weight and balance

نویسنده : محمد هوشیار 

آیا تا به حال فکر کرده‌ای که چرا حتی چند کیلوگرم بار اضافی یا جابجایی چند صندلی در یک هواپیما می‌تواند بر ایمنی پرواز تأثیر بگذارد؟

پاسخ این سؤال در مبحثی نهفته است که آن را Weight and Balance یا به عبارتی Rate and Balance می‌نامند.

 مقدمه:

در دنیای هوانوردی، هیچ تصمیمی بدون دلیل گرفته نمی‌شود. هر پرواز قبل از برخاستن، نیازمند محاسبات دقیق است تا اطمینان حاصل شود که وزن کلی هواپیما (Total Weight) و تعادل آن (Balance) در محدوده‌ی مجاز سازنده (Manufacturer Limitations) قرار دارد. این کار تنها برای عملکرد بهتر نیست، بلکه مستقیماً با ایمنی پرواز (Flight Safety) در ارتباط است.

 تعریف Rate and Balance:

اصطلاح Weight and Balance به فرآیند بررسی و محاسبه‌ی وزن کل هواپیما و موقعیت مرکز ثقل آن (Center of Gravity یا CG) گفته می‌شود.

به طور ساده، وزن نشان‌دهنده‌ی مقدار باری است که هواپیما حمل می‌کند، و Balance به چگونگی توزیع آن وزن در طول هواپیما اشاره دارد.

اگر این تعادل رعایت نشود، حتی قوی‌ترین موتور و ماهرترین خلبان هم نمی‌توانند پرواز ایمنی انجام دهند.

 اهمیت وزن در پرواز:

هر هواپیما دارای سه وزن اصلی است:

1. Empty Weight – وزن هواپیما بدون سرنشین و بار، ولی شامل سوخت باقیمانده‌ی غیرقابل استفاده و تجهیزات ثابت است.

2. Useful Load – تفاوت بین وزن خالی و حداکثر وزن مجاز برخاست (Maximum Takeoff Weight).

3. Maximum Takeoff Weight (MTOW) – حداکثر وزنی که هواپیما اجازه دارد هنگام برخاستن داشته باشد.

اگر وزن هواپیما از حد مجاز بیشتر شود، طول باند مورد نیاز برای برخاست افزایش می‌یابد، نرخ اوج‌گیری (Rate of Climb) کاهش می‌یابد و موتور فشار زیادی را تحمل می‌کند. در نتیجه، حتی در شرایط مطلوب جوی، احتمال بروز خطر بالا می‌رود.

 تعادل (Balance) و نقش مرکز ثقل:

Balance به معنای توزیع صحیح وزن در طول محور طولی هواپیما است. نقطه‌ی اصلی برای سنجش تعادل، همان Center of Gravity (CG) یا مرکز ثقل است.

مرکز ثقل نقطه‌ای است که در آن، وزن کل هواپیما به طور مساوی در دو طرف توزیع می‌شود.

اگر CG بیش از حد به جلو (Forward CG) باشد:

دم هواپیما سنگین نمی‌شود اما دماغه سنگین می‌شود 

کنترل در هنگام برخاست (Takeoff) سخت‌تر می‌شود.

سرعت و نرخ اوج‌گیری کاهش می‌یابد.

اگر CG بیش از حد به عقب (Aft CG) باشد:

دم هواپیما سبک می‌شود.

کنترل در هنگام فرود و استال (Stall Recovery) دشوارتر می‌شود.

احتمال از دست دادن کنترل (Loss of Control) بالا می‌رود.

بنابراین، خلبان باید همیشه مطمئن شود که CG در محدوده‌ی مجاز تعیین‌شده در دفترچه‌ی پرواز (Pilot Operating Handbook – POH) قرار دارد.

 محاسبه‌ی Weight and Balance:

برای انجام این محاسبه از فرمول زیر استفاده می‌شود:

> Moment = Weight × Arm

در اینجا:

Weight = وزن هر بخش (مثلاً سرنشین، بار یا سوخت(

Arm = فاصله‌ی آن بخش از نقطه‌ی مرجع (Datum Line)

Moment = حاصل‌ضرب وزن در بازو، که به ما کمک می‌کند CG کل هواپیما را بیابیم.

در نهایت برای به‌دست‌آوردن مرکز ثقل:

> CG = Total Moment ÷ Total Weight

این محاسبات معمولاً توسط نرم‌افزارهای مخصوص یا جدول‌های موجود در Flight Manual انجام می‌شود، اما در مراحل آموزشی خلبانی، دانشجو باید بتواند آنها را دستی محاسبه کند تا درک درستی از عملکرد هواپیما داشته باشد.

 تأثیر وزن و تعادل بر عملکرد پرواز:

وزن و تعادل مستقیماً بر موارد زیر تأثیر می‌گذارند:

1. Takeoff Distance – با افزایش وزن، فاصله‌ی مورد نیاز برای برخاست بیشتر می‌شود.

2. Climb Performance – هواپیمای سنگین‌تر کندتر اوج می‌گیرد.

3. Cruise Speed & Fuel Burn – وزن زیاد باعث مصرف سوخت بیشتر می‌شود.

4. Landing Distance – هواپیمای سنگین‌تر در فرود نیاز به باند طولانی‌تر دارد.

5. Control Stability – توزیع نامناسب وزن می‌تواند تعادل طولی و عرضی هواپیما را بر هم بزند.

بنابراین در هر پرواز، خلبان باید پیش از پرواز با محاسبه‌ی دقیق Weight and Balance، مطمئن شود که هواپیما در محدوده‌ی ایمن و کارآمد عمل می‌کند.

 پیامدهای نادیده‌گرفتن Rate and Balance:

در تاریخ هوانوردی، حوادث متعددی به دلیل محاسبه‌ی نادرست وزن و تعادل رخ داده است.

برای مثال، در برخی پروازهای باربری، بار بیش از حد در قسمت عقب قرار داده شده و منجر به Aft CG شده است؛ نتیجه، از دست رفتن کنترل در مرحله‌ی برخاست (Takeoff Phase) بوده است.

در هواپیماهای مسافربری نیز جابجایی مسافران یا سوخت بیش از حد در یک بال می‌تواند موجب عدم تعادل شود.

 نقش خلبان در مدیریت Weight and Balance:

یکی از مسئولیت‌های اصلی هر خلبان، Preflight Planning یا برنامه‌ریزی قبل از پرواز است. در این مرحله، خلبان باید:

وزن خدمه، مسافران، بار و سوخت را محاسبه کند.

CG نهایی را مشخص نماید.

در صورت لزوم، Load Adjustment انجام دهد (مثلاً جابجایی بار یا کاهش سوخت).

این محاسبات ساده به نظر می‌رسند، اما کوچک‌ترین اشتباه می‌تواند تأثیری بزرگ بر ایمنی پرواز داشته باشد.

 نتیجه‌گیری:

مبحث Weight and Balance تنها یک محاسبه‌ی ریاضی نیست؛ بلکه نوعی تفکر ایمنی (Safety Mindset) برای خلبان است.

درک این مفهوم به خلبان می‌آموزد که هر گرم بار، هر لیتر سوخت، و هر تغییر در موقعیت مسافران بر پایداری پرواز تأثیر دارد.

هواپیما زمانی بهترین عملکرد را دارد که وزن و مرکز ثقل آن در محدوده‌ی تعیین‌شده قرار گیرد.

به زبان ساده، رعایت Rate and Balance یعنی احترام به قوانین فیزیک در آسمان.

و همان‌طور که خلبانان می‌گویند:

> “A good flight starts with a good balance.”