توجه !
عضویت در کانال تلگرام همخونه
(کلیک کنید)
بلاگ كاربران
- عنوان خبر :
درک وزن و تعادل در هواپیما
- تعداد نظرات : 0
- ارسال شده در : ۱۴۰۱/۰۶/۲۴
- نمايش ها : 206
درک وزن و تعادل در هواپیما چرا خیلی مهمه اصلا چرا باید تو صندلی مخصوص خودتون بشینید چرا محدودیت بار داریم
"احساس" پاسخ هواپیما از طریق کنترل های پرواز به عنوان "سنگین تر یا سبک تر" از آنچه در هنگام برخاستن انتظار می رفت می تواند ناشی از عدم دقت وزن و تعادل باشد. در واقع، زمانی که CG خارج از محدودیت های عملیاتی است، عواقب ایمنی می تواند بسیار مهم تر از یک احساس عجیب باشد.
در واقع پشت وزن هواپیما و %RC یا %MAC ذکر شده در برگه بار و تریم چیست؟ این محدودیت ها به چه دلیل است؟ فراتر از انطباق با بعد الزامات نظارتی، بیایید سفری را در میان پدیده های فیزیکی زیربنایی در خطر داشته باشیم. اما ابتدا بیایید نگاهی بیندازیم که وقتی بارگذاری و C از G نادرست است یا خارج از محدوده می شود چه اتفاقی می افتد.
حوادث هواپیماهایی که در دم خود نشسته اند یا در حال برخورد شدید با دم هستند یا حتی بلافاصله پس از برخاستن از زمین توقف می کنند، همه متعلق به گذشته نیستند. در سال های اخیر، هوانوردی تجاری با حوادث متعدد یا حوادث جدی مرتبط با وزن و تعادل مواجه شده است.
ضربه دم هنگام برخاستن
در هنگام برخاستن برای مرحله دوم پرواز، یک هواپیمای تک راهرو با دم برخورد کرد. با وجود خسارت قابل توجه، هواپیما توانست به عقب برگردد و در فرودگاه مبدا فرود آید. بازی اول بدون حادثه بود. در طول توقف میانی، تعدادی از مسافران هواپیما را پیاده کردند و چمدان هایشان تخلیه شد. نه مسافر جدیدی سوار شد و نه محموله جدیدی بارگیری شد. بررسی‌ها نشان داد مسافرانی که به فرودگاه مقصد دوم می‌روند، همگی در پشت کابین نشسته‌اند و چمدان‌هایشان در محفظه بار عقب بارگیری شده است. هیچ حرکتی بین پاهای مسافران صورت نگرفت. برگه بار فقط برای اولین پا آماده شده بود. موقعیت CG برای پای دوم خارج از پاکت امن بود: خیلی دور از عقب بود.
بالا آمدن غیرمنتظره در طول صعود
مساله دیگه بر اساس یک واقعیت واقعی با یک هواپیمای باری پهن پیکر است. این هواپیما حامل چندین قطعه سنگین مشابه محموله ویژه بود. در طول صعود، زمانی که محموله جدا شد و به عقب حرکت کرد، هواپیما دچار یک جهش غیرمنتظره شد. هشدار هشدار CG خاموش شد و AP قطع شد. خلبان با موفقیت هواپیما را به صورت دستی کنترل کرد و در نهایت به سلامت فرود آمد.
نوک دم
در حین تخلیه، یک هواپیمای باری پهن بدنه در دم آن واژگون شد. معلوم شد که تحویل شیفت کمتر از حد مطلوب صورت گرفته است و عدم آموزش استاد بار در نوع هواپیما باعث عدم رعایت ترتیب تخلیه صحیح شده است.
ضربه دم و برخاستن پس از پایان باند
یک نوع هواپیمای دوربرد نتوانست در طول باند پرواز کند، و در حالی که در نهایت موفق به برخاستن از مسیر خارج از محدوده باند شد، ضربه دم قابل توجهی را تجربه کرد. هواپیما به شدت آسیب دید اما خوشبختانه در نهایت توانست فرود موفقیت آمیزی داشته باشد. بررسی ها نشان داد که وزن هواپیما که برای محاسبه سرعت برخاستن وارد سیستم شده است، اشتباه بوده است. یک رقم اشتباه وارد شده است. در حالی که وزن هواپیما 362 تن بود، داده های عملکرد برخاستن برای یک هواپیمای 262 تنی محاسبه شد، بنابراین عملکرد مورد انتظار به طور قابل توجهی بیش از تخمین زده شد. عملکرد واقعی هواپیما بسیار بدتر از آن چیزی بود که محاسبه شده بود.
توقف و سقوط
درست پس از برخاستن، یک هواپیمای باری با برد دوربرد، برخورد شدیدی را تجربه کرد که خدمه نتوانست آن را بازیابی کند. کاهش سریع سرعت هوا منجر به توقف و سقوط هواپیما شد. معلوم شد که بار آزاد شده و درست پس از بلند شدن به عقب جابجا شده است.
چهارحادثه اخیر، یک درس ایمنی: تاثیر مسائل مربوط به وزن و تعادل در پرواز می تواند از یک "احساس عجیب" تا یک تصادف مرگبار متغیر باشد.
از جمله حوادث مربوط به وزن و تعادل*:
21 درصد به دلیل اضافه وزن است
35٪ به دلیل CG است که از حد مجاز بیشتر است
*مطالعه آزمایشگاه ملی هوافضا (NLR) برای دوره 1997-2004
وزن و تعادل: در مورد چیست؟
برای اینکه بخوبی تاثیر وزن و تعادل بر پایداری و مانورپذیری هواپیما را درک کنید، بهتر است به نیروهایی که بر هواپیما اعمال می‌شود و به طور خاص بر نیروهای عمودی تمرکز کنیم، بازگردیم.
