[Weight & Balance : 重量と重心位置]
パイロット免許への水先案内人
須永です！
前回は、
重量オーバー時の対処法
についてお話させていただきました。
もしも、
認定された最大離陸重量を
オーバーしてしまった場合は、
オーバーした分の燃料を抜くことが
一番簡単に対処できるということを
覚えていただけましたか？
それから
燃料1ガロンの重さは
6ポンドであることと
使用不可能な燃料と
排出不可能なオイルは
自重に含まれるということも
併せて押さえておきましょう。
今回は、
Moment と CG の計算
についてお話させていただきます。
Moment と CG の計算
では早速、次の例題を解きながら
一緒に考えていきましょう。
与えられた条件は
ITEM WT MOM/1,000
EMPTY WT. 1,350 51.5
FRONT SEATS 380
FUEL 48 GAL.
OIL 8 QT.
・自重 1,350ポンド
・モーメントは1,000で割った値の 51.5 ？？？
なんでモーメントを
1,000で割っているのでしょうか？
× Arm の値が大きい場合
例えば今回は、51,500というような値では
1,000で割って 51.5とした方が
計算しやすいためですね。
そういうケースもある
ということを知っておいてください。
続いて
・前部座席は 380ポンド
・48ガロンの燃料
・8クォートのオイル
(1クォート/quart ＝ 4分の1ガロン)
とここまでが
航空機があなたに与えることができる
条件です。
この条件を頼りに
トータルモーメントと
CGは何インチなのかを求める問題です。
Weight and Balance Chart
そこで新たに
Weight and Balance Chart の
登場です。
これまでは原理を理解するために
公式に当てはめて
重量 × アーム の計算で
モーメントを求めてきました。
ただ一つ一つ計算するのは
大変ですよね。
そこで、
FAA はもう少し簡単に
割り出すことの出来るチャートを
考案しました。
このチャートのおかげで
航空機の製造も
より簡単になったようです。
使い方は、とてもシンプルです。
２つで1組になっているのですが、
まず上段のチャートから
スタートしましょう。
左の縦のラインは
重量表示の目盛りとなっています。
その重量から右に水平移動して
該当するアームに交差したら
そのポイントから真下に下りると
その値がモーメント
という構成になっているんです。
チャートに記載されているアームは
1. パイロットと前部座席の乗客用
2. 燃料用
ここには (1ガロンにつき 6ポンド) の
表記もありますから、
もし忘れてしまったとしても
思い出させてくれますね。
3. 後部座席の乗客用
4. 荷物や子供専用シート用
その他として、
最大120ポンドの重量を
受け入れられるエリアです。
というように分かれています。
このチャートの使用上の注意として
明記されていることは
チャート右サイドの下に
Maximum Usable Fuel
★Standard tanks
★★Long range tanks
とありますが、
最大使用可能の燃料についてです。
標準タンクの場合は、★
長距離仕様のタンクでは、★★
で示す値を使いなさいということです。
それから下の欄に2点ありますね。
- Lines representing adjustable seats show the pilot or passenger center of gravity on adjustable seats positioned for an average occupant, Refer to the loading arrangements diagram for forward and aft limits of occupant CG range.
- Engine Oil:8qt＝15lb at−0.2Moment/1000
１.に関しては、
簡単に言うと前部座席のアームラインは
平均的な重心を示している
ということです。
というのは、前部座席は一般的に
前後にスライド調整できる構造に
なっているためですね。
前部座席の前方と後方限界については、
loading arrangements diagram を
参照することとありますが、
プライベートパイロットの試験では
そこまでの必要はないと思います。
２.エンジンオイル：8 qt は 15ポンドで、
モーメント －0.2 Moment / 1000
ということです。
ちなみにモーメントが
「－（マイナス）」なのは
何でだか分かりますか？
そうですね。
オイル位置が Datum line より
前方にあるということですね。
Note:The empty weight of this airplane does not include the weight of the oil.
