7.1 HET CONTROLEREN VAN HET GEWICHT EN HET ZWAARTEPUNT

In het vliegtuighandboek, dat in ieder vliegtuig aanwezig is, staat welk minimum en maximum gewicht voor de vlieger(s) geldt. Voor elke start controleer je de 'weight and balance'. In het vliegtuighandboek staat het minimum en maximum gewicht van het zweefvliegtuig toen het nieuw was. In het meest recente weegrapport lees je hoeveel het minimum gewicht van de vlieger moet zijn en hoeveel het maximum gewicht inclusief de belading mag zijn om binnen de grenzen van de massa en de ligging van het zwaartepunt te mogen vliegen. Op een sticker in de cockpit kun je deze gegevens ook vinden. Een vliegtuig is alleen luchtwaardig als er binnen de grenzen van de massa en de ligging van het zwaartepunt gevlogen wordt. Een te voorlijk zwaartepunt zorgt ervoor dat een uitslag van het hoogteroer naar boven niet voldoende is om het vliegtuig in de lucht te houden. Een te achterlijk zwaartepunt maakt het vliegtuig onbestuurbaar. Het gewicht van de vlieger(s) en hun positie in het vliegtuig, bepaalt in grote mate de ligging van het zwaartepunt van het vliegtuig. 

Waar bevindt zich het zwaartepunt?

Wanneer je een lepel op de rand van je bord laat balanceren, dan zit de rand van het bord bij het zwaartepunt. Doe je vervolgens een suikerklontje in de holte van de lepel dan moet je de lepel in de richting van (b) verschuiven om hem weer in balans te brengen. Pijl b wordt langer en a korter. Het zwaartepunt is naar voren verschoven. In plaats van de lepel te verschuiven kun je ook iets op het uiteinde van de steel van de lepel leggen, want dan is er ook weer een evenwicht van krachten. Wat je op de steel van de lepel legt mag veel lichter zijn dan een suikerklontje, want gewicht maal arm voor het zwaartepunt is gelijk aan gewicht maal arm achter het zwaartepunt.

Wanneer een tweezitter met een neuswiel leeg op het veld staat, rust hij op het hoofdwiel en het staartwiel. Het zwaartepunt bevindt zich vlak achter het hoofdwiel. Zodra de voorste vlieger gaat zitten, zakt het toestel op zijn neuswiel. Het zwaartepunt ligt nu iets voor het hoofdwiel. Hoe zwaarder de vlieger hoe verder het zwaartepunt zich naar voren verplaatst. De instructeur zit bij tweezitters zoals een ASK-21 of een Grob Twin II ongeveer in het zwaartepunt. Zijn gewicht is voor het besturen dan minder van belang, tenminste zolang het toegestane maximum gewicht van het vliegtuig maar niet wordt overschreden. Bij een DG-1001 zit de instructeur zo ver voor het zwaartepunt dat zijn gewicht voor één derde meetelt bij het gewicht van de voorste vlieger.

Bij de eenzitter die je hierboven ziet, bevindt het wiel zich zo ver voor het zwaartepunt dat de staart niet omhoog komt als de vlieger gaat zitten.

Het zwaartepunt van een zweefvliegtuig dient zich binnen bepaalde grenzen van de voorkant van de vleugel te bevinden. Daarom geldt er een minimum en een maximum gewicht voor de voorste vlieger. Ben je te licht (in veel zweefvliegtuigen lichter dan 70 kg), dan is het nodig dat je gewicht met lood aangevuld wordt. Wanneer je te zwaar bent (in sommige zweefvliegtuigen zwaarder dan 110 kg), zit er niets anders op dan eerst af te vallen.

Bij een Grob twin II wordt het zwaartepunt bepaald door de voorste vlieger. De achterste vlieger zit ongeveer in het zwaartepunt. Als hij er wel of niet in zit, dan maakt dat voor de ligging van het zwaartepunt bijna niets uit. Met loodblokken in de neus kan de twin binnen de grenzen van het voorste en achterste zwaartepunt gebracht worden.

