飞机的载重平衡与重量重心的获取
【摘 要】保证飞机的安全飞行,需要控制飞机的载重平衡。要实现对飞机的载重平衡的有效控制,必然需要准确获取和把握飞机的重量重心数据。如何才能准确的获取相关数据?除了需要对飞机的载重平衡及称重方法有明确的认识以外,应规定称重时的飞机状态和规范称重时的机载物品,这样才能更加准确的获取飞机的重量重心数据。
【关键词】载重平衡;平均气动力弦;重心;站位与力臂;力矩平衡
0 引言
众所周知,飞机是靠空气动力学原理飞上天的。要保证飞机在运行过程中姿态的稳定,飞行员能够从容、灵活的操控飞机,做好飞机的载重平衡工作是重要保障。
1 载重平衡的意义
飞机载重平衡影响飞行员对飞机姿态的控制,同时也影响飞机的燃油消耗,因而对飞行安全和经济效益都有直接的影响。举例来说,如果飞机重心过于靠后,在飞机起飞离地时,可能造成飞机尾部擦地,影响飞行安全。如果飞机的重心过于靠前,在起飞时,就需要飞行员更大的拉杆角度、更大的推力以保证足够的升力,也就需要消耗更多的燃油,对经济性造成影响。另外,特定型号的飞机,其所能承载在的重量是一定的,超过了规定,会对飞机的结构造成损伤,后果可想而知。对于这些情况,如果提前获取了飞机重量重心数据,就可以通过控制货舱载货量;调配货物放置;有针对性安排旅客座次;机组将相关信息输入飞行管理计算机,获得建议的起飞安定面设置等手段进行提前修正,降低飞行的盲目性。
2 重量重心的控制方法
与飞机载重平衡控制直接相关的数据就是飞机的重量和重心。因此,应当有效控制飞机的重量重心并掌握其变化情况。
通常有两种方法来实现控制:一是,在飞机的运营过程中,持续对改变飞机的重量重心的因素进行统计,并随时修正,确保当前数据真实有效;二是,对飞机进行称重,获取飞机的重量重心。
新飞机在交付时,厂家都会对飞机进行称重,获取飞机的重量重心。在之后的投入运营过程中,飞机的空机重量重心会随着灰尘积聚、修理改装、部件更换、构型改变等有所改变。有些改变是可控甚至可忽略的。有些改变是可量化的,例如改装,往往会给出其造成的重量重心改变数据。这时,对原有数据进行修正即可。这种情况,只要做好统计,就能监控飞机的重量重心变化。
有些改变是无法准确统计的,如飞机重新喷漆。另外,长期微小改变的累积,也是不可忽略的。这时就需要通过称重来获取。我国民航局规定的飞机的称重周期为36个月。飞机称重工作通常由有资质的航空公司或委托维修单位执行。
上述两种方法得到的都是飞机的空机数据。再交由航空公司运行部门综合飞机计划添加的燃油量、载客量、航食、行李、货物等信息,得出最终的飞机配载结论,从而保障飞机的安全飞行。
3 称重原理
飞机称重工作,依据的是物理学力矩平衡原理。因飞机处于静止状态,即顺时针转矩和逆时针转矩的合力矩为零。即-W*M+F1*M1 +F2*M2=0或M=(F1*M1+F2*M2)/W (图1),即重心=总力矩/总重量。
4 平均气动力弦与飞机重心
飞机载重平衡,其实质是研究飞机自重与升力之间的关系。由于飞机的升力主要来自于大翼,而大部分民航客机的大翼外形为根梢比大于1的类梯形不规则形状,不便于对飞机升力的数学分析。为了更准确判定飞机重心与飞机升力在大翼上的作用点之间的纵向位置关系,需要先了解一个概念,即飞机的平均气动力弦。与实际机翼面积相等,气动力矩特性相同的当量矩形机翼弦长即为平均气动力弦弦长(缩写为MAC)。即平均的大翼弦长。是将不规则的大翼假想成翼弦长度相等的矩形(图2)。通过控制飞机重心在平均气动力弦上所处的位置,实现对飞机的载重平衡控制。
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