Na ścieżce do licencji ATPL - wyważenie samolotu

istotne

Mając za sobą podstawowy etap szkolenia lotniczego i planując dalszą ścieżkę rozwoju w tym zakresie warto przyjrzeć się zagadnieniom jakie będą towarzyszyły nam w przyszłości. Jednym z nowych przedmiotów jakie pojawią się na kursie teoretycznym do licencji ATPL (Airline Transport Pilot Licence) jest wyważenie samolotu.

Pojęcie to, które do tej pory głównie oznaczało dla nas operowanie pokrętłem trymera celem zminimalizowania siły, jakiej musieliśmy używać do utrzymywania samolotu w locie poziomym, teraz znacznie się rozszerzy. Chcąc latać zawodowo dla linii lotniczych, musimy opanować szybkie poruszanie się w tym zakresie wiedzy i przyswoić nowe dla nas kwestie rozsadzenia pasażerów na pokładzie, rozmieszczenia ładunku, a także określenia mas samolotu w poszczególnych fazach lotu.
Dokumentem określającym rzeczywisty załadunek samolotu oraz położenie środka ciężkości, jest arkusz załadunku i wyważenia (z ang. loadsheet).

Loadsheet na lotniskach komunikacyjnych zwykle wykonuje agent handlingowy w specjalnym systemie komputerowym, jednak w przypadku jego braku lub awarii musimy być przygotowani do wykonania tej pracy manualnie. Ważna jest przemyślana koncepcja dystrybucji ładunku po bagażnikach, oraz rozsadzenia pasażerów w poszczególnych sekcjach pokładowych. Arkusz wyważenia podzielony jest na dwie równie ważne części. Lewa strona jest uniwersalna dla większości samolotów i ma charakter obliczeniowy. Na podstawie danych „spływających” do nas przed rejsem obliczamy masy samolotu, dostępny udźwig i ograniczenia wagowe. Po prawej znajduje się trimsheet - graficzny wykres wyważenia samolotu (przypisany tylko i wyłącznie do jednego typu statku powietrznego np. A320, a nawet i konkretnego egzemplarza w zależności od układu kabiny), gdzie na podstawie tych samych danych i ich odpowiedniego przeliczenia wyznaczamy środek ciężkości.

Co to jest wyważenie samolotu

Jest to określenie położenia środka jego ciężkości (z ang. Centre Of Gravity-COG) po jego załadowaniu. Punkt ten musi się znajdować w ściśle określonym, dopuszczalnym obszarze, zdefiniowanym przez producenta samolotu. Wykonanie lotu ze środkiem ciężkości położonym poza tym obszarem jest zabronione. Właściwe załadowanie i wyważenie samolotu jest jednym z podstawowych czynników warunkujących prawidłową eksploatacje samolotu oraz bezpieczne (i ekonomiczne) wykonywanie lotów. Loadsheet na każdy odcinek lotu sporządzany jest w czterech egzemplarzach. Kolor biały (oryginał) dla kapitana, żółty dla załogi pokładowej, zielony dla osoby sporządzającej ten dokument, a niebieski dla służb finansowych. W większości portów lotniczych dokument ten jest produktem systemu komputerowego Departure Control System (DCS) i posiada standardowy format zgodny z procedurą IATA AHM 517.

Do obliczeń związanych z przygotowaniem arkusza załadunku i wyważenia samolotu dla wszystkich operacji lotniczych obowiązują standardowe masy załogi, pasażerów, cateringu oraz rzeczywiste: bagażu, cargo i poczty.

Standardowe masy załogi przedstawiają się następująco:

personel latający (kokpit) 85 kg;
personel pokładowy 75 kg;

Standardowe masy pasażerów:

mężczyzna 84 kg. (oznaczenie MR);
kobieta 84 kg (MRS);
dziecko (do 12 roku życia) 35 kg (CHD);
niemowlę (do 2 roku życia) 0 kg (INF);

W przypadku czarterów wakacyjnych ze względu na specyfikę tego rodzaju przewozu stosuje się inne masy (wynika to z faktu m.in. zabierania mniejszej ilości bagażu i ubrań na wycieczkę do „ciepłych” krajów):

MR 76 kg;
MRS 76 kg:
CHD 35 kg
INF 0kg.

Standardowy ciężar pasażera obejmuje również ciężar bagażu kabinowego 6 kg.

