Gewicht und Balance des Flugzeugs

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Das Gewicht eines Flugzeugs und seine Balance sind äußerst wichtig für einen sicheren und effizienten Betrieb. Wenn ein Hersteller ein Flugzeug entwirft und die Federal Aviation Administration (FAA) es zertifiziert, geben die Spezifikationen das Höchstgewicht des Flugzeugs und die Grenzen an, innerhalb derer es balancieren muss. Das bei Flugzeugen allgemein verwendete Gewichts- und Gleichgewichtssystem besteht aus drei gleich wichtigen Elementen: dem Wiegen des Flugzeugs, dem Führen der Gewichts- und Gleichgewichtsaufzeichnungen und dem richtigen Beladen des Flugzeugs. Das maximale Gewicht eines Flugzeugs basiert auf dem Auftrieb, den die Flügel oder Rotoren unter den Betriebsbedingungen, für die das Flugzeug ausgelegt ist, bereitstellen können. Wenn beispielsweise ein kleines Flugzeug der allgemeinen Luftfahrt (GA) eine Startgeschwindigkeit von 200 Meilen pro Stunde (mph) benötigt, um genügend Auftrieb zu erzeugen, um sein Gewicht zu tragen, wäre dies nicht sicher.

Das Starten und Landen bei niedrigeren Fluggeschwindigkeiten ist sicherlich sicherer als bei höheren Geschwindigkeiten. Das Gleichgewicht des Flugzeugs ist auch ein wesentlicher Faktor bei der Bestimmung, ob das Flugzeug betriebssicher ist. Ein Flugzeug, das keine gute Balance hat, kann eine schlechte Manövrierfähigkeit und Steuerbarkeit aufweisen, was das Fliegen erschwert oder unmöglich macht. Dies könnte zu einem Unfall führen, der das Flugzeug beschädigen und Personen an Bord verletzen könnte. Sicherheit ist der Hauptgrund für Bedenken hinsichtlich des Gewichts und der Balance eines Flugzeugs.

Ein weiterer wichtiger Grund zur Besorgnis über Gewicht und Balance ist die Effizienz des Flugzeugs. Eine unsachgemäße Beladung verringert die Effizienz eines Flugzeugs im Hinblick auf die Obergrenze, die Manövrierfähigkeit, die Steiggeschwindigkeit, die Geschwindigkeit und den Treibstoffverbrauch. Wenn ein Flugzeug so beladen ist, dass es extrem kopflastig ist, werden am Heck höhere Kräfte als normal ausgeübt, um das Flugzeug im Horizontalflug zu halten. Die Kräfte, die am Heck höher als normal sind, erzeugen zusätzlichen Luftwiderstand, der zusätzliche Motorleistung und daher zusätzlichen Kraftstofffluss erfordert, um die Fluggeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.

Die effizienteste Bedingung für ein Flugzeug besteht darin, dass der Punkt, an dem es im Gleichgewicht ist, nahe oder genau am Auftriebsmittelpunkt des Flugzeugs liegt. Wenn dies der Fall wäre, wäre wenig oder keine Flugsteuerungskraft erforderlich, um das Flugzeug gerade und waagerecht fliegen zu lassen. Aus Stabilitäts- und Sicherheitsgründen ist dieser perfekt ausbalancierte Zustand jedoch möglicherweise nicht wünschenswert. Alle Faktoren, die die Sicherheit und Effizienz des Flugzeugs in Bezug auf sein Gewicht und seine Balance beeinflussen, werden in diesem Abschnitt ausführlich besprochen.