دو مورد از آنها وجود دارد که در نقاط مشخصی در امتداد محور طولی هواپیما اعمال می شود:
وزن هواپیما، اعمال شده در مرکز ثقل (CG) هواپیما؛
بالابر، اعمال شده در مرکز فشار (CP).
CG به دلایل ثبات هواپیما جلوتر از CP است. بنابراین، هر چه فاصله دو نقطه بیشتر باشد، لحظه سقوط بزرگتر است.
فاصله بین CG و CP باعث ایجاد یک لحظه پایین آمدن می شود که برای حفظ سطح هواپیما باید جبران شود. این کار از طریق تثبیت کننده افقی Trimmable (THS) انجام می شود که یک نیروی رو به پایین اعمال می کند. این نیرو در THS اعمال می شود، بنابراین دور از CG. بنابراین یک لحظه بالا آمدن بزرگ ایجاد می کند، اما همچنین باعث افزایش کلی مورد نیاز به بالا می شود
هواپیما را در همان زمان در سطح نگه دارید.
نگهداری CG در پاکت عملیاتی: برای یک پرواز ایمن ضروری است
تأثیر موقعیت CG بر عملکرد، پایداری و مانورپذیری هواپیما بسته به فاز پرواز در طول پرواز متفاوت است. مسائل ایمنی اصلی مربوط به موقعیت نامناسب CG بستگی به این دارد که آیا CG به سمت جلو یا عقب است که بعداً ایجاد می شود.
CG رو به جلو
همانطور که قبلا تو پست قبلی و کامنتهای دیگو گفتم هرچه فاصله CG و CP بیشتر باشد، لحظه سقوط بزرگتر است. از آنجایی که به دلایل پایداری هواپیما، CP همیشه در پشت CG قرار دارد، یک CG رو به جلو فاصله بین CP و CG را افزایش می دهد. یک موقعیت CG جلوتر از رو به جلوترین موقعیت پاکت عملیاتی می تواند ایمنی پرواز را از طرق مختلف تحت تاثیر قرار دهد.
تاثیر بر مانورپذیری هواپیما در تمام مراحل پرواز
یک موقعیت CG که خیلی جلوتر است، باعث می‌شود آنقدر لحظه پایین آمدن هواپیما ایجاد شود که دیگر نمی‌توان مانورپذیری هواپیما را تضمین کرد.
در واقع، هرچه CG به جلوتر باشد، تثبیت کننده افقی و انحراف آسانسور بزرگتر مورد نیاز است تا به هواپیما حالتی به بالا بدهد تا لحظه پایین آمدن را جبران کند. با این حال، در نقطه ای از موقعیت CG به جلو، تثبیت کننده افقی و انحراف آسانسور به حداکثر می رسد و هواپیما نمی تواند دیگر مانور دهد.
به عنوان مثال برای برخاستن، اگر موقعیت CG خیلی جلوتر باشد، هواپیما آنقدر "دیغه سنگین" دارد که دستیابی به نرخ چرخش صحیح برخاست با استفاده از آسانسور غیرممکن می شود. تأثیر یک موقعیت CG بیش از حد رو به جلو بر مانورپذیری هواپیما در تمام مراحل پرواز اعمال می شود. با این حال، به دلیل کاهش کارایی آسانسورها، در سرعت کم بیشتر قابل توجه است.
تاثیر بر عملکرد هواپیما در تمام مراحل پرواز
یک CG که از رو به جلوترین موقعیت CG پاکت فراتر می رود نیز از نظر عملکرد هواپیما جریمه کننده ترین وضعیت است.
در واقع، عملکرد برخاستن و فرود بر اساس رو به جلوترین موقعیت CG در داخل پاکت محاسبه می‌شود. بنابراین، اگر موقعیت CG حتی جلوتر باشد، عملکرد واقعی هواپیما کمتر از مقدار محاسبه شده خواهد بود.
تاثیر بر ساختار هواپیما در هنگام برخاستن
در زمین، وزن کل هواپیما توسط دماغه و دنده اصلی پشتیبانی می شود، هر چه CG جلوتر باشد، نسبت وزن کل توسط ارابه فرود دماغه ای حمل می شود. در وزن‌های بالا (TOW)، اگر موقعیت CG از رو به جلوترین موقعیت CG پاکت بیشتر شود، می‌توان به محدودیت‌های ساختاری تجهیزات فرود دماغه هواپیما و در نتیجه خطر آسیب رسید.
پشت سی جی
یک موقعیت عقب CG CG را به CP نزدیک می کند. با این حال، فراتر رفتن از CG عقب ترین موقعیت پاکت می تواند منجر به مشکلات ایمنی مختلفی شود.
تاثیر بر قابلیت کنترل هواپیما در…
… دور بزن
در صورت دور زدن، تنظیم قدرت TOGA باعث ایجاد یک لحظه افزایش قابل توجهی می شود که باید جبران شود. هرچه CG عقب تر باشد، لحظه نوسان بزرگتر است. اگر CG بیش از حد در عقب و خارج از پاکت قرار داشته باشد، لحظه بالا آمدن ناشی از شروع دور زدن ممکن است برای جبران آن خیلی بزرگ باشد.
در سرعت کم، زاویه حمله بالا و قدرت TOGA، افزایش گشتاور گام به بالا به دلیل داشتن موقعیت CG بیش از حد در عقب، همچنین ممکن است باعث ایجاد محافظ کف آلفا شود، بنابراین از جبران کافی آن جلوگیری می کند.
… در آوردن
در وزن برخاست کمتر (مثلاً برای یک پرواز موقعیت یابی یا پرواز با پای کوتاه)، یک موقعیت CG خیلی دور به عقب، کنترل دماغه چرخ را در حین تاکسی و در ابتدای حرکت برخاسته مختل می کند. در واقع، وزن هواپیما بیشتر بر روی دنده اصلی است، چسبندگی چرخ دماغه به زمین محدود است. این امر به ویژه در سطوح مرطوب یا آلوده باند فرودگاه صادق است. تا زمانی که هواپیما به سرعت کافی برای موثر بودن سکان نرسد، فرمان دماغه چرخ تنها راه کنترل هواپیما است. هنگامی که قدرت کامل برای برخاستن به کار می‌رود، چسبندگی چرخ دماغه حتی بیشتر کاهش می‌یابد، زیرا به دلیل لحظه‌ی بالا آمدن القا شده است.
