Helicóptero: Peso y Balance - Weight and Balance
Es vital cumplir con los límites de peso y balance establecidos para los helicópteros. Operar por encima del límite de peso máximo compromete la integridad estructural del helicóptero y afecta negativamente al rendimiento.
El balance también es crítico porque, en algunos helicópteros completamente cargados, las desviaciones del centro de gravedad (CG) tan pequeñas como tres pulgadas pueden cambiar dramáticamente las características de manejo del helicóptero. Operar un helicóptero que no esté dentro de las limitaciones de peso y balance no es seguro. (Todo sobre Helicópteros)
Peso - Weight
Al determinar si un helicóptero está dentro de los límites de peso, considere el peso del helicóptero básico, la tripulación, los pasajeros, la carga y el combustible. Aunque el peso efectivo (factor de carga) varía durante el vuelo de maniobra, este capítulo trata principalmente del peso del helicóptero cargado mientras está en reposo. (Todo sobre Helicópteros)
Es fundamental comprender que el peso máximo permitido puede cambiar durante el vuelo. Cuando las operaciones incluyen rondas fuera de efecto suelo (OGE) y áreas confinadas, se debe planificar para asegurar que el helicóptero es capaz de levantar el peso durante todas las fases del vuelo.
El peso puede ser aceptable durante las primeras horas de la mañana, pero a medida que la altitud de densidad aumenta durante el día, el peso máximo permitido puede tener que reducirse para mantener el helicóptero dentro de su capacidad. (Todo sobre Helicópteros)
Los siguientes términos se utilizan al calcular el peso de un helicóptero:
- Peso básico en vacío
- Peso bruto máximo
- Limitaciones de peso
Peso básico en vacío - Basic Empty Weight
El punto de partida para calcular el peso es el peso básico en vacío. Este es el peso del helicóptero estándar, el equipo opcional, el combustible no utilizable y todos los fluidos de operación, incluyendo el aceite del motor y de la transmisión, y el fluido hidráulico para aquellas aeronaves así equipadas.
Algunos helicópteros pueden utilizar el término "peso en vacío con licencia", que es casi lo mismo que el peso en vacío básico, excepto que no incluye el aceite completo del motor y de la transmisión, sino sólo el aceite no drenable. Si vuela en un helicóptero que indica un peso en vacío autorizado, asegúrese de añadir el peso del aceite a los cálculos. (Todo sobre Helicópteros)
Peso bruto máximo - Maximum Gross Weight
El peso máximo del helicóptero se refiere a su peso bruto máximo. La mayoría de los helicópteros tienen un peso bruto máximo interno, que se refiere al peso dentro de la estructura del helicóptero y un peso bruto máximo externo, que se refiere al peso del helicóptero con una carga externa.
El peso máximo externo puede variar en función del lugar en el que esté fijado al helicóptero. Algunos helicópteros de carga de gran tamaño pueden tener varios puntos de sujeción para operaciones de carga con eslingas o cabrestantes. Estos helicópteros pueden llevar una enorme cantidad de peso cuando el punto de sujeción está directamente bajo el CG de la aeronave. (Todo sobre Helicópteros)
Limitaciones de peso - Weight Limitations
Los límites de peso son necesarios para garantizar la integridad estructural del helicóptero, permitir a los pilotos predecir el rendimiento del helicóptero y asegurar la controlabilidad de la aeronave.
Aunque los fabricantes de aeronaves incorporan factores de seguridad, un piloto nunca debería superar intencionadamente los límites de carga para los que está certificado un helicóptero. (Todo sobre Helicópteros)
Operar por debajo de un peso mínimo podría afectar negativamente a las características de manejo del helicóptero. Durante las operaciones con un solo piloto en algunos helicópteros, el piloto necesita utilizar una gran cantidad de cíclico hacia delante para mantener el vuelo estacionario.
Añadiendo lastre al helicóptero, la posición cíclica neutra puede desplazarse hacia el centro de su rango, dando así un mayor rango de control hacia fuera del punto neutro en todas las direcciones. (Todo sobre Helicópteros)
Cuando se opera con el peso mínimo del helicóptero o por debajo de él, el peso adicional también mejora las características de autorrotación, ya que el descenso autorrotacional puede establecerse antes. Además, operar por debajo del peso mínimo podría impedir que se alcancen las revoluciones por minuto (rpm) deseables del rotor durante las autorrotaciones. (Todo sobre Helicópteros)
Operar por encima de un peso máximo podría provocar deformaciones estructurales o fallos durante el vuelo si se encuentran factores de carga excesivos, fuertes ráfagas de viento o turbulencias. Las limitaciones de peso y de maniobra también son factores que determinan la vida de fatiga de los componentes.
