Flight Performance & Planning

Flight Performance & Planning

Vliegtuigbelading:

Het beladen van een vliegtuig bepaald de ligging van het zwaartepunt ook wel massamiddelpunt of Centre of Gravity (CG) genoemd. We vatten op dit punt eerder besproken lesstof samen: Het CG moet binnen bepaalde limieten liggen om het vliegtuig veilig bestuurbaar te houden. Het CG is het denkbeeldige punt waar het totale gewicht van het vliegtuig geconcentreerd wordt en waar de langsas, topas en dwarsas samenkomen. Het vliegtuig ‘draait’ om het CG.

Het zwaartepunt is geen statisch punt maar kan verschuiven door positie van de inzittenden, belading en brandstof. Door verbranding van de brandstof tijdens de vlucht, zal het zwaartepunt verschuiven. Het zwaartepunt mag niet onbeperkt verschuiven. Een veilige verschuiving van het zwaartepunt is alleen mogelijk tussen de voorste en achterste limieten. Deze limieten staan beschreven in het vliegtuighandboek. Het zwaartepunt moet voor elke vlucht berekend worden. Als het zwaartepunt buiten een limiet valt, is het vliegtuig niet veilig bestuurbaar en mag het niet opstijgen.

Een ‘achterlijk zwaartepunt’ ligt naar achteren verschoven maar valt nog binnen de limieten. Een ‘voorlijk zwaartepunt’ ligt naar voren verschoven en valt ook nog binnen de limieten. Binnen de voorste –en achterste limieten ligt het bereik (Engels: Range) waarbinnen het zwaartepunt mag verschuiven. Een achterlijk zwaartepunt maakt een vliegtuig lichter bestuurbaar in vergelijk met een voorlijk zwaartepunt. Een voorlijk zwaartepunt maakt een vliegtuig moeilijker bestuurbaar, met name bij de landing. Tot zover een samenvatting van eerder besproken lesstof.

Twee zaken zijn van belang bij de belading van een vliegtuig; Het maximum gewicht en de ligging van het zwaartepunt. Deze zaken noemt men in het Engels: Weight and balance. Van ieder vliegtuig wordt een weegrapport door de overheid uitgegeven. Een nieuw weegrapport moet worden opgesteld als er bijvoorbeeld nieuwe apparatuur wordt geïnstalleerd in het vliegtuig. Het is van belang dat de vlieger voor de vlucht de meest actuele versie doorleest en zich verzekerd van een goede belading. Dat wil zeggen, een belading die binnen de limieten valt.

Onderstaand verduidelijken we enkele belangrijke termen. Daarna gaan we enkele berekeningen maken.

Basic empty weight = Het leeggewicht van het vliegtuig + niet bruikbare brandstof (unusable fuel) + olie (zie vliegtuighandboek).
Variable load = Het gewicht van de bemanning.
Disposable load = Het gewicht passagiers, bagage, bruikbare brandstof (usable fuel).
Taxi fuel = Brandstof die nodig is om de motor te starten, te taxiën en naar de startbaan te rijden voor take off.
Rampweigt = Platformgewicht.
Take off weight = Startgewicht.
Zero Fuel Weight (ZFW) = Het gewicht van het toestel inclusief belading, zonder brandstof.

Nu gaan we met de termen rekenen:

Basic empty weight + variable load + disposable load + taxi fuel = Rampweight.
Rampweight – taxi fuel = take off weight.

In het vliegtuighandboek staan de weight limits; het maximum ramp weight en maximum take off weight. Voor sportvliegtuigen is het maximum take off weight gelijk aan het maximum landing weight. Er bestaat voor de meeste sportvliegtuigen geen apart maximum landingsgewicht.

Naast de gewichten moet de vlieger de balans in de gaten houden. We grijpen nog een keertje terug naar eerder besproken lesstof. Een gewicht dat op een bepaalde positie in het toestel wordt geplaatst, veroorzaakt een ‘moment’. Dit moment kan berekend worden als de ‘arm’ van de positie bekend is. Dit staat in het vliegtuighandboek. We kunnen nu zeggen:

Gewicht x arm = moment
Moment : gewicht = arm

Valt de ligging van het CG binnen de voorste en achterste begrenzing dan is het vliegtuig in balans. Anders gezegd; het vliegtuig is veilig bestuurbaar en controleerbaar als de CG binnen de limieten valt. Als de CG achterwaarts gericht is, maar binnen de limieten ligt, zal het vliegtuig de laagste stall-speed hebben en de hoogste Cruise speed. Het zal ook de minste stabiliteit hebben om de dwarsas.