این اثر "بسیار سبک دماغه" در یک موقعیت CG بیش از حد عقب، چرخش را به قدری آسان می کند که می تواند به راحتی منجر به ضربه دم شود . در برخی موارد، هواپیما بدون هیچ اقدامی از سوی خلبان، "خود به چرخش" می رسد.
ضربه دم هنگام برخاستن
تاثیر بر ساختار هواپیما در هنگام برخاستن
همانطور که قبلاً ذکر شد، روی زمین، وزن کل هواپیما توسط دماغه و چرخ دنده اصلی پشتیبانی می شود. بنابراین، هرچه CG جلوتر باشد، وزن ارابه های فرود اصلی بیشتر می شود. در وزن‌های بالا (TOW)، اگر موقعیت CG از عقب‌ترین موقعیت CG پاکت فراتر رود، می‌توان به محدودیت‌های ساختاری هواپیما در ارابه فرود اصلی با خطر آسیب رساندن رسید.
به همین ترتیب، در چنین شرایط TOW بالا، بار روی بالها ممکن است از حد ساختاری آنها فراتر رود. به همین دلیل است که سرعت در تاکسی برای پیچ ها محدود می شود.
در نهایت، یک CG خارج از پوشش عملیاتی ممکن است به طور قابل توجهی قابلیت های هواپیما را مختل کند و در نتیجه در نهایت به خطر بیفتد.
ایمنی پرواز را حفظ کنید
خلاصه در طول مسیر پرواز از اثرات ایمنی اصلی یک CG نامناسب
چگونه می توان مطمئن شد که CG در طول پرواز در یک پاکت ایمن است و باقی می ماند؟
هر دو موقعیت CG و پاکت ایمن در طول پرواز تکامل می یابند. در واقع، وزن هواپیما عمدتاً با سوختن سوخت تغییر می‌کند. در مورد CG، موقعیت آن نسبت به پدیده‌های مختلف، از موقعیت ارابه‌های فرود، فلپ‌ها و اسلت‌ها گرفته تا سرنشینان یا حرکت خدمه کابین از یک سر کابین تا سر دیگر حساس است.
اگرچه تلاش‌هایی برای توسعه سیستم‌هایی برای اندازه‌گیری وزن هواپیما و موقعیت CG صورت گرفت، هنوز راه‌حل قوی‌ای پیدا نشده است. بهترین راه برای اطمینان از اینکه CG در طول پرواز در یک پاکت ایمن باقی می‌ماند، هم تعریف یک پاکت عملیاتی شامل حاشیه‌های ایمنی و هم انجام یک محاسبه صحیح CG است. در واقع، همانطور که در بخش قبل توضیح داده شد، یک گشت و گذار از CG خارج از محدوده عملیاتی آن می تواند منجر به عواقب چشمگیری شود.
در یک A320 به طول 37.57 متر، حداکثر فاصله در طول آن
موقعیت CG ممکن است 1.34 متر حرکت کند، یعنی 4٪.
در یک A380 72.57 متر طول، 1.97 متر یعنی 3٪ است.
درک حاشیه های ایمنی
تعیین پاکت ایمن CG از محاسبات بر اساس تعدادی از مفروضات حاصل می شود. این فرضیات ساده‌سازی وضعیت واقعی اما در حال تحول هواپیما هستند. آنها شامل عدم دقت و عدم قطعیت هستند که باید جبران شود. این هدف از حاشیه های ایمنی گرفته شده برای تعریف پوشش عملیاتی است. از جمله منابع عدم دقت و عدم قطعیت عبارتند از:
تعیین وزن عملیاتی خشک هواپیما: این وزن بر اساس نتایج توزین هواپیما و بر اساس فرضیات مربوط به وزن اقلام موجود در هواپیما مانند پذیرایی یا خدمه است. از وزنی به وزن دیگر، وزن هواپیما ممکن است تغییر کند.
وزن مسافران و چمدان های دستی آنها: در تعیین CG یک میانگین وزن مسافر در نظر گرفته می شود تا تا حد امکان واقعیت را منعکس کند.
سوار شدن مسافران: برخی تغییرات در صندلی مسافران ممکن است قبل یا در طول پرواز رخ دهد. تأثیر آنها بر موقعیت CG واقعی هواپیما معمولاً محدود است. اگرچه در مورد صندلی آزاد، ممکن است تفاوت قابل توجهی بین موقعیت CG واقعی و محاسبه شده با تأثیر بالقوه بر ایمنی وجود داشته باشد (به بخش صندلی رایگان مراجعه کنید).
قطعات متحرک هواپیما: موقعیت CG بر اساس پیکربندی هواپیما محاسبه می شود. با این حال، در طول پرواز، پیکربندی هواپیما تغییر می کند: فلپ ها و لت ها جمع می شوند، ارابه فرود به سمت بالا حرکت می کند...
حرکات کابین در حین پرواز: حرکت یک مسافر از یک سر هواپیما به سر دیگر برای تأثیرگذاری بر موقعیت CG کافی است.
بارگیری محموله: اگرچه خطاهای نسبتا کمی در وزن محموله وجود دارد، اما ممکن است در توزیع کانتینرها خطا وجود داشته باشد.
