7.1.10: Diagrama de rango de carga útil
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Pesos de la aeronave
Comencemos a definir los diferentes pesos de la aeronave:
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\(OEW\): El peso vacío operativo es el peso básico de una aeronave, incluida la tripulación, todos los fluidos necesarios para la operación, como el aceite del motor, el refrigerante del motor, el agua, el combustible inutilizable y todos los elementos y equipos del operador necesarios para el vuelo, pero excluyendo el combustible utilizable y la carga útil. También se incluyen ciertos artículos estándar, personal, equipo y suministros necesarios para la operación completa.
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\(PL\): La carga útil es la carga por lo que la compañía cobra una tarifa. En aviones de transporte corresponde al pasajero y su equipaje, junto con la carga.
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\(FW\): El Peso de Combustible de una aeronave es el peso total del combustible transportado al despegue y se calcula sumando los siguientes dos pesos:
1. \(TF\): El combustible de viaje es la cantidad total de combustible que se estima que se consumirá en el viaje.
2. \(RF\): Combustible de Reserva es el peso del combustible para permitir circunstancias imprevistas, como un pronóstico meteorológico inexacto, aeropuertos de llegada alternativos, etc. -
\(TOW\): El peso de despegue de una aeronave es el peso al que despega la aeronave. \(TOW = OEW + PL + FW\).
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\(LW\): El Peso de Aterrizaje de un avión es el peso total del avión en destino sin uso de combustible de reserva. \(LW = OEW + PL + RF\).
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\(ZFW\): el Peso Cero Combustible de un avión es el peso total del avión y todo su contenido, menos el peso total del combustible a bordo. \(ZFW = OEW + PL\).
Figura 7.8: Componentes de peso de despegue. © Mohsen Alshayef/Wikimedia Commons/CC-BY-SA-3.0.
Limitación en el peso de una aeronave
Debido a diferentes características, tales límites estructurales, capacidad de tanques, o capacidad de pasajeros y carga, algunos de los pesos tienen limitaciones:
- \(MPL\): La carga útil máxima de una aeronave es limitada debido a los límites estructurales y limitaciones de capacidad.
- \(MFW\): El Peso Máximo de Combustible es el peso máximo de combustible a transportar y está limitado por la capacidad de los tanques.
- \(MZFW\): El peso máximo cero de combustible es el peso máximo permitido antes de que el combustible utilizable y otros agentes utilizables especificados (líquido de inyección del motor y otros agentes de propulsión consumibles) deben cargarse en secciones definidas de la aeronave como limitadas por los requisitos de resistencia y aeronavegabilidad. Puede incluir combustible utilizable en tanques específicos cuando se transporta en lugar de carga útil. La adición de artículos utilizables y consumibles al peso cero del combustible debe estar de acuerdo con las regulaciones gubernamentales aplicables para que no se superen los requisitos de estructura y aeronavegabilidad del avión.
- \(MTOW\): El peso máximo de despegue de una aeronave es el peso máximo al que se permite que el piloto de la aeronave intente despegar debido a límites estructurales o de otro tipo.
- \(MLW\): El Peso Máximo de Aterrizaje de una aeronave es el peso máximo al que se permite que el piloto de la aeronave intente aterrizar debido a límites estructurales o de otro tipo. En particular, debido a los límites estructurales en el tren de aterrizaje.
Diagrama de rango de carga
Un diagrama de rango de carga útil (también conocido como gráfico de codo) ilustra la compensación entre la carga útil y el rango. La línea horizontal superior representa la carga útil máxima. Está limitado estructuralmente por el peso máximo cero de combustible (\(MZFW\)) de la aeronave. La carga útil máxima es la diferencia entre el peso máximo de combustible cero y el peso operativo vacío (\(OEW\)). Mover de izquierda a derecha a lo largo de la línea muestra la carga útil máxima constante a medida que aumenta el rango. Se necesita agregar más combustible para un mayor rango.
El peso en los tanques de combustible en las alas no contribuye tan significativamente al momento de flexión en el ala como el peso en el fuselaje. Entonces, incluso cuando el avión ha sido cargado con su carga máxima que las alas pueden soportar, aún puede transportar una cantidad significativa de combustible.
Figura 7.9: Diagrama de rango de carga útil.
La línea vertical representa el rango en el que el peso combinado de la aeronave, la carga útil máxima y el combustible necesario alcanzan el peso máximo de despegue (\(MTOW\)) de la aeronave. Véase el punto A en la Figura 7.9. Si el rango se incrementa más allá de ese punto, la carga útil tiene que ser sacrificada por combustible.
El peso máximo de despegue está limitado por una combinación de la potencia neta máxima de los motores y la relación elevación/arrastre de las alas. La línea diagonal después del punto de rango en carga máxima muestra cómo reducir la carga útil permite aumentar el combustible (y el rango) al despegar con el peso máximo de despegue. Véase el punto B en la Figura 7.9.
El segundo torcedura en la curva representa el punto en el que se alcanza la capacidad máxima de combustible. Volar más allá de ese punto significa que la carga útil tiene que reducirse aún más, para un aumento aún menor en el alcance. Véase el punto C en la Figura 7.9. El rango absoluto es, por lo tanto, el rango en el que una aeronave puede volar con el máximo combustible posible sin transportar ninguna carga útil.
Para relacionar los rangos con pesos podemos usar a la llamada ecuación de Breguet:
\[R = \dfrac{1}{g\eta_j} VE \ln \dfrac{TOW}{LW},\]
Para los tres puntos marcados, específicamente\(A\),\(B\) y\(C\):
\[R_A = \dfrac{1}{g\eta_j} VE \ln \dfrac{MTOW}{OEW + MPL + RF},\]
\[R_B = \dfrac{1}{g\eta_j} VE \ln \dfrac{MTOW}{MTOW - MFW + RF},\]
\[R_C = \dfrac{1}{g\eta_j} VE \ln \dfrac{OEW + MFW}{OEW + RF},\]