7.1 HET CONTROLEREN VAN HET GEWICHT EN HET ZWAARTEPUNT

7.1.1. Inleiding

In het vliegtuighandboek, dat in ieder vliegtuig aanwezig is, staat welk minimum en maximum gewicht voor de pilo(o)t(en) 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 piloot 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. Als het  zwaartepunt te ver naar voor ligt, zal een uitslag van het hoogteroer naar boven niet voldoende zijn om het vliegtuig in de lucht te houden. Een te ver naar achter liggend zwaartepunt maakt het vliegtuig onbestuurbaar. Het gewicht van de pilo(o)t(en) bepaalt in grote mate de ligging van het zwaartepunt van het vliegtuig. 

7.1.2 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 piloot gaat zitten, zakt het toestel op zijn neuswiel. Het zwaartepunt ligt nu iets voor het hoofdwiel. Hoe zwaarder de piloot 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 piloot.

Bij de eenzitter die je hierboven ziet, bevindt het wiel zich zo ver voor het zwaartepunt dat de staart niet omhoog komt als de piloot 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 piloot. 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 piloot. De achterste piloot 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 piloten voor het zwaartepunt. Het gewicht voorin moet volgens het handboek minimaal 70 kilo zijn. Het gewicht van de achterste piloot telt voor één derde mee bij het gewicht van de voorste piloot. Met lood in de staart kan bij de DG-1001 het zwaartepunt naar achteren gebracht worden en met lood in de neus naar voren.

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 zwaartepunt dat meer naar voor ligt 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 piloot in de vlucht. Of je kunt een extra gewicht in de neus plaatsen, zodat je zeker in de toegelaten zone zit. 

7.1.3 Massa of gewicht van het zweeftoestel

De maximale belading van het zweefvliegtuig wordt beperkt door 3 voorwaarden:

Maximale Toegelaten Massa: maximaal gewicht van het toestel , inclusief piloot, parachute, bagage, water en desgevallend benzine en motor.

Maximaal Toegelaten Massa zonder waterballast. Idem als hierboven, doch zonder waterballast.

Maximaal Toegelaten Massa van de niet-dragende delen: maximaal gewicht van het toestel, exclusief de vleugels, maar wel inbegrepen piloot, parachute, bagage en desgevallend motor en benzine, voor zover de tank zich in de romp bevindt. (Dikwijls wordt het water dat je in de staart meeneemt  niet meegerekend omdat dit dient om het zwaartepunt te verplaatsen). Dit is eigenlijk de maximale massa die de hoofdligger van de vleugel kan dragen. Meestal wordt de waterballast in de vleugels meegenomen. Deze geeft dan (bijna) geen extra belasting op de vleugelligger. Heel dikwijls verschilt deze maximale massa van de maximale toegelaten massa verminderd met de massa van de vleugels! De toegelaten massa van de piloot (incl. parachute en bagage) ligt dan lager dan waarvoor het vliegtuigtype oorspronkelijk voor gecertificeerd is.

Bvb.: max massa piloot 110 kg in oorspronkelijke certificering, maar maximum toegelaten voor specifiek vliegtuig is 86 kg. it moet duidelijk vermeld zijn op het massakenplaatje (placard) in de cockpit.

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 piloot 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 piloot van 105 kg maximaal 160 liter water mee mag nemen.  

Overgewicht

Fabrikanten van zweefvliegtuigen proberen zweefvliegtuigen te maken die toch 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:

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

7.1.4 Gewichts- en zwaartepuntsbepaling

De manier waarop de gewichts- en zwaartepuntsbepaling berekend wordt, hoef je voor het examen niet te kennen. Wat hier paars gekleurd is, is geen LAPL(S)-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. Als je echter je persoonlijke prestaties wil optimalisering is dit echter wel nuttig.

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 referentielijn, in dit geval de voorrrand van de vleugel t.h.v. de velugelaansluiting met de romp, 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.

Ligging van het zwaartepunt t.o.v. de referentielijn is dan

Meestal wordt de zwever gewogen, zonder de piloot, zonder parachute, maar wel met alle instrumenten en batterijen aan boord. De constructeur geeft dan een bereik waarbinnen zowel leeggewicht als overeenkomend zwaartepunt dienen te liggen.

Ook geeft de constructeur een diagram voor gewicht en zwaartepunt van het toestel aan in beladen toestand.

7.1.5 Neuslastig of staartlastig zwaartepunt

De vliegeigenschappen van een naar voor liggend zwaartepunt (neuslastig) zijn anders dan van een achterliggend zwaartepunt (staartlastig).

• Hoe verder het zwaartepunt naar voor ligt hoe stabieler het toestel. Het zweefvliegtuig zal moeilijk in een vrille raken en heel snel herstellen.
• Hoe meer het zwaartepunt naar achter ligt hoe onstabieler. Het vliegtuig kan gemakkelijker in een vrille worden gebracht.

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 piloot

Een piloot die te licht is en vergeet om voldoende lood (in de neus) 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 ver naar achter liggend zwaartepunt leidt tot een crash.

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 de referentielijn 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 verder het zwaartepunt naar voor ligt, des te meer moet het hoogteroer, met een uitslag naar boven, de neus op de juiste plaats op de horizon houden. Zo'n uitslag veroorzaakt extra weerstand. Wedstrijdpiloten 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 piloot (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. 

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 neuslastig of startlastig  zwaartepunt.
4. Indien je niet veel meer weegt dan het minimumgewicht (parachute inbegrepen), maak de eerste vluchten op een nieuw zweefvliegtuigtype met een iets neuslastiger zwaartepunt, dus niet met het minimum gewicht, maar gewoon iets extra lood (in de neus) meenemen, zodat het vliegtuig stabieler vliegt.