وزن و توزیع سوخت: چگالی سوخت مورد استفاده برای انجام محاسبات همیشه چگالی واقعی نیست. در واقع به دما بسیار حساس است. یک مخزن پر حجم همیشه با همان وزن مطابقت ندارد. در برخی موارد، تفاوت ممکن است نیاز به پر کردن مخزن تریم داشته باشد که تأثیر قابل توجهی بر CG دارد. منطق سوخت A340-500/600، A380، 350 بر اساس وزن است تا حجم. بنابراین این نوع هواپیماها نسبت به این جنبه حساسیت کمتری دارند.
روش محاسبه: ارقام مورد استفاده برای محاسبه موقعیت CG گرد می شوند.
صندلی و آزادی تحت نظارت دقیق
به عنوان یک مسافر، انتخاب صندلی خود در آخرین لحظه، زمانی که وارد هواپیمای نسبتاً خالی می شوید، ممکن است هیجان انگیز باشد. از نظر وزن و تعادل، داستان دیگری است. صندلی آزاد به معنای عدم اطمینان از نظر موقعیت CG است، بنابراین احتیاط ویژه برای اطمینان از اینکه CG در محدوده عملیاتی قرار دارد. در واقع، اگر صندلی آزاد بر وزن کل هواپیما تأثیر نگذارد، بر توزیع وزن تأثیر می‌گذارد، حتی اگر کابین به طور کامل اشغال نشود.
برای تعیین موقعیت CG هواپیما، کابین هواپیما در چندین بخش، معمولاً 2 تا 4، تقسیم و مدل‌سازی می‌شود. موقعیت CG هواپیما بر اساس وزن هر بخش و موقعیت CG نسبی محاسبه می‌شود. فرض بر این است که مسافران در مرکز بخش قرار دارند.
هنگامی که کمتر از 80 درصد از صندلی ها در کابین اشغال می شود، ندانستن محل نشستن مسافران ممکن است منجر به اختلاف بین CG واقعی و محاسبه شده شود که می تواند به 2 تا 3 درصد برسد.
این به تفاوت قابل توجهی بین رفتار واقعی و مورد انتظار هواپیما تبدیل می شود.
خلبان هواپیما را برای برخاستن با استفاده از CG محاسبه شده اصلاح می کند. اگر در هنگام برخاستن، رفتار واقعی هواپیما با رفتار مورد انتظار متفاوت باشد، خطر این است که خلبان نسبت به این اختلاف بیش از حد واکنش نشان دهد. نوع واکنش بستگی به این دارد که او دماغه هواپیما را خیلی سنگین یا خیلی سبک احساس کند.
برای جلوگیری از این امر، به جز A318/319 که کابین به اندازه کافی کوچک است، لازم است کابین را به حداقل 3 قسمت تقسیم کنید تا دقت کافی داشته باشد.
اطمینان از سازگاری بین عملیات واقعی و محاسبات بار و تریم ورق
برای هر پرواز، یک بار و برگه تریم باید ایجاد شود تا اطمینان حاصل شود که CG در پاکت عملیاتی باقی می ماند. در هنگام انجام این کار، چندین فرض مطرح می شود. اطمینان از اینکه CG محاسبه‌شده با CG واقعی هواپیما مطابقت دارد، مستلزم سازگاری بین این مفروضات و چارچوب عملیاتی و شیوه‌های واقعی است. از جمله جنبه هایی که می تواند این ثبات را به چالش بکشد عبارتند از:
مفروضات مربوط به وزن مسافر و چمدان دستی آنها: میانگین وزنی که برای مسافر و چمدان دستی وی در نظر گرفته می شود در مقررات منطقه ای ذکر شده است. با این حال، در برخی از مناطق، مفروضات به زمان بسیار طولانی برمی گردند در حالی که انواع تحولات جامعه شناختی رخ داده است. میانگین وزن مسافران تمایل به افزایش دارد. وزن چمدان دستی با وسایل جدیدی که معمولاً در داخل هواپیما حمل می شوند مانند رایانه، دوربین، تلفن همراه...
تغییرات لحظه آخری: بارگیری کانتینر در آخرین لحظه یک عمل عملیاتی است که ممکن است به طور قابل توجهی بر وزن و تعادل هواپیما تأثیر بگذارد. اگر بر این اساس به‌روزرسانی نشود، هم وزن هواپیما و هم موقعیت CG محاسبه‌شده نادرست هستند (به درج تغییرات لحظه آخری مراجعه کنید).
سوخت سوزانده شده در حین تاکسی: در واقعیت، تاثیر سوخت سوخته شده برای تاکسی بر روی موقعیت CG بسیار محدود است. سوخت عمدتا از مخازن داخلی تامین می شود. برای مدتی، برخی از افراد در صنعت تصور اشتباهی جدی داشتند، زیرا معتقد بودند سوختی که ابتدا سوخته است سوخت باک پر شده است، یعنی مخزن تریم (برای هواپیماهای مجهز)، که در واقعیت چنین نیست.
در نهایت، اگر محاسبه فرضیات واقعی باشد، موقعیت CG محاسبه شده تا حد امکان تخمین خوبی است. با این حال، برای جبران تعدادی از نادرستی ها، حاشیه های ایمنی لازم است تا اطمینان حاصل شود که CG در طول پرواز در یک پاکت امن باقی می ماند. این حواشی آنهایی هستند که امکان تعریف پوشش عملیاتی را فراهم می کنند.
تغییرات لحظه آخری
بارگیری یک کانتینر در آخرین لحظه، زیرا "جا برای آن وجود دارد" برای یک شرکت هواپیمایی وسوسه انگیز است. محاسبه مجدد وزن و موقعیت CG "در آخرین لحظه" از نظر عملیات برای تاخیری که ایجاد می کند هیچ گزینه ای نیست. با این حال، از نقطه نظر ایمنی، تغییر لحظه آخری نه تنها شامل افزایش وزن، بلکه تغییر در موقعیت CG نیز می شود که باید به دقت در نظر گرفته شود تا از گشت و گذار CG در خارج از پاکت امن در طول پرواز جلوگیری شود. یک مصالحه خوب که امکان تطبیق این دو دیدگاه را فراهم می کند، محاسبه حداکثر تأثیر LMC ها و ادغام آن در محاسبه حاشیه ایمنی است.