W szczególnych przypadkach po stwierdzeniu, iż naszym rejsem leci statystycznie ponad 23% kobiet (w stosunku do ogółu pasażerów) możemy do obliczeń zmienić masy pasażerskie na masy alternatywne, które wynoszą odpowiednio na rejsach zwykłych:

MR 88 kg;
MRS 70 kg;
masy CHD i INF pozostają bez zmian;

Na charterach wakacyjnych po stwierdzeniu, iż na pokładzie jest co najmniej 50 % kobiet:

MR 83kg;
MRS 69 kg;

Wszystkie ciężary używane w obliczeniach wyrażone są w kilogramach. Analizując powyższe dane możemy zaobserwować, iż mając na pokładzie np. 150 pasażerów po dokonaniu operacji zmiany mas możemy uzyskać dodatkowe kilkaset kilogramów dostępnego udźwigu na dodatkowy ładunek lub paliwo.

Podstawowe pojęcia, które musimy rozpoznawać w przypadku części matematycznej loadsheetu to:

- MZFW (Maximum Zero Fuel Weight) jest to maksymalny ciężar konstrukcyjny załadowanego samolotu bez paliwa. Ciężar ten wynika z wytrzymałości konstrukcji samolotu. Im bardziej załadowany jest kadłub samolotu tym większy powstaje moment gnący i tym większe występują naprężenia w skrzydle samolotu. Przeciążenie kadłuba powyżej pewnej granicznej wartości przy pustych zbiornikach paliwowych prowadzi do zniszczenia konstrukcji samolotu. Graniczną wartością jest maksymalny ciężar samolotu przy paliwie zerowym. MZFW nie podlega ograniczeniom ze względów operacyjnych.

- MTOW (Maximum Take-Off Weight) jest to maksymalny ciężar do startu w momencie rozpoczęcia rozbiegu po pasie startowym. Ciężar ten posiada ograniczenia konstrukcyjne podane przez producenta samolotu lub też operacyjne (uwzględniający ograniczenia operacyjne). Producent samolotu określa maksymalną wartość do startu niezależnie od warunków operacyjnych. Na rzeczywistą wartość MTOW wpływają następujące czynniki:

parametry lotniska (długość pasa startowego, jego nachylenie oraz nawierzchnia), wysokość na poziomem morza, przeszkody na ścieżce wznoszenia;
warunki atmosferyczne (temperatura, opady atmosferyczne, prędkość wiatru);
wymogi hałasowe;

MLAW (Maximum Landing Weight) jest to maksymalny ciężar do lądowania obliczany na moment zetknięcia się kół samolotu z nawierzchnia pasa startowego. Podzielony jest na konstrukcyjny (podany przez producenta samolotu) oraz operacyjny (uwzględniający ograniczenia operacyjne). Wartość MLAW analogicznie jak wartość MTOW może ulec ograniczeniom ze względu na czynniki operacyjne wymienione powyżej.

Pozostałe pojęcia których znajomość jest wymagana przy wykonywaniu arkuszu wyważenia:

- BW (Basic Weight) jest to ciężar wyjściowy pustego samolotu ze stałym wyposażeniem technicznym, zerowym paliwem, płynami w instalacjach oraz wyposażeniem kabin pasażerskich odpowiadającym danej wersji samolotu;

- DOW (Dry Operating Weight) suchy ciężar operacyjny samolotu obejmujący następujące ciężary: basic weight, załogi, bagażu załogi, pantry (catering wraz z osprzętem), wyposażenia technicznego (EIC) oraz ewentualnie balastu;

- TOF (Take-Off Fuel) jest ilość paliwa w zbiornikach w momencie rozpoczynania rozbiegu po pasie startowym. Paliwo do startu nie obejmuje paliwa na kołowanie;

- TF (Trip Fuel) jest to ilość paliwa niezbędna na przelot, liczona od momentu startu do momentu lądowania w porcie docelowym;

- TXF (Taxi Fuel) jest to ilość paliwa niezbędna do kołowania;

- OW (Operating Weight) jest to suma suchego ciężaru operacyjnego (DOW) i paliwa do startu (TOF);

- TTL (Total Traffic Load) ciężar handlowy obejmujący łączne ciężary pasażerów, bagażu, cargo oraz poczty;

Natomiast przy określaniu położenia COG wymagana jest od nas wiedza z zakresie następujących pojęć:

- BI (Basic Index) czyli położenie środka ciężkości określona podczas ważenia, czyli ustalania tz. Basic Weight, czyli masy pustego samolotu. Jest to indeks wyjściowy od którego rozpoczynamy dalsze obliczenia;

- DOI (Dry Operating Index) jest to indeks zdefiniowany dla samolotu uwzględniający standardową załogę na pokładzie oraz ciężar i rozmieszczenie cateringu.

Na podstawie wyników ważenia samolotu określa się zarówno ciężary samolotu, jak również wyważenie wyjściowe zdefiniowane w indeksach.