Bij een DG-1001 zitten beide vliegers voor het zwaartepunt. Het gewicht voorin moet volgens het handboek minimaal 70 kilo zijn. Het gewicht van de achterste vlieger telt voor 40% mee bij het gewicht van de voorste vlieger. Met lood in de staart kan bij de DG-1001 het zwaartepunt naar achteren gebracht worden en met lood in de neus naar voren.

Gewichts- en zwaartepuntsbepaling

Na elke gewichtsverandering, door bijvoorbeeld een reparatie of modificatie, dient het zweefvliegtuig opnieuw gewogen te worden. In het vliegtuighandboek of in het onderhoudsboek staat beschreven hoe het vliegtuig gewogen moet worden. Meestal wordt het vliegtuig in de vliegstand gewogen, met een weegschaal onder het hoofdwiel en één onder het staartwiel. Bij een ASW28 moet een lat van 1 meter, die scheef oploopt van 0 cm naar 4,9 cm, op de bovenkant romp, vlak voor het stabilo, gelegd worden. Dat is de R.L. (referentielijn). Op die lat plaats je een waterpas en nu kun je de staart op de juiste vlieghoogte brengen.  

De technicus noteert het gewicht bij het hoofdwiel en noemt dat G1, vervolgens noteert hij het gewicht bij de staart en dat noemt hij G2. G1 en G2 vormen samen het leeggewicht van het vliegtuig. 

Om het zwaartepunt (x) van een leeg zweefvliegtuig te bepalen, heb je nog twee gegevens nodig. De afstand van het hoofdwiel tot aan het staartwiel (b) en de afstand van de voorrrand van de vleugel tot aan het hart van het hoofdwiel (a). Zodra ook deze gegevens gemeten zijn kan het zwaartepunt worden bepaald. Je ziet hieronder een stukje van het weegrapport. Een excel sheet waarin je heel gemakkelijk de gegevens voor een weeg&zwaartepuntsrapport kunt invullen en uitrekenen vind je op de site van de CTZ (commissie technische zaken). Zie: http://www.camo.zweefportaal.nl/Vliegtuigen/WB_rapport.zip

Hieronder een stukje uit het zwaartepunt rapport van een ASW28: 

Het zwaartepunt (x) bevindt zich bij dit lege toestel op 60.23 cm achter de voorrand van de vleugel. In het onderhoudsboek van de ASW28 staat dat bij een leeggewicht van 257 kg het zwaartepunt moet liggen tussen 57 cm en 69 cm. De berekende 60,23 cm valt hier binnen.

Zodra de vlieger gaat zitten, verschuift het zwaartepunt een stuk naar voren. In het vliegtuighandboek staat binnen welke grenzen vanaf de voorrand van het vliegtuig het zwaartepunt zich tijdens de vlucht moet bevinden. Aan de hand hiervan kun je berekenen wat het minimum en maximum gewicht van de vlieger moet zijn.

In het vliegtuighandboek van de ASW-28 staat dat het zwaartepunt tijdens het vliegen zich moet bevinden tussen 22,2 cm en 34,5 cm achter de voorrand van de vleugel. Met een inzittende van 74 kg weegt het toestel totaal 331 kg en bevindt het zwaartepunt zich op 34 cm achter het MP (meetpunt). Het meetpunt is de voorrand van de vleugel gemeten bij de eerste wortelrib. Met iemand van 110 kg bevindt het zwaartepunt zich op 22 cm achter de voorrand van de vleugel.