"احساس" پاسخ هواپیما از طریق کنترل های پرواز به عنوان "سنگین تر یا سبک تر" از آنچه در هنگام برخاستن انتظار می رفت می تواند ناشی از عدم دقت وزن و تعادل باشد. در واقع، زمانی که CG خارج از محدودیت های عملیاتی است، عواقب ایمنی می تواند بسیار مهم تر از یک احساس عجیب باشد.
در واقع پشت وزن هواپیما و %RC یا %MAC ذکر شده در برگه بار و تریم چیست؟ این محدودیت ها به چه دلیل است؟ فراتر از انطباق با بعد الزامات نظارتی، بیایید سفری را در میان پدیده های فیزیکی زیربنایی در خطر داشته باشیم. اما ابتدا بیایید نگاهی بیندازیم که وقتی بارگذاری و C از G نادرست است یا خارج از محدوده می شود چه اتفاقی می افتد.
حوادث هواپیماهایی که در دم خود نشسته اند یا در حال برخورد شدید با دم هستند یا حتی بلافاصله پس از برخاستن از زمین توقف می کنند، همه متعلق به گذشته نیستند. در سال های اخیر، هوانوردی تجاری با حوادث متعدد یا حوادث جدی مرتبط با وزن و تعادل مواجه شده است.
ضربه دم هنگام برخاستن
در هنگام برخاستن برای مرحله دوم پرواز، یک هواپیمای تک راهرو با دم برخورد کرد. با وجود خسارت قابل توجه، هواپیما توانست به عقب برگردد و در فرودگاه مبدا فرود آید. بازی اول بدون حادثه بود. در طول توقف میانی، تعدادی از مسافران هواپیما را پیاده کردند و چمدان هایشان تخلیه شد. نه مسافر جدیدی سوار شد و نه محموله جدیدی بارگیری شد. بررسی‌ها نشان داد مسافرانی که به فرودگاه مقصد دوم می‌روند، همگی در پشت کابین نشسته‌اند و چمدان‌هایشان در محفظه بار عقب بارگیری شده است. هیچ حرکتی بین پاهای مسافران صورت نگرفت. برگه بار فقط برای اولین پا آماده شده بود. موقعیت CG برای پای دوم خارج از پاکت امن بود: خیلی دور از عقب بود.
بالا آمدن غیرمنتظره در طول صعود
مساله دیگه بر اساس یک واقعیت واقعی با یک هواپیمای باری پهن پیکر است. این هواپیما حامل چندین قطعه سنگین مشابه محموله ویژه بود. در طول صعود، زمانی که محموله جدا شد و به عقب حرکت کرد، هواپیما دچار یک جهش غیرمنتظره شد. هشدار هشدار CG خاموش شد و AP قطع شد. خلبان با موفقیت هواپیما را به صورت دستی کنترل کرد و در نهایت به سلامت فرود آمد.
نوک دم
در حین تخلیه، یک هواپیمای باری پهن بدنه در دم آن واژگون شد. معلوم شد که تحویل شیفت کمتر از حد مطلوب صورت گرفته است و عدم آموزش استاد بار در نوع هواپیما باعث عدم رعایت ترتیب تخلیه صحیح شده است.
ضربه دم و برخاستن پس از پایان باند
یک نوع هواپیمای دوربرد نتوانست در طول باند پرواز کند، و در حالی که در نهایت موفق به برخاستن از مسیر خارج از محدوده باند شد، ضربه دم قابل توجهی را تجربه کرد. هواپیما به شدت آسیب دید اما خوشبختانه در نهایت توانست فرود موفقیت آمیزی داشته باشد. بررسی ها نشان داد که وزن هواپیما که برای محاسبه سرعت برخاستن وارد سیستم شده است، اشتباه بوده است. یک رقم اشتباه وارد شده است. در حالی که وزن هواپیما 362 تن بود، داده های عملکرد برخاستن برای یک هواپیمای 262 تنی محاسبه شد، بنابراین عملکرد مورد انتظار به طور قابل توجهی بیش از تخمین زده شد. عملکرد واقعی هواپیما بسیار بدتر از آن چیزی بود که محاسبه شده بود.
توقف و سقوط
درست پس از برخاستن، یک هواپیمای باری با برد دوربرد، برخورد شدیدی را تجربه کرد که خدمه نتوانست آن را بازیابی کند. کاهش سریع سرعت هوا منجر به توقف و سقوط هواپیما شد. معلوم شد که بار آزاد شده و درست پس از بلند شدن به عقب جابجا شده است.
چهارحادثه اخیر، یک درس ایمنی: تاثیر مسائل مربوط به وزن و تعادل در پرواز می تواند از یک "احساس عجیب" تا یک تصادف مرگبار متغیر باشد.
از جمله حوادث مربوط به وزن و تعادل*:
21 درصد به دلیل اضافه وزن است
35٪ به دلیل CG است که از حد مجاز بیشتر است
*مطالعه آزمایشگاه ملی هوافضا (NLR) برای دوره 1997-2004
وزن و تعادل: در مورد چیست؟
برای اینکه بخوبی تاثیر وزن و تعادل بر پایداری و مانورپذیری هواپیما را درک کنید، بهتر است به نیروهایی که بر هواپیما اعمال می‌شود و به طور خاص بر نیروهای عمودی تمرکز کنیم، بازگردیم.
دو مورد از آنها وجود دارد که در نقاط مشخصی در امتداد محور طولی هواپیما اعمال می شود:
وزن هواپیما، اعمال شده در مرکز ثقل (CG) هواپیما؛
بالابر، اعمال شده در مرکز فشار (CP).