Valt de CG buiten de voorste limieten dan komt er te veel gewicht op het neuswiel te staan. Bij het taxiën en de start geeft dit meer wrijving en daarom een hoger brandstofverbruik en meer slijtage. Bovendien geeft het een langere aanloop over de startbaan en een minder steile vlieghoek.

Als het CG vér over de voorste limiet ligt, kan het vliegtuig niet met de neus opgetrokken worden tijdens de start. Dan maar hopen dat de startbaan lang genoeg is om nog tot stilstand te komen! Bij de landing kan het vliegtuig eerst op het neuswiel terecht komen in plaats dat de hoofdwielen als eerste de landingsbaan raken. Als het vliegtuig als eerste met het neuswiel de landingsbaan raakt, kan het beschadigen of zelfs afbreken

Valt het CG buiten de achterste limiet dan is het mogelijk dat het hoogteroer of de stabilator niet in staat zijn om een moment voorover te produceren. Het vliegtuig helt dan achterover waardoor de kritieke invalshoek makkelijk overschreven kan worden. Het vliegtuig kan zodoende in een stall situatie verzeild raken. Dit geldt met name tijdens de start, slow flight en landing.

De limieten worden vermeld in het vliegtuighandboek en worden berekend vanaf een vast punt aan het vliegtuig. Dit punt noemen we de datum. Sommige vliegtuigfabrikanten nemen de voorzijde van de spinner als datum. Andere fabrikanten nemen het brandschot als datum. Op de onderstaande tekeningen gaan we uit van de voorzijde van de spinner als datum.

Zoals gezegd veroorzaakt een gewicht op een bepaalde positie in het vliegtuig een moment.

Dit moment kan worden berekend als de arm bekend is. We geven een voorbeeld met fictieve getallen aan de hand van onderstaande tekst en schema:

We gaan alle gewichten vermenigvuldigen met de arm om het moment te verkrijgen.
Dan gaan we alle gewichten optellen. Alle opgetelde gewichten geven het rampweight (2450 Lbs.).
De 8 Lbs. Taxi fuel moet hiervan worden afgetrokken om het take off weight te verkrijgen.
Van d 8 Lbs. Taxi fuel moet ook het moment berekend worden. Dus ook hier moet het gewicht worden vermenigvuldigd met de arm (8 x 90). Het moment van de taxi fuel (720) moet worden afgetrokken van de opgetelde momenten (197350).
Als laatste moeten we het moment van 196630 delen door het take off weight van 2442. Het antwoord is 80,52. En dat is het CG van dit voorbeeld. Nu moeten we kijken of 80,52 binnen de limieten valt die gegeven worden door het vliegtuig handboek.

Het vliegtuighandboek vermeld het maximale startgewicht. Als dit gewicht minder is dan het take off weight, is het vliegtuig te zwaar en is het niet veilig bestuurbaar. Voordat de vlieger de CG berekend, is het daarom beter om eerst te kijken of het take off weight binnen de limieten valt!

	Gewicht in Lbs.		Arm in Inches		Moment in Lbs.
Basic empty weight	1500	x	75	=	112500
Voorpassagiers	325	X	75	=	24375
Achterpassagiers	355	X	100	=	35500
Brandstof	255	X	90	=	22950
Bagage	15	x	135	=	2025	+
Rampweight:	2450				197350
Taxi fuel	8	x	90	=	720	-
Take off weight	2442				196630

1 kg. = 2,2 pound libra (Lbs).

1 inch = 2,54 cm.

Het vliegtuighandboek vermeld grafieken waarbij het makkelijker wordt om het CG te bepalen. Deze grafiek noemen we de Loading graph. Zie de volgende foto voor de loading graph. van een Piper.

Opmerking: Het betreft hier een voorbeeld dat niet geschikt is voor operationele toepassing.

