aircraft Weight and Balance Handbook); FAA-H-8083-30 פרק 4

למה זה חשוב

משקל יתר: ריצת המראה ארוכה, טיפוס חלש, מהירות הזדקרות גבוהה, עומס על המבנה.
מרכז כובד מחוץ לגבולות: בעיות שליטה ויציבות – אחורי מסוכן במיוחד.

מונחים

מונח	הגדרה
מישור ייחוס (Datum)	קו אנכי דמיוני שממנו מודדים מרחקים. היצרן קובע – אף המטוס, קיר האש, או נקודה לפני המטוס
זרוע (Arm)	המרחק האופקי מהייחוס, באינצ׳ים. חיובי – מאחורי הייחוס; שלילי – לפניו
מומנט (Moment)	`Weight × Arm`, באינץ׳-ליברות
מרכז הכובד (CG)	`CG = Total moment / Total weight`
מדד מומנט (Moment index)	מומנט חלקי `100` או `1,000` – לפשט מספרים
טווח מרכז כובד (CG range / envelope)	הגבולות הקדמי והאחורי שהיצרן קבע

משקלים

משקל	מה כולל
משקל ריק בסיסי (Basic empty weight)	מבנה, מנועים, ציוד קבוע, דלק לא שמיש (Unusable fuel), שמן מלא (במטוסים חדשים – תקן GAMA), נוזלים קבועים
משקל ריק רישומי (Licensed empty weight)	ישן – כמו הבסיסי אבל רק עם שמן לא נצרך (Undrainable)
מטען שימושי (Useful load)	משקל מקסימלי פחות משקל ריק – נוסעים, מטען, דלק שמיש, שמן (אם לא כלול)
משקל המראה מקסימלי (MTOW)
משקל נחיתה מקסימלי (MLW)
משקל רמפה (Ramp weight)	כולל דלק לנסיעה
משקל אפס דלק (Zero fuel weight – ZFW)	המשקל המקסימלי בלי דלק שמיש – מגבלה מבנית של שורש הכנף
מטען נגדי (Ballast)	משקל קבוע או זמני להבאת ה-CG לתחום

משקלי חומרים

חומר	משקל
AVGAS	`6 ליברות` לג׳לון
דלק סילון	`6.7 ליברות` לג׳לון
שמן	`7.5 ליברות` לג׳לון
מים	`8.35 ליברות` לג׳לון
נוסע (ממוצע לחישובים)	לפי הנוהל / רשות

שקילת מטוס

הכנה

מבנה סגור – בלי רוח.
מטוס נקי ויבש.
ציוד לפי רשימת הציוד – מה שכלול במשקל הריק – בתוך המטוס.
דלק מרוקן עד דלק לא שמיש – או מלא ומחושב לפי טבלה.
שמן – לפי היצרן (מלא, או מרוקן ומוסף חישובית).
נוזלים הידראוליים מלאים.
מושבים ומשטחי בקרה – בעמדות שהיצרן קבע.
פילוס – לפי נקודות הפילוס של היצרן.
מאזניים מכוילים.

חישוב

שוקלים כל נקודת גלגל (או נקודת הרמה).
מחסירים טרה (Tare) – משקל של סדים, תומכים ובלוקים שעל המאזניים.
מודדים זרועות – מרחק כל נקודה מהייחוס.
מחשבים מומנטים ו-CG.

דוגמה:

נקודה	משקל (lb)	זרוע (in)	מומנט
גלגל אף	`400`	`30`	`12,000`
גלגל ראשי ימני	`800`	`100`	`80,000`
גלגל ראשי שמאלי	`800`	`100`	`80,000`
סה״כ	`2,000`		`172,000`

CG = 172,000 / 2,000 = 86 אינץ׳ מהייחוס.

חישובי טעינה

כל פריט: משקל × זרוע = מומנט. מחברים, ומחשבים CG.

הוספה או הסרה של משקל

נוסחה:

New CG = (Old moment ± Change moment) / (Old weight ± Change weight)

דוגמה: מטוס 2,000 lb, CG 86. מוסיפים 100 lb ב-120: (172,000 + 12,000) / 2,100 = 87.6 אינץ׳.

