¿Cómo afecta la posición del centro de gravedad de un avión a su rendimiento?

Un centro de gravedad en popa hace que el avión sea menos eficiente. Para ilustrarlo, usaré buenos números redondos que no son realmente representativos de un avión real, sino más bien del principio mismo.

Tome un avión típico como un Cessna 172. El avión puede despegar con 2400 libras, algunas de las cuales son de avión, algunas de peso de combustible y otras de piloto y pasajeros. El avión está diseñado para ser seguro, por lo que el centro de gravedad está adelante del centro de elevación. Esto significa que si el piloto se equivoca y detiene el avión con un ángulo de ataque demasiado alto, la nariz se caerá y el avión comenzará a acelerar, recuperándose así del puesto sin ninguna entrada del piloto. (¡cuidado, él necesita dejar de tirar !)

Para contrarrestar esta tendencia a la caída de la nariz, los elevadores deben empujar hacia abajo la cola. El centro de elevación actúa como un punto de apoyo. Si suponemos (número redondo, recuerde …) que la carga aerodinámica en la cola es de 200 libras, eso significa que las alas principales deben levantar 2600 libras, las 2400 libras originales de peso real más las 200 libras de peso efectivo .

Si el equilibrio de la aeronave pudiera ajustarse a igual adelante y atrás, esas 200 libras adicionales podrían transportarse como peso real. Por otro lado, dado que todas las cosas en la aviación tienen consecuencias medibles, en lugar de llevar peso extra, el avión podría volar quemando menos combustible. De cualquier manera, sería más eficiente.

Esa misma compensación ocurre con todos los aviones. Es solo una cuestión de qué factores son más deseables para el propietario o diseñador. Conozco muchos aviones para uso comercial, por ejemplo, que están deliberadamente diseñados para ser más eficientes de esta manera, para ahorrar combustible. También conozco a los pilotos que temen a algunos de estos aviones porque NO vienen con recuperación de pérdida “automática”: el piloto debe actuar y rápidamente. Dado que estos aviones están en servicio, no los identificaré, pero las compensaciones son reales y medibles.

Es una cuestión de equilibrio. Una aeronave está diseñada y construida de manera que, cuando está en vuelo en un estado de equilibrio, igualmente equilibrado de proa a popa, de babor a estribor, los motores de ambos lados de la aeronave funcionan a la misma potencia, alerones y otras superficies de control a ambos lados. igualmente configurado para controlar el flujo de aire sobre las alas. Tenga en cuenta el Centro de gravedad (CG) en el centro de la aeronave en la siguiente ilustración.

Si la distribución del peso cambia de modo que el centro de gravedad se desvía del centro, donde ha sido diseñado para la operación más segura, eficiente y económica de ese avión en particular, ya sea a la izquierda o derecha, adelante o atrás, la compensación es Se requiere con una combinación de ajustes del acelerador y superficies de control para devolver la aeronave a un estado de equilibrio para mantener el vuelo controlado a nivel.

El resultado final es que dichos cambios pueden costar combustible y disminuir la distancia que la aeronave puede necesitar volar para aterrizar de manera segura.

Es más un tema de preocupación para los pilotos que vuelan carga en lugar de aviones de pasajeros, aunque incluso en ellos toda la carga debe estar asegurada, y cuando una cabina está parcialmente llena, a veces solicitarán que ciertos pasajeros cambien de asiento para redistribuir la carga de peso. para restaurar el centro de gravedad.

“El capitán te ha pedido que te muevas al centro de la aeronave”.

Hay un viejo dicho entre los muchachos que vuelan planeadores controlados por radio en la costa del condado de Marin:

Un avión pesado por la nariz vuela como basura,

Pero un avión con cola pesada vuela una vez.

Para resumirlo,

Un avión con nariz pesada es inherentemente muy estable en el eje de cabeceo. Cuanto más rápido vayas, más efectivo será el elevador. Si va demasiado lento, la nariz cae hasta que gane velocidad, y el avión puede nivelarse nuevamente. Todo esto es muy progresivo y lento. Un avión pesado es realmente imposible de detener, porque la velocidad a la que el elevador ya no puede aumentar el ángulo de ataque está muy por debajo de la velocidad de pérdida de las alas. El único inconveniente es que debido a que necesita una cierta cantidad de velocidad aérea para mantener la nariz alta, la velocidad de aterrizaje del avión será mayor que un avión correctamente equilibrado.

Un avión pesado en la cola es inherentemente inestable: requiere una entrada constante del elevador hacia abajo para mantener el vuelo nivelado. Cuanto más lento vaya, más se eleva la nariz y ralentiza aún más el avión. Por debajo de cierta velocidad, se hace imposible mantener la nariz baja y el avión se parará (un fenómeno en el que un ala del avión se para un poco antes que la otra) y caerá en espiral, y el piloto no puede hacer nada para evitarlo. guárdalo

Siempre probamos nuestro avión con un CG significativamente pesado, luego lo llevamos lentamente hacia atrás hasta que el avión vuela correctamente.

La excentricidad del sistema se ve alterada ya que la distribución de la masa no es simétrica, por lo tanto, la estabilidad estructural del avión se ve afectada, por lo que siempre tenderá a balancearse en cualquier dirección o, en algunos casos, puede volcarse.

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