で、最後の注意書きに
注：この飛行機の自重には、
オイルの重量は含まれていません。
と謳われています。
では、実際にチャートを使って
作業してみましょう。
まず、
左の縦の重量目盛りの
380ポンドから右に水平に移動して
前部座席のアームに交差したポイントから
真下に進みます。
モーメントの目盛りは
約14.2といったところでしょうか。
次に 48ガロンの燃料についてですが、
燃料アームには既に 48ガロンのポイントに
★★ついて明確になっています。
そこから左に進んで目盛りを読めば
燃料の重量が分かりますし、
真下の目盛りを読めば
モーメントが求められますね。
モーメントは 約13.7でしょうかね。
では、最初の一覧に戻って
得られた値を当てはめてみましょう。
ITEM WT MOM/1,000
EMPTY WT. 1,350 51.5
FRONT SEATS 380 14.2
FUEL (48 × 6) 288 13.7
OIL 8 QT. 15 －0.2
Total 2,033 79.2
燃料のモーメントと重量は
チャートから求めましたが、
重量は、
1ガロン・6ポンドから計算でも
求められますね。
48 × 6 ＝ 288ポンド
総重量 2,033と
トータルモーメント 79.2が
求められました。
続いてもう一つのチャートの登場です。
左の縦の目盛りは重量ですから
今、割り出した
2,033ポンドから右に
水平なラインを引いてしまいましょう。
次に下のモーメントの目盛りから
79.2のポイントを確認して、
そこから真上に縦のラインを引きます。
２つのラインの交点は
赤のエリア (許容範囲内) に
収まっていますね。
この許容範囲を英語では
envelope といいます。
その囲まれた範囲内に
収まったということで、
この条件において
安全に飛行できる
ということになります。
ただ、
ここで一つ注意しなければならないのは、
許容範囲を示す枠が
２つのカテゴリー
(Normal と Utility) に
なっているということです。
Utility は失速やスピン、
60°を超えるバンクのターンなど
曲技飛行を行うカテゴリーを
意味しています。
つまり今回の条件では、
Utility 運用の飛行は
出来ないということです。
もちろん Utility用の航空機であっても
通常の飛行であれば問題ありません。
では、もう一つの求めるべき
CG について考えてみましょう。
こちらは公式で求めましょう。
総モーメントを
総重量で割ればいいんでしたよね。
ただ、今回のモーメントは
予め1,000で割ってある値ですから
正しいインチ換算するには
1,000をかけてあげる必要がありますので
注意してくださいね。
この例題の CG は
38.9インチと割り出すことが出来ました。
思ったよりも簡単でしたよね。
じゃあ、そのままの勢いで
練習問題してみましょう。
練習問題にトライしてみよう！
Q : (Refer to figure) What is the maximum amount of baggage that may be loaded aboard the airplane for the CG to remain within the moment envelope?
A : 105 pounds.
B : 110 pounds.
C : 120 pounds.
(Refer to figure)
：図を参照してください
What is the maximum amount of baggage that may be loaded aboard the airplane
：いくつですか 最大量は 荷物の 積み込まれる 航空機に
for the CG to remain within the moment envelope?
：重心位置が 許容範囲に収まるための
105 pounds.
：105ポンド
110 pounds.
：110ポンド
120 pounds.
：120ポンド
・
・
・
参照図を使っての解答・解説を
「あとがき」の次に記載してあります。
自力で回答してから確認してください。
あとがき
はい。どうでしたか？
新しいチャートに触れたわけですが、
これまでも色々なタイプを
経験してきているので
大きな拒絶反応は無かったことと思います。
ゴールも近いですから
頑張っていきましょう。
ということで、今回は以上となります。
今日も最後まで読んでいただきまして
ありがとうございます！
ではまた！
問題の解答・解説
この問題は
与えられた条件の下で
許容範囲内に CG を収めるための
荷物の最大重量を求めるということです。
まず、条件をまとめてみましょう。
ここで、燃料の重量は30ガロンですから
30 × 6 ＝ 180ポンドは分かりますよね。
オイルも Chart の注意書きから
15ポンドということが分かります。
次に前部座席、後部座席、
燃料のモーメントを
Chart を使って求めてみましょう。
求められた値をまた一覧に埋め込んで
荷物を除いた総重量と
トータルモーメントを書き出しみますよ。
ここまで大丈夫ですか？
次に下段の Chart を見ると
重量とモーメントの最大値は
2,300 と 109.0
ということが分かります。
2,300 － 2,195 ＝ 105
ですので、
重量的には、荷物は 105ポンド
積載可能ですね。
では、荷物のモーメントを
確認してみましょう。
荷物のモーメントは
10.2となりました。
荷物を除くトータルモーメントは
98.4でした。
これに 10.2を加えると
98.4 ＋ 10.2 ＝ 108.6
となり、
限界値の 109.0を下回っているので
105ポンド搭載することは
可能であることが証明されました。
答えの選択肢は
A : 105 pounds.
B : 110 pounds.
C : 120 pounds.
ですから
正解は、A : 105 pounds. です。
お疲れさまでした。
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