Als je weet hoe dat de inzittende 55 cm voor het meetpunt zit en dat het maximum leeggewicht 257 kg is, dan kun je het minimumgewicht ook op de volgende manier berekenen:

Minimum Gewicht inzittende x  (55 + 34,5) = 257 kg x (60,23-34,5)

Dus inzittende x 89,5 = 257 x 25,73

Minimum Gewicht inzittende = 257 x 25.73  = 74 kg

                                                    89.5

Onthoud: De manier waarop de gewichts- en zwaartepuntsbepaling berekend wordt, hoef je voor het examen niet te kennen. Wat hier paars gekleurd is, dat is geen SPL-examenstof. Dat is theoretische kennis voor de technicus die het weeg&zwaartepunt rapport moet maken. Het wordt hier alleen verteld om je inzicht te geven in wat er gebeurt als je het zwaartepunt verplaatst, bijvoorbeeld door gewichten of water in de staart, of door extra (lood)gewicht voor in de cockpit aan te brengen .  

Plaats rugleuning

Het maakt verschil hoever je de rugleuning in de kist naar voren zet. Een licht persoon die kort is en het stoeltje op de voorste stand heeft, heeft een voorlijker zwaartepunt dan een even licht persoon die lang is met het stoeltje in de achterste stand (of mogelijk met de rugleuning verwijderd om meer ruimte te krijgen). Je moet eigenlijk meten vanaf de plaats waar zich de navel bevindt. Dus met of zonder kussen, wel of geen chute, het stoeltje voorin of achterin het maakt allemaal verschil.

Bij twijfel, bijvoorbeeld bij een lang en licht persoon die zonder rugleuning vliegt, kun je een zwaartepunt weging maken met de inzittende in de kist. Je berekent dan in één keer waar het zwaartepunt zich bevindt met de vlieger in de vlucht.

Neuslastig of staartlastig zwaartepunt

De vliegeigenschappen van een voorlijk (neuslastig) zwaartepunt zijn anders dan van een achterlijk (staartlastig) zwaartepunt.

• Hoe voorlijker het zwaartepunt hoe stabieler de kist. Het zweefvliegtuig zal moeilijk in een vrille raken en heel snel herstellen.
• Hoe achterlijker hoe onstabieler. Het vliegtuig kan gemakkelijker in een vrille worden gebracht.

Bekijk hieronder de afbeelding uit het vlieghandboek van de ASW 28. Wie in deze ASW28 lichter dan 74 kg is, die zou met een zwaartepunt dat verder dan 34,5 cm achter het meetpunt (MP) ligt, gaan vliegen. Dat is niet toegestaan, want dan is het vliegtuig niet bestuurbaar, dus moet met trimgewichten in de neus van het zweefvliegtuig het minimumgewicht binnen de grenzen gebracht worden.

Optimaal zwaartepunt

Hoe voorlijker het zwaartepunt ligt, des te meer moet het hoogteroer, met een uitslag naar boven, de neus op de juiste plaats onder de horizon houden. Zo'n uitslag veroorzaakt extra weerstand. Wedstrijdvliegers vliegen graag met een optimale zwaartepuntsligging. Dat is in de afbeelding hierboven met een donkergroene kleur aangegeven. Door water als ballast in het verticale gedeelte van de staart te doen, kan het zwaartepunt tussen 30 cm en 31 cm achter het meetpunt gebracht worden. Het meetpunt is de voorrand van de vleugel gemeten bij de eerste wortelrib. Bij een ASW28 moet het meetpunt zich volgens het handboek bevinden tussen 22,2 cm en 34,5 cm achter de voorrand van de vleugel, tussen 30 cm en 31 cm bevindt zich het optimale zwaartepunt.

Het plaatsen van gewichten in de neus of in de staart bij een DG1000

Wanneer je in de DG-1000 alleen vliegt, dan vlieg je zonder blokken in de staart. Met blokken in de neus wordt het gewicht in het groene gebied gebracht.

Vlieg je met z'n tweeën en stel dat de voorste vlieger (met chute) 80 kg weegt en de achterste (met chute) 90 kilo, dan worden er 4 blokken achter in de staart geplaatst. Vier blokken is gelijk aan 2 dikke (dubbele) blokken. Je plaatst in dit geval dus 2 dikke blokken. 