CG به دلایل ثبات هواپیما جلوتر از CP است. بنابراین، هر چه فاصله دو نقطه بیشتر باشد، لحظه سقوط بزرگتر است.
فاصله بین CG و CP باعث ایجاد یک لحظه پایین آمدن می شود که برای حفظ سطح هواپیما باید جبران شود. این کار از طریق تثبیت کننده افقی Trimmable (THS) انجام می شود که یک نیروی رو به پایین اعمال می کند. این نیرو در THS اعمال می شود، بنابراین دور از CG. بنابراین یک لحظه بالا آمدن بزرگ ایجاد می کند، اما همچنین باعث افزایش کلی مورد نیاز به بالا می شود
هواپیما را در همان زمان در سطح نگه دارید.
نگهداری CG در پاکت عملیاتی: برای یک پرواز ایمن ضروری است
تأثیر موقعیت CG بر عملکرد، پایداری و مانورپذیری هواپیما بسته به فاز پرواز در طول پرواز متفاوت است. مسائل ایمنی اصلی مربوط به موقعیت نامناسب CG بستگی به این دارد که آیا CG به سمت جلو یا عقب است که بعداً ایجاد می شود.
CG رو به جلو
همانطور که قبلا تو پست قبلی و کامنتهای دیگو گفتم هرچه فاصله CG و CP بیشتر باشد، لحظه سقوط بزرگتر است. از آنجایی که به دلایل پایداری هواپیما، CP همیشه در پشت CG قرار دارد، یک CG رو به جلو فاصله بین CP و CG را افزایش می دهد. یک موقعیت CG جلوتر از رو به جلوترین موقعیت پاکت عملیاتی می تواند ایمنی پرواز را از طرق مختلف تحت تاثیر قرار دهد.
تاثیر بر مانورپذیری هواپیما در تمام مراحل پرواز
یک موقعیت CG که خیلی جلوتر است، باعث می‌شود آنقدر لحظه پایین آمدن هواپیما ایجاد شود که دیگر نمی‌توان مانورپذیری هواپیما را تضمین کرد.
در واقع، هرچه CG به جلوتر باشد، تثبیت کننده افقی و انحراف آسانسور بزرگتر مورد نیاز است تا به هواپیما حالتی به بالا بدهد تا لحظه پایین آمدن را جبران کند. با این حال، در نقطه ای از موقعیت CG به جلو، تثبیت کننده افقی و انحراف آسانسور به حداکثر می رسد و هواپیما نمی تواند دیگر مانور دهد.
به عنوان مثال برای برخاستن، اگر موقعیت CG خیلی جلوتر باشد، هواپیما آنقدر "دیغه سنگین" دارد که دستیابی به نرخ چرخش صحیح برخاست با استفاده از آسانسور غیرممکن می شود. تأثیر یک موقعیت CG بیش از حد رو به جلو بر مانورپذیری هواپیما در تمام مراحل پرواز اعمال می شود. با این حال، به دلیل کاهش کارایی آسانسورها، در سرعت کم بیشتر قابل توجه است.
تاثیر بر عملکرد هواپیما در تمام مراحل پرواز
یک CG که از رو به جلوترین موقعیت CG پاکت فراتر می رود نیز از نظر عملکرد هواپیما جریمه کننده ترین وضعیت است.
در واقع، عملکرد برخاستن و فرود بر اساس رو به جلوترین موقعیت CG در داخل پاکت محاسبه می‌شود. بنابراین، اگر موقعیت CG حتی جلوتر باشد، عملکرد واقعی هواپیما کمتر از مقدار محاسبه شده خواهد بود.
تاثیر بر ساختار هواپیما در هنگام برخاستن
در زمین، وزن کل هواپیما توسط دماغه و دنده اصلی پشتیبانی می شود، هر چه CG جلوتر باشد، نسبت وزن کل توسط ارابه فرود دماغه ای حمل می شود. در وزن‌های بالا (TOW)، اگر موقعیت CG از رو به جلوترین موقعیت CG پاکت بیشتر شود، می‌توان به محدودیت‌های ساختاری تجهیزات فرود دماغه هواپیما و در نتیجه خطر آسیب رسید.
پشت سی جی
یک موقعیت عقب CG CG را به CP نزدیک می کند. با این حال، فراتر رفتن از CG عقب ترین موقعیت پاکت می تواند منجر به مشکلات ایمنی مختلفی شود.
تاثیر بر قابلیت کنترل هواپیما در…
… دور بزن
در صورت دور زدن، تنظیم قدرت TOGA باعث ایجاد یک لحظه افزایش قابل توجهی می شود که باید جبران شود. هرچه CG عقب تر باشد، لحظه نوسان بزرگتر است. اگر CG بیش از حد در عقب و خارج از پاکت قرار داشته باشد، لحظه بالا آمدن ناشی از شروع دور زدن ممکن است برای جبران آن خیلی بزرگ باشد.
در سرعت کم، زاویه حمله بالا و قدرت TOGA، افزایش گشتاور گام به بالا به دلیل داشتن موقعیت CG بیش از حد در عقب، همچنین ممکن است باعث ایجاد محافظ کف آلفا شود، بنابراین از جبران کافی آن جلوگیری می کند.
… در آوردن
در وزن برخاست کمتر (مثلاً برای یک پرواز موقعیت یابی یا پرواز با پای کوتاه)، یک موقعیت CG خیلی دور به عقب، کنترل دماغه چرخ را در حین تاکسی و در ابتدای حرکت برخاسته مختل می کند. در واقع، وزن هواپیما بیشتر بر روی دنده اصلی است، چسبندگی چرخ دماغه به زمین محدود است. این امر به ویژه در سطوح مرطوب یا آلوده باند فرودگاه صادق است. تا زمانی که هواپیما به سرعت کافی برای موثر بودن سکان نرسد، فرمان دماغه چرخ تنها راه کنترل هواپیما است. هنگامی که قدرت کامل برای برخاستن به کار می‌رود، چسبندگی چرخ دماغه حتی بیشتر کاهش می‌یابد، زیرا به دلیل لحظه‌ی بالا آمدن القا شده است.