הזזת משקל

Weight shifted / Total weight = ΔCG / Distance shifted

דוגמה: מטוס 5,000 lb, CG צריך לזוז קדימה 1 אינץ׳; מזיזים מטען מתא אחורי לקדמי, מרחק 100 אינץ׳: W = 5,000 × 1 / 100 = 50 lb.

הוספת משקל להזזת CG

Weight added = Total weight × ΔCG / (Arm of new weight − New CG)

MAC – מיתר אווירודינמי ממוצע

במטוסים גדולים, CG מבוטא באחוזים מה-MAC:

%MAC = (CG − LEMAC) / MAC × 100

LEMAC – המיקום של שפת ההתקפה של ה-MAC (מהייחוס).

דוגמה: CG 600, LEMAC 550, MAC 200: (600 − 550) / 200 = 25% MAC.

מצבי קיצון (Extreme condition check)

בודקים אם אפשר לחרוג מהגבולות בתצורות קיצוניות:

גבול קדמי – משקל מינימלי מאחורי הגבול (טייס קל), מקסימום מלפנים, דלק מינימלי (אם הוא מאחור).
גבול אחורי – מקסימום מטען מאחור, מינימום מלפנים.

שינויים ותיעוד

כל שינוי בציוד (התקנה, הסרה, תיקון גדול) – מעדכנים את המשקל הריק ואת ה-CG – ברישום המשקל והאיזון.
רשימת ציוד (Equipment list) – מה מותקן ובאיזה משקל וזרוע.
שקילה מחדש – לפי היצרן, הרשות או כשהחישובים לא אמינים.

מסוקים – בקצרה

CG אורכי וגם רוחבי – כי טווח ה-CG קטן מאוד, ומטען חיצוני (Sling) משנה הרבה.

דוגמה: בדיקת מצב קיצון (Adverse loading)

נתונים: מטוס משקל ריק 1,500 lb, CG +35 אינץ׳ (מומנט 52,500). טווח CG מותר: +33 עד +39. משקל מרבי: 2,400 lb.

פריט	זרוע	מינימום / מקסימום
טייס	`+36`	`170 lb` (מינימום)
נוסע מלפנים	`+36`	`0–170 lb`
מושבים אחוריים	`+70`	`0–340 lb`
מטען	`+95`	`0–100 lb`
דלק	`+48`	`0–240 lb`

בדיקה אחורית (הכי אחורי שאפשר)

מינימום משקל מלפנים, מקסימום מאחור:

פריט	משקל	זרוע	מומנט
מטוס ריק	`1,500`		`52,500`
טייס	`170`	`36`	`6,120`
מושבים אחוריים	`340`	`70`	`23,800`
מטען	`100`	`95`	`9,500`
דלק	`240`	`48`	`11,520`
סה״כ	`2,350`		`103,440`

CG = 103,440 / 2,350 ≈ 44.0 – מחוץ לגבול האחורי (+39)!

מסקנה: בתצורה הזו אסור לטוס. צריך להגביל את המטען האחורי או להוסיף משקל איזון קדמי – ולסמן הגבלה (Placard).

בדיקה קדמית

מקסימום משקל מלפנים, מינימום מאחור, דלק לפי הגרוע (אם הדלק מאחורי הגבול הקדמי – בודקים עם דלק מינימלי):

טייס ונוסע 340 lb ב-36 = 12,240; בלי מושבים אחוריים ומטען; דלק מינימלי.

CG = (52,500 + 12,240) / 1,840 ≈ 35.2 – בתוך הגבול.

נקודות למבחן

מומנט = משקל × זרוע; CG = ΣM / ΣW.
זרוע חיובית – מאחורי הייחוס.
AVGAS 6, Jet 6.7, שמן 7.5 ליברות לג׳לון.
משקל ריק בסיסי – כולל דלק לא שמיש ושמן מלא.
מחסירים טרה.
%MAC = (CG − LEMAC) / MAC × 100.
ZFW – מגבלת שורש כנף.
כל שינוי בציוד – מעדכנים משקל ו-CG.