Las piezas con sobrepeso, es decir, sobrecargadas, fallan antes de lo previsto. Por lo tanto, el fallo prematuro es una consideración importante en la determinación de la vida a la fatiga y los ciclos de vida de las piezas. (Todo sobre Helicópteros)
Aunque un helicóptero está certificado para un peso bruto máximo especificado, no es seguro despegar con esta carga en algunas condiciones. Cualquier cosa que afecte negativamente a las prestaciones de despegue, ascenso, planeo y aterrizaje puede requerir la descarga de combustible, pasajeros o equipaje hasta un peso inferior al máximo publicado.
Los factores que pueden afectar al rendimiento son las condiciones de gran altitud, alta temperatura y alta humedad, que dan lugar a una altitud de alta densidad. La planificación exhaustiva del rendimiento es fundamental cuando se opera en estas condiciones. (Todo sobre Helicópteros)
Balance
El rendimiento del helicóptero no sólo se ve afectado por el peso bruto, sino también por la posición de ese peso. Es esencial cargar la aeronave dentro del rango de CG permitido especificado en las limitaciones de peso y balance del manual de vuelo del helicóptero (RFM). La carga fuera de los límites aprobados puede resultar en un recorrido de control insuficiente para una operación segura. (Todo sobre Helicópteros)
Centro de gravedad - Center of Gravity
El piloto debe asegurarse de que el helicóptero está correctamente equilibrado y dentro de las limitaciones de su centro de gravedad, de modo que se requiera una entrada cíclica mínima durante el vuelo estacionario, excepto para cualquier corrección del viento.
Dado que el fuselaje actúa como un péndulo suspendido del rotor, la modificación del CG cambia el ángulo con el que la aeronave cuelga del rotor.
Cuando el CG está directamente debajo del mástil del rotor, el helicóptero cuelga horizontalmente; si el CG está demasiado adelante del mástil, el helicóptero cuelga con el morro inclinado hacia abajo; si el CG está demasiado atrás del mástil, la nariz se inclina hacia arriba. (Todo sobre Helicópteros)
CG adelantado del límite delantero - CG Forward of Forward Limit
Un CG adelantado puede ocurrir cuando un piloto y un pasajero pesados despegan sin equipaje o sin el lastre adecuado situado a popa del mástil del rotor. Esta situación se agrava si los depósitos de combustible están situados a la popa del mástil del rotor, ya que a medida que el combustible se quema el CG sigue desplazándose hacia delante. (Todo sobre Helicópteros)
Esta situación es fácil de reconocer cuando se llega a la posición de vuelo estacionario después de un despegue vertical. El helicóptero tiene una actitud de nariz baja, y se necesita un desplazamiento excesivo hacia atrás del control cíclico para mantener el vuelo estacionario en una condición sin viento.
No continúe el vuelo en esta condición, ya que el piloto podría perder rápidamente el control cíclico hacia atrás a medida que se consume el combustible. (Todo sobre Helicópteros)
El piloto también puede encontrar imposible desacelerar lo suficiente como para detener el helicóptero. En caso de fallo del motor y de la autorrotación resultante, puede no haber suficiente control cíclico para abanicar adecuadamente para el aterrizaje. (Todo sobre Helicópteros)
Un CG delantero no es tan obvio cuando se cierne en un viento fuerte, ya que se requiere menos desplazamiento cíclico hacia atrás que cuando se cierne sin viento. Al determinar si existe una condición de balance crítico, es esencial considerar la velocidad del viento y su relación con el desplazamiento hacia atrás del control cíclico. (Todo sobre Helicópteros)
CG por encima del límite de popa - CG Aft of Aft Limit
Sin el lastre adecuado en la cabina, se puede exceder el CG de popa cuando:
- Un piloto ligero despega solo con una carga completa de combustible situada a popa del mástil del rotor.
- Un piloto ligero despega con el máximo equipaje permitido en un compartimento de equipaje situado a popa del mástil del rotor.