این اثر "بسیار سبک دماغه" در یک موقعیت CG بیش از حد عقب، چرخش را به قدری آسان می کند که می تواند به راحتی منجر به ضربه دم شود . در برخی موارد، هواپیما بدون هیچ اقدامی از سوی خلبان، "خود به چرخش" می رسد.
ضربه دم هنگام برخاستن
تاثیر بر ساختار هواپیما در هنگام برخاستن
همانطور که قبلاً ذکر شد، روی زمین، وزن کل هواپیما توسط دماغه و چرخ دنده اصلی پشتیبانی می شود. بنابراین، هرچه CG جلوتر باشد، وزن ارابه های فرود اصلی بیشتر می شود. در وزن‌های بالا (TOW)، اگر موقعیت CG از عقب‌ترین موقعیت CG پاکت فراتر رود، می‌توان به محدودیت‌های ساختاری هواپیما در ارابه فرود اصلی با خطر آسیب رساندن رسید.
به همین ترتیب، در چنین شرایط TOW بالا، بار روی بالها ممکن است از حد ساختاری آنها فراتر رود. به همین دلیل است که سرعت در تاکسی برای پیچ ها محدود می شود.
در نهایت، یک CG خارج از پوشش عملیاتی ممکن است به طور قابل توجهی قابلیت های هواپیما را مختل کند و در نتیجه در نهایت به خطر بیفتد.
ایمنی پرواز را حفظ کنید
خلاصه در طول مسیر پرواز از اثرات ایمنی اصلی یک CG نامناسب
چگونه می توان مطمئن شد که CG در طول پرواز در یک پاکت ایمن است و باقی می ماند؟
هر دو موقعیت CG و پاکت ایمن در طول پرواز تکامل می یابند. در واقع، وزن هواپیما عمدتاً با سوختن سوخت تغییر می‌کند. در مورد CG، موقعیت آن نسبت به پدیده‌های مختلف، از موقعیت ارابه‌های فرود، فلپ‌ها و اسلت‌ها گرفته تا سرنشینان یا حرکت خدمه کابین از یک سر کابین تا سر دیگر حساس است.
اگرچه تلاش‌هایی برای توسعه سیستم‌هایی برای اندازه‌گیری وزن هواپیما و موقعیت CG صورت گرفت، هنوز راه‌حل قوی‌ای پیدا نشده است. بهترین راه برای اطمینان از اینکه CG در طول پرواز در یک پاکت ایمن باقی می‌ماند، هم تعریف یک پاکت عملیاتی شامل حاشیه‌های ایمنی و هم انجام یک محاسبه صحیح CG است. در واقع، همانطور که در بخش قبل توضیح داده شد، یک گشت و گذار از CG خارج از محدوده عملیاتی آن می تواند منجر به عواقب چشمگیری شود.
در یک A320 به طول 37.57 متر، حداکثر فاصله در طول آن
موقعیت CG ممکن است 1.34 متر حرکت کند، یعنی 4٪.
در یک A380 72.57 متر طول، 1.97 متر یعنی 3٪ است.
درک حاشیه های ایمنی
تعیین پاکت ایمن CG از محاسبات بر اساس تعدادی از مفروضات حاصل می شود. این فرضیات ساده‌سازی وضعیت واقعی اما در حال تحول هواپیما هستند. آنها شامل عدم دقت و عدم قطعیت هستند که باید جبران شود. این هدف از حاشیه های ایمنی گرفته شده برای تعریف پوشش عملیاتی است. از جمله منابع عدم دقت و عدم قطعیت عبارتند از:
تعیین وزن عملیاتی خشک هواپیما: این وزن بر اساس نتایج توزین هواپیما و بر اساس فرضیات مربوط به وزن اقلام موجود در هواپیما مانند پذیرایی یا خدمه است. از وزنی به وزن دیگر، وزن هواپیما ممکن است تغییر کند.
وزن مسافران و چمدان های دستی آنها: در تعیین CG یک میانگین وزن مسافر در نظر گرفته می شود تا تا حد امکان واقعیت را منعکس کند.
سوار شدن مسافران: برخی تغییرات در صندلی مسافران ممکن است قبل یا در طول پرواز رخ دهد. تأثیر آنها بر موقعیت CG واقعی هواپیما معمولاً محدود است. اگرچه در مورد صندلی آزاد، ممکن است تفاوت قابل توجهی بین موقعیت CG واقعی و محاسبه شده با تأثیر بالقوه بر ایمنی وجود داشته باشد (به بخش صندلی رایگان مراجعه کنید).
قطعات متحرک هواپیما: موقعیت CG بر اساس پیکربندی هواپیما محاسبه می شود. با این حال، در طول پرواز، پیکربندی هواپیما تغییر می کند: فلپ ها و لت ها جمع می شوند، ارابه فرود به سمت بالا حرکت می کند...
حرکات کابین در حین پرواز: حرکت یک مسافر از یک سر هواپیما به سر دیگر برای تأثیرگذاری بر موقعیت CG کافی است.
بارگیری محموله: اگرچه خطاهای نسبتا کمی در وزن محموله وجود دارد، اما ممکن است در توزیع کانتینرها خطا وجود داشته باشد.
وزن و توزیع سوخت: چگالی سوخت مورد استفاده برای انجام محاسبات همیشه چگالی واقعی نیست. در واقع به دما بسیار حساس است. یک مخزن پر حجم همیشه با همان وزن مطابقت ندارد. در برخی موارد، تفاوت ممکن است نیاز به پر کردن مخزن تریم داشته باشد که تأثیر قابل توجهی بر CG دارد. منطق سوخت A340-500/600، A380، 350 بر اساس وزن است تا حجم. بنابراین این نوع هواپیماها نسبت به این جنبه حساسیت کمتری دارند.