Anforderungen für das Wägen von Flugzeugen

Jeder von der FAA zertifizierte Flugzeugtyp erhält einen Gewichts- und Balancebericht als Teil seiner erforderlichen Flugzeugaufzeichnungen, bevor er das Werk zur Auslieferung an seinen neuen Besitzer verlässt. Der Gewichts- und Gleichgewichtsbericht identifiziert das Leergewicht des Flugzeugs und den Ort, an dem das Flugzeug im Gleichgewicht ist, bekannt als Schwerpunkt (CG). Der Wägebericht muss eine Ausrüstungsliste enthalten, in der die Gewichte und Hebelarme aller erforderlichen und optionalen Ausrüstungsgegenstände aufgeführt sind, die im bescheinigten Leergewicht enthalten sind. Wenn der Hersteller sich dafür entscheidet, kann er jedes von ihm produzierte Flugzeug wiegen und den Gewichts- und Balancebericht auf der Grundlage dieses Wiegens erstellen. Als Alternative ist es dem Hersteller gestattet, einen vereinbarten Prozentsatz eines bestimmten hergestellten Flugzeugmodells zu wiegen, vielleicht 10 bis 20 Prozent, und den Durchschnitt auf alle Flugzeuge anzuwenden.

Nachdem das Flugzeug das Werk verlassen und an seinen Eigentümer geliefert wurde, ist die Anforderung, das Flugzeug auf die Waage zu stellen und es erneut zu wiegen, je nach Flugzeugtyp und Verwendungszweck unterschiedlich. Für ein kleines, GA-Flugzeug, das privat genutzt wird, wie z. B. eine Cessna 172, gibt es keine FAA-Anforderung, dass es regelmäßig neu gewogen wird; Aber nach jedem Jahr muss der Mechaniker sicherstellen, dass die Gewichts- und Gleichgewichtsdaten in den Flugzeugaufzeichnungen korrekt sind. Darüber hinaus gibt es eine FAA-Anforderung, dass das Flugzeug immer einen aktuellen und genauen Gewichts- und Schwerpunktbericht haben muss. Wenn der Gewichts- und Schwerpunktbericht für ein Flugzeug verloren geht, muss das Flugzeug gewogen und ein neuer Bericht erstellt werden. Wenn ein Flugzeug umfangreichen Reparaturen oder größeren Änderungen unterzogen wurde oder neue Ausrüstung installiert wurde, wie z. B. ein Funkgerät oder ein globales Positionsbestimmungssystem, muss ein neuer Gewichts- und Schwerpunktbericht erstellt werden. Der Ausrüstungsinstallateur kann das Flugzeug nach der Installation auf eine Waage stellen und wiegen, was eine akzeptable Methode zum Erstellen des neuen Berichts ist. Wenn der Installateur das genaue Gewicht und den Standort der neuen Ausrüstung kennt, ist es auch möglich, einen neuen Bericht zu erstellen, indem er eine Reihe mathematischer Berechnungen durchführt.

Im Laufe der Zeit nehmen fast alle Flugzeuge an Gewicht zu. Beispiele dafür sind die Neulackierung eines Flugzeugs, ohne dass die alte Farbe entfernt wird, und die Ansammlung von Schmutz, Fett und Öl in Teilen des Flugzeugs, die für die Reinigung nicht leicht zugänglich sind. Wenn neue Geräte installiert werden und ihr Gewicht und Standort mathematisch berücksichtigt werden, werden möglicherweise verschiedene Gewichte übersehen, z. B. Kabel und Hardware. Aus diesem Grund ist es eine gute Praxis, auch wenn die FAA dies nicht verlangt, ein Flugzeug regelmäßig auf eine Waage zu stellen und sein tatsächliches Leergewicht und seinen Leergewichtsschwerpunkt (EWCG) zu bestätigen.

Einige Flugzeuge müssen regelmäßig gewogen und ihr Schwerpunkt berechnet werden, normalerweise alle 3 Jahre. Beispiele für Luftfahrzeuge, die unter diese Anforderung fallen, sind:

Lufttaxi und zweimotorige Charterflugzeuge, die gemäß Titel 14 des Code of Federal Regulations (14 CFR) Teil 135, Abschnitt 135.185(a) betrieben werden.
Flugzeuge mit einer Sitzplatzkapazität von 20 oder mehr Passagieren oder einer maximalen Nutzlast von 6.000 Pfund oder mehr, wie in 14 CFR Teil 125, Abschnitt 125.91(b) identifiziert.