Index jest jednostką niemianowana ustanowioną do liczbowego wyrażenia punktu ciężkości. Po zważeniu samolot ma określony wyjściowy środek ciężkości np. 39 indeksów. Załadowanie przednich bagażników i rozsadzenie pasażerów w przedniej sekcji pokładu wpływa na moment indeksowy (-) czyli od bazowego indeksu odejmujemy jego wartości w przeliczeniu z kg. (właściwe tabele przeliczeniowe znajdują się na odwrocie loadsheetu), a z kolei ciężar umieszczony w tylnej części samolotu powoduje sumowanie się indeksów (moment indeksowy +). Finalnie liczy się suma wszystkich indeksów dodanych lub odjętych od indeksu wyjściowego. Przykładowo 300 kg ładunku w przednim bagażniku nr 2 samolotu B737-500 odpowiada wartości -2 indeksów, natomiast 1500 kg w tylnim bagażniku nr 3 +7 indeksów.

Zatem możemy obliczyć, iż w takim przypadku środek ciężkości przesunął się do tyłu o 5 indeksów i będzie wynosił 44 (39 indeks wyjściowy + 5 suma załadowania = 44 aktualne wyważenie). Podobna zasada panuje przy rozsadzeniu pasażerów z tym, że środkowa sekcja w większości samolotów jest neutralna i nie wpływa na zmianę środka ciężkości. Zakres dostępny do wyważenia jest zależny od masy samolotu. Im samolot jest cięższy tym mamy większe pole manewru jeżeli chodzi o zakres indeksów. Np. B737-500 ważący do startu 35000 kg. posiada zakres wyważenia od 29 (z przodu) do 55 indeksów (z tyłu), natomiast przy maksymalnej masie do startu 52389 kg zakres ten rozszerza się do wartości od 24 do 66 indeksów. Oznacza, iż na powyższych skalach obliczony środek ciężkości musi się znaleźć pomiędzy tymi wartościami.

Procedura LMC (last minute change)

Korektę w ostatniej chwili wprowadza się, jeżeli po przygotowaniu loadsheetu nastąpi zmiana załadowania samolotu. Zmiany te mogą dotyczyć ilości i rozsadzenia pasażerów na pokładzie, a także ciężaru i rozmieszczania ładunku w bagażnikach. Wprowadzenie korekty LMC jest dopuszczalne pod warunkiem iż zmiana ta nie powoduje przekroczenia dostępnego udźwigu, maksymalnych wartości ZFW, TOW i LAW, nie zostaje przekroczona maksymalna ładowność sektorów/bagażników, oraz położenie środka ciężkości pozostaje w dopuszczalnym zakresie. Zabronione jest wprowadzanie zmian paliwa w ramach LMC.

Położenia środka ciężkości jest istotnym elementem wpływającym na zużycie paliwa

Samolot posiadający tylne wyważenie zużywa mniej paliwa w czasie lotu. W jednostkowym przypadku nie są to może specjalnie duże wartości, ale mnożąc to przez tysiące operacji lotniczych taka procedura może przynieść linii lotniczej wymierne oszczędności. Drugim elementem wpływającym na ten czynnik jest masa samolotu. W praktyce trudno jest ściśle przewidzieć dokładny jego ciężar w momencie gdy zamawiany jest plan lotu (częste zmiany ładunku i liczby pasażerów), dlatego rzeczywisty zawsze różni się od wartości założonej. Przy niewielkich zmianach ciężaru nie oblicza się na nowo planu lotu, a jedynie szacuje się zmianę zużycia paliwa.

Błędem jest próba zrobienia loadsheetu na arkuszu innego statku powietrznego. Nawet w obrębie tego samego typu samoloty potrafią znacznie się od siebie różnić, gdyż często należały wcześniej do różnych linii lotniczych, które modernizowały je w zależności od własnych potrzeb, w związku z czym mają one różne charakterystyki i różne graniczne wartości wyważenia. Zaleca się bezwzględnie wyważać dokładnie na arkuszach należących do konkretnego samolotu. Pamiętajmy również, iż od prawidłowego wyliczenia masy samolotu zależy ustalenie wymaganej długości drogi startowej.

Zasadniczą trudnością przy wypełnianiu loadsheetu jest fakt, iż dopiero w ostatniej chwili poznajemy końcowe wartości wagowe ładunku i ilości pasażerów, a od tej wiedzy zależy m.in. decyzja ile możemy zatankować paliwa ponad wyznaczone w planie lotu minimum. W małym lotnictwie nie jest to takie skomplikowane, gdyż posiadamy dokładną wiedzę ile osób z nami leci i jaki bagaż ze sobą zabieramy. Warto jednak skrupulatnie i każdorazowo wypełniać arkusze wyważenia nawet dla małych samolotów na których zdobywamy kolejne szlify do upragnionej licencji, bowiem z pewnością zaprocentuje to lepszym opanowaniem tej wiedzy w przyszłości.

Marcin Ziółek