روش محاسبه: ارقام مورد استفاده برای محاسبه موقعیت CG گرد می شوند.
صندلی و آزادی تحت نظارت دقیق
به عنوان یک مسافر، انتخاب صندلی خود در آخرین لحظه، زمانی که وارد هواپیمای نسبتاً خالی می شوید، ممکن است هیجان انگیز باشد. از نظر وزن و تعادل، داستان دیگری است. صندلی آزاد به معنای عدم اطمینان از نظر موقعیت CG است، بنابراین احتیاط ویژه برای اطمینان از اینکه CG در محدوده عملیاتی قرار دارد. در واقع، اگر صندلی آزاد بر وزن کل هواپیما تأثیر نگذارد، بر توزیع وزن تأثیر می‌گذارد، حتی اگر کابین به طور کامل اشغال نشود.
برای تعیین موقعیت CG هواپیما، کابین هواپیما در چندین بخش، معمولاً 2 تا 4، تقسیم و مدل‌سازی می‌شود. موقعیت CG هواپیما بر اساس وزن هر بخش و موقعیت CG نسبی محاسبه می‌شود. فرض بر این است که مسافران در مرکز بخش قرار دارند.
هنگامی که کمتر از 80 درصد از صندلی ها در کابین اشغال می شود، ندانستن محل نشستن مسافران ممکن است منجر به اختلاف بین CG واقعی و محاسبه شده شود که می تواند به 2 تا 3 درصد برسد.
این به تفاوت قابل توجهی بین رفتار واقعی و مورد انتظار هواپیما تبدیل می شود.
خلبان هواپیما را برای برخاستن با استفاده از CG محاسبه شده اصلاح می کند. اگر در هنگام برخاستن، رفتار واقعی هواپیما با رفتار مورد انتظار متفاوت باشد، خطر این است که خلبان نسبت به این اختلاف بیش از حد واکنش نشان دهد. نوع واکنش بستگی به این دارد که او دماغه هواپیما را خیلی سنگین یا خیلی سبک احساس کند.
برای جلوگیری از این امر، به جز A318/319 که کابین به اندازه کافی کوچک است، لازم است کابین را به حداقل 3 قسمت تقسیم کنید تا دقت کافی داشته باشد.
اطمینان از سازگاری بین عملیات واقعی و محاسبات بار و تریم ورق
برای هر پرواز، یک بار و برگه تریم باید ایجاد شود تا اطمینان حاصل شود که CG در پاکت عملیاتی باقی می ماند. در هنگام انجام این کار، چندین فرض مطرح می شود. اطمینان از اینکه CG محاسبه‌شده با CG واقعی هواپیما مطابقت دارد، مستلزم سازگاری بین این مفروضات و چارچوب عملیاتی و شیوه‌های واقعی است. از جمله جنبه هایی که می تواند این ثبات را به چالش بکشد عبارتند از:
مفروضات مربوط به وزن مسافر و چمدان دستی آنها: میانگین وزنی که برای مسافر و چمدان دستی وی در نظر گرفته می شود در مقررات منطقه ای ذکر شده است. با این حال، در برخی از مناطق، مفروضات به زمان بسیار طولانی برمی گردند در حالی که انواع تحولات جامعه شناختی رخ داده است. میانگین وزن مسافران تمایل به افزایش دارد. وزن چمدان دستی با وسایل جدیدی که معمولاً در داخل هواپیما حمل می شوند مانند رایانه، دوربین، تلفن همراه...
تغییرات لحظه آخری: بارگیری کانتینر در آخرین لحظه یک عمل عملیاتی است که ممکن است به طور قابل توجهی بر وزن و تعادل هواپیما تأثیر بگذارد. اگر بر این اساس به‌روزرسانی نشود، هم وزن هواپیما و هم موقعیت CG محاسبه‌شده نادرست هستند (به درج تغییرات لحظه آخری مراجعه کنید).
سوخت سوزانده شده در حین تاکسی: در واقعیت، تاثیر سوخت سوخته شده برای تاکسی بر روی موقعیت CG بسیار محدود است. سوخت عمدتا از مخازن داخلی تامین می شود. برای مدتی، برخی از افراد در صنعت تصور اشتباهی جدی داشتند، زیرا معتقد بودند سوختی که ابتدا سوخته است سوخت باک پر شده است، یعنی مخزن تریم (برای هواپیماهای مجهز)، که در واقعیت چنین نیست.
در نهایت، اگر محاسبه فرضیات واقعی باشد، موقعیت CG محاسبه شده تا حد امکان تخمین خوبی است. با این حال، برای جبران تعدادی از نادرستی ها، حاشیه های ایمنی لازم است تا اطمینان حاصل شود که CG در طول پرواز در یک پاکت امن باقی می ماند. این حواشی آنهایی هستند که امکان تعریف پوشش عملیاتی را فراهم می کنند.
تغییرات لحظه آخری
بارگیری یک کانتینر در آخرین لحظه، زیرا "جا برای آن وجود دارد" برای یک شرکت هواپیمایی وسوسه انگیز است. محاسبه مجدد وزن و موقعیت CG "در آخرین لحظه" از نظر عملیات برای تاخیری که ایجاد می کند هیچ گزینه ای نیست. با این حال، از نقطه نظر ایمنی، تغییر لحظه آخری نه تنها شامل افزایش وزن، بلکه تغییر در موقعیت CG نیز می شود که باید به دقت در نظر گرفته شود تا از گشت و گذار CG در خارج از پاکت امن در طول پرواز جلوگیری شود. یک مصالحه خوب که امکان تطبیق این دو دیدگاه را فراهم می کند، محاسبه حداکثر تأثیر LMC ها و ادغام آن در محاسبه حاشیه ایمنی است.
نظرات دیوار ها
نخستین نظر را ایجاد نمایید !