Fazer um correto balanceamento permite equilibrar as forças que atuam sobre o seu avião e garante mais segurança de voo
Por Jorge Filipe Almeida Barros Publicado em 14/07/2014, às 00h00 - Atualizado em 20/02/2023, às 09h00
É comum encontrar rodas de pilotos da aviação geral imersas em conversas barulhentas. Os temas são tão variados quanto animados. Nessas ocasiões, a velocidade das máquinas é um assunto recorrente.
Se aviões foram feitos para chegar rápido, nada mais natural que discutir o quão veloz cada um é. Não raro, alguns confundem IAS com TAS e GS. Outros falam de milhas terrestres em vez de náuticas. Mas, apesar de tudo, parece ser um esporte bem aceito comparar modelos e seus desempenhos.
A rapidez de fluir no ar não depende tão somente do projeto da máquina, mas, também, de alguns fatores operacionais. O voo à baixa altura, por exemplo, tende a ser mais lento, uma vez que a densidade do ar cria maior arrasto induzido. Quanto mais alto, menos moléculas há na atmosfera e o avião flui mais livre. Esse fenômeno é eventualmente confundido com outro fator que também influencia: a variação de potência do motor.
Com menos moléculas de ar, os motores sem compressão na admissão tendem a perder força nas altitudes e deixam de puxar a máquina com energia. Os gráficos de desempenhos de uma aeronave turboalimentada indicam que mais alto é mais rápido.
Há outro fator, cuja importância está muito relacionada com a segurança de voo, mas influencia sobremaneira na velocidade. É a distribuição de pesos no interior da aeronave. Cargas fora da posição correta obrigam o piloto a defletir o profundor para compensar tendências de nariz ou cauda pesados. A deflexão aumenta a área frontal de arrasto e faz cair a velocidade.
Imagine uma luminária, com várias lâmpadas distribuídas em círculo, pendurada no teto por um único fio. A peça permanece nivelada se o peso total estiver bem distribuído. Se uma lâmpada for retirada, o conjunto pende para o lado oposto. Agora, imagine um grande avião de passageiros, com a ocupação pela metade. Se todos os passageiros resolverem sentar-se nas primeiras fileiras, deixando a metade do fundo vazia, talvez o avião não consiga sequer decolar.
Aliás, é importante lembrar que uma das tarefas dos comissários é mantê-los calmos em seus lugares, evitando grandes deslocamentos internos. Para compreender melhor o balanceamento estático, vamos entender o significado de duas localizações importantes:
A sustentação das asas está concentrada no CA. Mas a fuselagem pode também ter formato aerodinâmico e seu próprio CA, tanto quanto bagageiros externos ou antenas grandes. A combinação dos CA, de cada superfície aerodinâmica, consideradas as asas e restante da fuselagem, define o CP.
Portanto, é no CP que o “dedo invisível” da sustentação atua na aeronave, como um todo. Ele se comporta como o ponto de apoio de uma gangorra. Se os pesos não forem iguais, um dos lados sobe e o outro desce.
O efeito gangorra ajuda a entender o segundo ponto de cálculo do balanceamento de uma aeronave: o centro de gravidade (CG). É nele que os pesos das partes da aeronave e da carga se concentram. E é onde o fio do abajur pendurado no teto deveria estar preso.
CG e CP permanecerão atuando em algum ponto ao longo do eixo longitudinal da aeronave. No entanto, raramente estão localizados na mesma posição.
Num projeto tradicional de aeronave civil, o CG precisa estar sempre à frente do CP. A distância entre eles gera um momento de variação de arfagem. O nariz pode subir ou descer diante da diferença de atuação das forças, que no CP é de sustentação (para cima) e no CG é peso (para baixo). Cabe ao piloto, ou piloto automático, aplicar uma correta deflexão do profundor para manter a estabilidade.
A distância entre CP e CG não se mantém igual. Se o CP é fixo, o CG passeia ao longo do eixo longitudinal. Esse passeio é previsto nos cálculos de engenharia e acontece pelos diferentes arranjos que o piloto aplica, na distribuição de pesos, no interior da aeronave. Se um passageiro vier ao seu lado no banco da frente, o CG estará adiantado. Se resolver viajar no banco de trás, o CG corre em direção à cauda.
O posicionamento dos tanques de combustível é fator crítico no projeto da aeronave. Como insumo consumível, o esvaziamento dos tanques pode gerar um passeio indesejável do CG e colocar a estabilidade em risco. Por isso o projeto da aeronave deve evitar tanques suplementares instalados longe do CG, como nos bagageiros ou cones de cauda.
Quando a aeronave sofre um estol, as forças aerodinâmicas se reduzem ou desaparecem do CP. A gravidade continua a atuar no CG e a aeronave desce bruscamente. Nesse momento, o nariz deve apontar para baixo, para que o deslocamento vertical provoque o retorno do fluxo de ar nas asas e a sustentação, reequilibrando a aeronave. Para isso, o CG deve permanecer à frente do CP. Se for ao contrário, a aeronave jamais irá se recuperar do estol.
O deslocamento do CG para uma posição posterior ao CP é sempre temido por todos. E pode ser provocado por deslocamentos imprevistos de cargas dentro de aviões ou distribuição de peso errada. Vários acidentes já ocorreram por causa disso.
Em 1987, um C-130 Hércules da FAB se acidentou ao decolar da ilha de Fernando de Noronha à noite, quando a amarração da carga não suportou o ângulo de arfagem aplicado na subida. A carga se soltou, correu para a parte traseira da aeronave e levou o CG para trás do CP. O estol foi irrecuperável.
Em abril de 2013, um acidente também ocorreu com um Boeing 747 da National Airlines que decolava do aeroporto de Bagram, no Afeganistão, para o aeroporto de Al Maktoum, em Dubai.
Os primeiros relatórios levantaram a hipótese de que sua carga de veículos militares tenha se soltado durante a subida e atingido a parte traseira interna da aeronave, deslocando o CG muito além do passeio previsto. O efeito causou um estol profundo e foi informado pelo rádio por um tripulante, antes do impacto com o solo.
O deslocamento do CP pode também gerar problemas. Ainda que sua posição seja rígida, a alteração do formato da fuselagem ou das asas pode fazer o CP também se deslocar. Imagine um avião sofrendo formação de gelo. Além de ficar mais pesado, o formato aerodinâmico se altera. A partir desse momento, o avião é outro e ninguém saberá prever sua reação. Ou se colidir com uma ave, que faça deformar alguma asa. Altera-se também o efeito aerodinâmico e o CP. Em aeronaves militares, a alteração do CP pode ser obtida por meio de variação de ângulo de enflexamento das asas. O caça F-14 Tomcat é um exemplo que muda totalmente a teoria aplicada a aviões de geometria não variável.
Nos processos de certificação de aeronaves civis o fabricante deve apresentar os cálculos de balanceamento para serem verificados. Se aprovados, passam a constar da documentação obrigatória da aeronave. Cada unidade produzida deve ser pesada e a informação constar de uma ficha de peso e balanceamento. Ao longo da vida, a cada modificação que altere o peso, como uma pintura nova, modificação de equipamentos a bordo ou alteração da fuselagem, uma nova ficha deve ser produzida.
Para quem pilota, é importante entender como se calcula o balanceamento de sua aeronave. Se bem realizado, a aeronave voa mais rápido, consome menos e, diante de uma situação de estol, a recuperação será mais fácil. Veja a seguir quatro passos para se calcular o balanceamento:
(Momento total: 597,4 ÷ Peso total: 4149 lbs) x 1000 = 143,98 pol. do Datum