Links van de grafiek staat de load weight in Lbs. vermeld.

Onder de grafiek staat het moment per 1.000 pound-inches vermeld.

Rechts van de grafiek staat het load weight in kg. vermeld.

Stel dat we nu uitgaan van onderstaande fictieve getallen en die gaan invullen op het load graph. De voorpassagiers wegen samen 320 Lbs. Dit vullen we in op de lijn van pilot & front passenger. Als we dan de lijn recht naar beneden doortrekken komen we op het moment uit. In dit geval 12/1.000 pound-inches.

Opmerking: Het betreft hier een voorbeeld dat niet geschikt is voor operationele toepassing.

Op deze manier kunnen we alle variabele invullen en aflezen van de loading graph.

Aërodrome charts:

Op de aërodrome chart van een bepaald vliegveld kunnen we oa. zien hoeveel start/landingsbanen er zijn, de lengte en breedte van de banen, wat de magnetische koers van de banen is, wat de maximale wieldruk mag zijn op de banen en de verlichting van de banen, etc. De aërodrome chart is in feite een lay-out van het vliegveld. Van belang is het om te beseffen dat op de aërodrome chart alleen afstanden 'available' gegeven worden. Er worden geen 'benodigde' afstanden gegeven. Op de aërodrome chart komen we een aantal afkortingen tegen die we willen verduidelijken:

Landing distance available (LDA): De beschikbare landingsbaan.
Take off distance (TOD): De afstand die een toestel nodig heeft om vanaf stilstand een hoogte van 50 ft te bereiken.
De take-off distance available (TODA): De maximaal beschikbare afstand voor de Take off distance.
Take off run (TOR): De afstand op de startbaan tussen de plaats van stilstand en de plaats waar het toestel Lift off snelheid bereikt. De TOR wordt ook wel Ground roll genoemd.
De Take-off run available (TORA): De maximale beschikbare afstand voor de Take off run.

Als er in het verlengde van de TORA een gebied ligt om veilig naar 50 ft te klimmen, dan noemen we zo’n gebied een clearway. De afstand waarop een toestel op 50 ft. hoogte de threshold (drempel) van de landingsbaan overvliegt totdat het stilstaat wordt Landing Distance genoemd.

De afstand op de startbaan die een toestel nodig heeft om (door een afgebroken start) te stoppen heet Accelerated stop distance available (ASDA). Als er aan het eind van de baan een verlengd stuk ligt om een noodstop te maken, dan heet dit Stopway. De Stopway is onderdeel van de Clearway . De afstand van Touch down (het raken van de landingbaan) tot het stilstaan noemen we wederom Ground roll.

Een en ander maken we duidelijk via de onderstaande tekening:

Via de informatie op de aërodrome chart kunnen we bepalen of het vliegtuig wel of niet kan starten/landen op de baan van het betreffende vliegveld. Via een aërodrome chart kan de vlieger bepalen of zijn vliegtuig voldoende ruimte heeft op de start –en landingsbanen van het vliegveld. Wij geven een uitleg aan de hand van een aantal fictieve voorbeeldgegevens die we kunnen tegen komen op de chart.

RWY 05: Runway 05: De 05 staat voor de koers 050 graden ten opzichte van het magnetische noorden.
DIRECTION GEO 052: Dit houdt in dat de ligging van de baan niet exact op 050 graden ligt, maar op 052 graden.
ASPH: Dit is een afkorting voor asfalt. Onze fictieve RWY 05 bestaat dus uit asfalt.

De gratis online demo stopt hier. De volgende onderwerpen over dit examenvak worden behandeld op de Cd-rom:

De start

Factoren die de startprestatie beïnvloeden

Windhoek -en windrichting

Zijwindcomponent

Helling

IAS en TAS

Gebruik van Flaps

Rotatiesnelheid en Lift off snelheid

Groundroll

Klimvlucht

Vermogen

Vermogensoverschot

Vx en Vy

Endurance

Range

Cruise performance

Drukhoogte

Daalvlucht zonder vermogen

Daalvlucht met vermogen

Landing

Afronden, afvangen en groundroll

Ground effect

Landen met zijwind

U kunt de gehele tekst bestellen via de bestelpagina.