كيف يؤثر الوزن والتوازن على أداء الطائرة

كيف سيؤثر الوزن والتوازن على أداء الطائرة؟ إذا قام الطيار بتحميل الطائرة بشكل غير صحيح، يصبح أداء الطائرة غير متوقع، والتوازن له تأثير مباشر أكثر على أداء الطائرة، ويؤدي تشغيل طائرة فوق الأوزان القصوى المعتمدة إلى حدوث أضرار هيكلية، ويجب تذكر أن الطائرة ليست مصممة فقط لتحمل الوزن الساكن، حيث أنها يجب أن تكون مصممة لتحمل الوزن بالإضافة إلى أي عامل تحميل تفرضه مناورات الطيران.

تأثير مركز الثقل على الطائرة

إذا كانت الطائرة محملة فوق طاقتها، فقد يبدو أنها تطير بشكل طبيعي، لكن حدوث عثرة مفاجئة للاضطراب أو مناورة طيران مفاجئة قد تفرض عبئًا لم يقصده المصممون، وبمجرد تجاوز عامل الحمولة المحدد، قد تتعرض الطائرة لأضرار داخلية أو حتى تنكسر أثناء الرحلة.

وإذا تم تحميل طائرة إلى الأمام من مركز الثقل، فستريد الطائرة أن تنحرف باتجاه الأسفل، ويمكن للطيار تصحيح هذا، إلى حد ما، وحجم المصعد وسرعة تدفق الهواء فوق المصعد سيؤثر على ذلك، وقد لا تدور الطائرة على المدرج أثناء الإقلاع كما ينبغي، وإذا استدارت ودخلت في الهواء، فقد تنزل مقدمتها على الفور إلى الأرض.

وإذا تم تحميل مركز الثقل (CG) في الخلف من الحد الأقصى، فإن مقدمة الطائرة سترغب في الرفع، تمامًا كما هو الحال في مركز الثقل الأمامي، وإذا كان بعيدًا جدًا في الخلف، فقد لا يمتلك المصعد قوة كافية لضبط المقدمة لأسفل، وقد يعني هذا أن مقدمة الطائرة ترتفع فجأة أثناء الطيران، مما يتسبب في توقف الديناميكية الهوائية عند السرعات العالية بشكل غير عادي.

حتى التغييرات على مركز الثقل (CG) ضمن حدودها المقبولة يمكن أن يكون لها بعض التأثيرات على الأداء، وأنه كلما تقدم مركز الثقل للأمام، زادت قوة الذيل التي يجب إنشاؤها لمواجهة اتجاه مقدمة الطائرة إلى الأسفل، ونتيجة لذلك، ستشعر الطائرة التي تحتوي على مركز الثقل في الخلف بأنها أكثر استجابة مع الطيار وستحصل على أداء عام أفضل قليلاً.

ملاحظة: “CG” اختصار لـ “center of gravity”.

كيف يتم حساب وزن الطائرة وتوازنها

حتى مع كل المصطلحات والتعريفات المرتبطة بهذا نظام وزن الطائرة وتوازنها المعقد، فإن معادلة حساب الوزن والتوازن بسيطة بشكل ملحوظ، حيث تنطبق نفس الصيغة على كل طائرة في السماء والمعادلة هي:

الوزن (Weight) × الذراع (Arm) = العزم (Moment).

ويجب إكمال الصيغة لكل شيء يتم حمله في الطائرة كحد أدنى، حيث يجب أن يتضمن وزن الطائرة الفارغ، والطيار والركاب وأي أمتعة أو حمولة، وكمية الوقود ونوعه القابل للاستخدام على متن الطائرة، لأغراض الوزن والتوازن، حيث يزن وقود (avgas) ستة أرطال للغالون، ويزن وقود (Jet A) تقريبًا 6.8 رطل للغالون.

في عينة الوزن ومشكلة التواز ، يتم جمع كل حمولة موجودة أعلاه وفي النهاية، يمكن إيجاد الوزن الإجمالي للإقلاع من مجموع كل الأوزان، كما يمكن العثور على إجمالي العزم من مجموع كل العزوم الفردية، ويمكن العثور على  متوسط ذراع ​​الطائرة من عن طريق إعادة ترتيب الصيغة لتصبح المعادلة كالتالي:

العزم / الوزن = الذراع.

ومنَح حساب هذا الذراع موقع مركز الثقل للطائرة (CG) للطائرة.

لتبسيط الأمور قليلاً، غالبًا ما يستخدم المصنعون لحظة مفهرسة عند إجراء حساباتهم، وتكون الصيغة هي نفسها، لكن الشركة المصنعة قد تقرر تقسيم العزم على 100 أو 1000 لتسهيل الحساب على الطيار، وتختلف الطريقة الدقيقة للتحقق من أن الطائرة ضمن الحدود اختلافًا طفيفًا من طائرة إلى أخرى، حيث تقدم بعض الطائرات مخططات توضح مواقع مركز الثقل المقبولة بالبوصة خلف الإسناد (datum).

وتستخدم بعض الطائرات الأخرى المخططات التي تُظهر إجمالي العزوم المسموح بها، وبالتالي ويتم تخطي الحاجة إلى حساب ذراع مركز الثقل، وتوجد ثلاث طرق لإيجاد مركز الثقل وهي: الحساب أو الرسوم البيانية أو الجداول، وتوفر الشركة المصنعة للطائرة المعلومات اللازمة لاستخدام طريقة أو أكثر من الطرق الثلاث مع وثائقها.

نظام المقياس الرقمي للطائرات المحمول لوزن الطائرة PADS

يوفر نظام الميزان الرقمي العالمي للطائرات المحمولة (PADS) الدقة والموثوقية ولا يوجد شيء أكثر أهمية عند وزن الطائرة وموازنتها، وقد أدت دقتها وموثوقيتها وسهولة استخدامها وقابليتها للصيانة إلى قيام كبرى شركات تصنيع الطائرات باختيار (PADS) كنظام حصري لوزن الطائرة وتوازنها.

ويمكن استخدام (PADS) لجميع الطائرات ولتطبيقات الوزن الأخرى عالية الدقة،  ويجب أن يكون كل من المقياس والعرض متينان ضد الإيذاء والصدمات والاهتزازات، وأن يكونا معتمدان للاستخدام في المناطق الخطرة، بالإضافة إلى ذلك تكون مجموعات الإلكترونيات الخاصة بها محكمة الغلق بيئيًا وأن مستشعرات الفولاذ المقاوم للصدأ الخاصة بها ملحومة بإحكام.

ملاحظة: “PADS” اختصار لـ ” Portable Aircraft Digital Scale System”.