Door blokken in de neus of in de staart te doen verschuift ook het optimale (groene) gebied. De ZC NOP heeft zo voor elke hoeveelheid blokken een eenvoudig afleesbaar grafiekje gemaakt dat zo handig is dat de Friese Aero Club dat van hen overgenomen heeft. Dit voorbeeld is hier weergegeven om aan te geven dat een zweefvliegtuig het prettigst vliegt wanneer het zwaartepunt zich in het groene gebied bevindt. Daar dient dus naar gestreefd te worden. 

Vliegen met waterballast in de vleugels

De ASW28 kan met water in de vleugels vliegen. Het vliegtuig mag maximaal 525 kg wegen. In het handboek staat een tabel hoeveel water je met welk eigen gewicht mee mag nemen.

Een ASW28 kan maximaal 210 liter water tanken. Een vlieger van 75 kg in een ASW28 met een leeggewicht van 256,4 kg, mag maximaal 190 liter water meenemen. Je kunt hier ook aflezen dat een vlieger van 105 kg maximaal 160 liter water mee mag nemen.  

Overgewicht

Fabrikanten van zweefvliegtuigen proberen zweefvliegtuigen te maken die voldoende sterk zijn en toch zo licht mogelijk. Er is een balans gevonden tussen zo licht mogelijk en voldoende sterk. Voordat een vliegtuig een type certificaat krijgt wordt de sterkte getest.

Vliegen boven het maximaal toegestane gewicht veroorzaakt krachten op het vliegtuig waarvoor het niet ontworpen is en waar het vliegtuig niet op getest is. 

Een te groot gewicht heeft een negatieve invloed op de prestaties van het vliegtuig. De kist:

1. komt in de start later los;
2. klimt tijdens de start en in de thermiek minder snel;
3. overtrekt eerder; 
4. is moeilijker bestuurbaar;
5. heeft een hogere landingssnelheid nodig dan het handboek en de gele driehoek aangeven;
6. oefent in de landing grotere krachten uit op de constructie met mogelijk te grote krachten op het hoofdwiel

Vliegen binnen het maximale gewicht, maar buiten het toegestane voorste zwaartepunt, heeft tot gevolg dat het vliegtuig moeilijk- of onbestuurbaar wordt.  Een tweezitter met een voorste passagier die zwaarder is dan het toegestane gewicht is moeilijker bestuurbaar. Vooral bij de start en de landing. Het lukt vaak niet om netjes met 85 km/h te thermieken. Zelfs niet met een volledig naar achteren getrokken stuurknuppel. Het zweefvliegtuig kan niet goed getrimd worden en bij het landen kan het te hard aan dek komen omdat niet normaal afgerond en afgevangen kan worden.

Ondergewicht van de vlieger 

Een vlieger die te licht is en vergeet om voldoende lood mee te nemen, die vliegt buiten de toegestane ligging van het achterste zwaartepunt. Het vliegtuig kan gemakkelijk in een vrille komen en kan er moeilijker uitgehaald worden. Vliegen met een te achterlijk zwaartepunt leidt tot een crash.

Samengevat:

1. Zorg er voor de vlucht voor dat je binnen de gewichts- en zwaartepuntsgrenzen vliegt.
2. Streef naar het optimale zwaartepunt, dus dat het zwaartepunt zich in het Bereich bester Flugleistung bevindt (zie vlieghandboek).
3. Houd rekening met de vliegeigenschappen van een voorlijk- of achterlijk zwaartepunt.
4. Maak de eerste vluchten op een nieuw zweefvliegtuigtype met een iets voorlijker zwaartepunt, dus niet met het minimum gewicht, maar gewoon iets extra lood meenemen, zodat het vliegtuig stabieler vliegt.