装多少、装在哪,一门平衡学问
重心一超限,好飞机也变难飞
配载把重量与重心一起管:先按级联算出各类重量,再用力臂和力矩把重心算出来,最后拿重心包线图判别是否超限。
01 重量级联:由下往上装
- 标准空机
- 结构、动力装置、固定设备 + 不可用燃油 + 满滑油 + 满液压油
- 基本空机
- 标准空机重量 + 选装设备重量
- 零燃油
- 基本空机重量 + 机组 + 商载;商载 = 旅客 + 行李 + 货物
- 停机坪
- 零燃油重量 + 加注燃油,是开车时的重量
- 起飞
- 零燃油重量 + 起飞时燃油,是开始起飞滑跑时的重量
- 着陆
- 零燃油重量 + 着陆时燃油,是着陆时的重量
- 最大起飞
- 结构和性能限制下允许的起飞重量
- 最大停机坪
- 机坪强度限制下允许的重量
- 最大着陆
- 主要考虑起落架结构强度
- 最大零燃油
- 主要考虑机翼和机身结合部结构强度
- 纵向载荷
- 机身纵向单位长度地板能承载的最大重量,磅/英尺
- 面积载荷
- 单位面积地板能承受的最大重量,磅/平方英尺
注 · 级联链条按考纲绘制:停机坪、起飞、着陆重量都以零燃油重量为基础加对应时刻的燃油。另:飞行中载荷会变,放行李处通常限重;地板承载能力还与货物长宽高、摆放方式有关。
02 力臂与力矩
- 基准
- 计量重心位置的参考面,与重心位置无关;假想的垂直平面,典型在机头、特定翼型前缘或发动机防火墙
- 力臂
- 部件重心到基准的水平距离;基准之后为正(+),之前为负(−)
- 力矩
- 重量 × 力臂
- 指数
- 缩小倍数的力矩,如 M/100
- 重心
- 飞机重力的着力点
- MAC
- 平均空气动力弦 = 假想矩形机翼的翼弦,面积、气动力和俯仰特性与原机翼相同
- 重心表达
- 可用力臂表示,也可用在 MAC 上投影的百分比表示,两种表达方式可互相换算
- 部件重心位置
- 部件重心位置和重心极限用“到基准的距离”表示
注 · 记住方向约定就记住了公式:力臂从基准量起,朝机尾为正、朝机头为负;同一架飞机换个基准,所有力臂都会平移,但重心位置本身不变。
03 重心计算:合力矩定重心
- 合力矩定理
- 合力对某点的力矩 = 各分力对同点力矩之和
- 总重
- W = WE + WP + WF + WC(WE 空机 / WP 飞行员 / WF 燃油 / WC 货物)
- 总力矩
- 对矩心 O = WE×LE + WP×LP + WF×LF + WC×LC(抬头为正)
- 重心位置
- 重心到 O 的距离 X = 合力矩 ÷ 总重量
| 项 | 重量 W (lb) | 力臂 L (in) | 力矩 M (lb·in) |
|---|---|---|---|
| WE 空机 | 1000 | 40 | 40000 |
| WP 飞行员 | 200 | 100 | 20000 |
| WF 燃油 | 100 | 200 | 20000 |
| WC 货物 | 200 | 200 | 40000 |
| 合计 | 1500 | — | 120000 |
注 · 上表是自设的示意算例(示意数字,仅演示算法):X = 120000 ÷ 1500 = 80 in。实际计算按该机型载重平衡单取数。
04 重量移动与增减
- 重量移动
- 总重量不变,但总力矩变化,重心随之变化
- 移动公式
- 移动的重量 ÷ 飞机总重量 = 重心改变量 ÷ 移动的力臂改变量
- 重量增减
- 装载或人员调整会改变重心,燃油消耗也有影响
- 增减公式
- 新重心 = (原总力矩 ± 变化的力矩) ÷ (原重量 ± 变化的重量)
- 移动规律
- 重量前移重心前移,重量后移重心后移
- 加重减重
- 在重心前加重重心前移,在重心后加重重心后移;减重相反
- 燃油消耗
- 影响取决于油箱平均重心与飞机重心的位置关系;通常油箱重心在飞机重心之前,飞行中燃油消耗相当于重心前减重,重心前移
注 · 记方向口诀:加重跟着“位置”走(前加→前移、后加→后移),减重反过来;移动货物也是往哪移、重心往哪移。燃油要看油箱平均重心与飞机重心的位置关系。
05 重心限制与超限
- 重心限制
- 重心可前后移动的极限边界,分前限和后限,作业时重心必须落在范围内
- 超载与超限
- 降低飞机的机动性
- 载荷变化
- 遇到颠簸、风切变产生的载荷变化可能损坏结构
- 压舱物
- 为改变重心而携带的物体,分临时和永久两类
- 重量和平衡报告
- 使用飞机前的原始数据,永久性设备安装或维修都要记进去
- 设备清单和目录
- 列出设备种类、型号、厂商、安装日期等
- 称重
- 飞机出厂时用磅称重,维修后要重新称重
注 · 重心限制检查的落点:作业时重心必须落在前限与后限之间。超限不一定立刻坠机,但机动性下降 + 颠簸/风切变的载荷变化可能损坏结构,两条风险要一起记。
06 查表与包线图
- 计算法
- 把飞行员、乘客、油量、行李等各项填入载重平衡单再算重心
- 图表法
- 制造商提供图表,简化力矩计算
- 查飞行手册
- 燃油、乘客、行李都不要超过各自最大限制
- 包线图
- 纵轴重量、横轴重心位置%;内=安全区、外=超限区;算出重量和重心后,用它判别是否超限
注 · 本页包线为示意形状,不标注具体数值;具体机型的包线边界、最大重量以该机型飞行手册为准。