- Un piloto de peso ligero despega con una combinación de equipaje y combustible sustancial donde ambos se encuentran a popa del mástil del rotor. (Todo sobre Helicópteros)
Un piloto puede reconocer la condición de CG de popa cuando llega a un hover después de un despegue vertical. El helicóptero tendrá una actitud de cola baja y necesitará un desplazamiento excesivo hacia delante del control cíclico para mantener el vuelo estacionario en una condición de viento en contra. Cuando se enfrenta al viento, se necesita un desplazamiento cíclico hacia delante aún mayor. (Todo sobre Helicópteros)
Si se continúa el vuelo en esta condición, puede ser imposible volar en el rango superior de velocidad aerodinámica permitida debido a la inadecuada autoridad cíclica hacia adelante para mantener una actitud de nariz baja. Además, con un CG extremo en popa, el aire racheado o agitado podría acelerar el helicóptero a una velocidad más rápida que la producida con el control cíclico completo hacia delante. (Todo sobre Helicópteros)
En este caso, la disimetría de la sustentación y el aleteo de las palas podría hacer que el disco del rotor se inclinara hacia la popa. Con el control cíclico total hacia delante ya aplicado, el piloto podría no ser capaz de bajar el disco del rotor, lo que provocaría una posible pérdida de control o que las palas del rotor golpearan el espejo de popa. (Todo sobre Helicópteros)
Balance lateral - Lateral Balance
Para los helicópteros más pequeños, generalmente no es necesario determinar el CG lateral para la instrucción de vuelo normal y los vuelos de pasajeros. Esto se debe a que las cabinas de los helicópteros son relativamente estrechas y la mayoría de los equipos opcionales están situados cerca de la línea central.
Sin embargo, algunos manuales de helicópteros especifican el asiento desde el que el piloto debe realizar el vuelo en solitario. Además, si hay una situación inusual que pueda afectar al CG lateral, como un piloto pesado y una carga completa de combustible en un lado del helicóptero, su posición debe comprobarse con la envolvente del CG. (Todo sobre Helicópteros)
Si lleva cargas externas en una posición que requiera un gran desplazamiento de control cíclico lateral para mantener el vuelo nivelado, la eficacia cíclica de proa y popa podría verse limitada drásticamente.
Los fabricantes suelen tener en cuenta los desplazamientos laterales conocidos del CG situando los puntos de fijación externos frente al desbalance lateral. Ejemplos de ello son la colocación de sistemas de elevación fijados en el lateral, y los almacenes de las alas que se utilizan habitualmente en los aviones militares para las vainas de combustible externas o los sistemas de armamento. (Todo sobre Helicópteros)
Cálculos de peso y balance - Weight and Balance Calculations
Para determinar si un helicóptero está correctamente cargado, hay que responder a dos preguntas:
1. ¿Es el peso bruto inferior o igual al peso bruto máximo permitido?
2. ¿Está el CG dentro del rango de CG permitido, y se mantendrá dentro del rango permitido durante toda la duración del vuelo, incluyendo todas las configuraciones de carga que puedan encontrarse? (Todo sobre Helicópteros)
Para responder a la primera pregunta, basta con sumar el peso de los elementos que componen la carga útil (piloto, pasajeros, combustible, aceite [si procede] carga y equipaje) al peso básico en vacío del helicóptero. Asegúrese de que el peso total no supera el peso bruto máximo permitido. (Todo sobre Helicópteros)
Para responder a la segunda pregunta, utilice la información sobre el CG o el momento de carga de las tablas, cuadros o gráficos del RFM. Es importante tener en cuenta que cualquier cálculo de peso y balance sólo es tan preciso como la información proporcionada. Por lo tanto, pregunte a los pasajeros lo que pesan y añada algunos kilos para tener en cuenta el peso adicional de la ropa, especialmente durante los meses de invierno.
El equipaje debe pesarse en una báscula, si es posible. Si no se dispone de una báscula, calcule los valores de carga personal según la estimación de cada uno. La figura indica los pesos estándar para fluidos operativos específicos. Estos valores se utilizan al calcular el balance de un helicóptero. (Todo sobre Helicópteros)
Dato de referencia - Reference Datum
El balance se determina por la ubicación del CG, que normalmente se describe como un número determinado de pulgadas desde el punto de referencia. El punto de referencia horizontal es un plano o punto vertical imaginario, fijado arbitrariamente en algún lugar a lo largo del eje longitudinal del helicóptero, a partir del cual se miden todas las distancias horizontales a efectos de peso y balance.
No hay una regla fija para su ubicación. Puede estar situado en el mástil del rotor, en el morro del helicóptero o incluso en un punto en el espacio por delante del helicóptero. (Todo sobre Helicópteros)
El punto de referencia lateral suele estar situado en el centro del helicóptero. La ubicación del punto de referencia la establece el fabricante y se define en el RFM. (Todo sobre Helicópteros)
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Fuente: La información (texto e imágenes) utilizado para este artículo está basado en el manual de la FAA (Helicopter Flying Handbook - FAA-H-8083-21B) y manuales de instrucción de centros académicos aeronáuticos.
