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飛機的載重平衡與重量重心的獲取
引導語(yǔ)：飛機載重平衡影響飛行員對飛機姿態(tài)的控制，同時(shí)也影響飛機的燃油消耗，因而對飛行安全和經(jīng)濟效益都有直接的影響。以下是YJBYS的小編為大家找到的飛機的載重平衡與重量重心的獲取。希望能幫助大家!
【摘 要】保證飛機的安全飛行，需要控制飛機的載重平衡。要實(shí)現對飛機的載重平衡的有效控制，必然需要準確獲取和把握飛機的重量重心數據。如何才能準確的獲取相關(guān)數據?除了需要對飛機的載重平衡及稱(chēng)重方法有明確的認識以外，應規定稱(chēng)重時(shí)的飛機狀態(tài)和規范稱(chēng)重時(shí)的機載物品，這樣才能更加準確的獲取飛機的重量重心數據。
【關(guān)鍵詞】載重平衡;平均氣動(dòng)力弦;重心;站位與力臂;力矩平衡
引言
眾所周知，飛機是靠空氣動(dòng)力學(xué)原理飛上天的。要保證飛機在運行過(guò)程中姿態(tài)的穩定，飛行員能夠從容、靈活的操控飛機，做好飛機的載重平衡工作是重要保障。
1、載重平衡的意義
飛機載重平衡影響飛行員對飛機姿態(tài)的控制，同時(shí)也影響飛機的燃油消耗，因而對飛行安全和經(jīng)濟效益都有直接的影響。舉例來(lái)說(shuō)，如果飛機重心過(guò)于靠后，在飛機起飛離地時(shí)，可能造成飛機尾部擦地，影響飛行安全。如果飛機的重心過(guò)于靠前，在起飛時(shí)，就需要飛行員更大的拉桿角度、更大的推力以保證足夠的升力，也就需要消耗更多的燃油，對經(jīng)濟性造成影響。另外，特定型號的飛機，其所能承載在的重量是一定的，超過(guò)了規定，會(huì )對飛機的結構造成損傷，后果可想而知。對于這些情況，如果提前獲取了飛機重量重心數據，就可以通過(guò)控制貨艙載貨量;調配貨物放置;有針對性安排旅客座次;機組將相關(guān)信息輸入飛行管理計算機，獲得建議的起飛安定面設置等手段進(jìn)行提前修正，降低飛行的盲目性。
2、重量重心的控制方法
與飛機載重平衡控制直接相關(guān)的數據就是飛機的重量和重心。因此，應當有效控制飛機的重量重心并掌握其變化情況。
通常有兩種方法來(lái)實(shí)現控制：一是，在飛機的運營(yíng)過(guò)程中，持續對改變飛機的重量重心的因素進(jìn)行統計，并隨時(shí)修正，確保當前數據真實(shí)有效;二是，對飛機進(jìn)行稱(chēng)重，獲取飛機的重量重心。
新飛機在交付時(shí)，廠(chǎng)家都會(huì )對飛機進(jìn)行稱(chēng)重，獲取飛機的重量重心。在之后的投入運營(yíng)過(guò)程中，飛機的空機重量重心會(huì )隨著(zhù)灰塵積聚、修理改裝、部件更換、構型改變等有所改變。有些改變是可控甚至可忽略的。有些改變是可量化的，例如改裝，往往會(huì )給出其造成的重量重心改變數據。這時(shí)，對原有數據進(jìn)行修正即可。這種情況，只要做好統計，就能監控飛機的重量重心變化。
有些改變是無(wú)法準確統計的，如飛機重新噴漆。另外，長(cháng)期微小改變的累積，也是不可忽略的。這時(shí)就需要通過(guò)稱(chēng)重來(lái)獲取。我國民航局規定的飛機的稱(chēng)重周期為36個(gè)月。飛機稱(chēng)重工作通常由有資質(zhì)的航空公司或委托維修單位執行。
上述兩種方法得到的都是飛機的空機數據。再交由航空公司運行部門(mén)綜合飛機計劃添加的燃油量、載客量、航食、行李、貨物等信息，得出最終的飛機配載結論，從而保障飛機的安全飛行。
3、稱(chēng)重原理
飛機稱(chēng)重工作，依據的是物理學(xué)力矩平衡原理。因飛機處于靜止狀態(tài)，即順時(shí)針轉矩和逆時(shí)針轉矩的合力矩為零。即-W*M+F1*M1 +F2*M2=0或M=(F1*M1+F2*M2)/W (圖1)，即重心=總力矩/總重量。
4、平均氣動(dòng)力弦與飛機重心
飛機載重平衡，其實(shí)質(zhì)是研究飛機自重與升力之間的關(guān)系。由于飛機的升力主要來(lái)自于大翼，而大部分民航客機的大翼外形為根梢比大于1的類(lèi)梯形不規則形狀，不便于對飛機升力的數學(xué)分析。為了更準確判定飛機重心與飛機升力在大翼上的作用點(diǎn)之間的縱向位置關(guān)系，需要先了解一個(gè)概念，即飛機的平均氣動(dòng)力弦。與實(shí)際機翼面積相等，氣動(dòng)力矩特性相同的當量矩形機翼弦長(cháng)即為平均氣動(dòng)力弦弦長(cháng)(縮寫(xiě)為MAC)。即平均的大翼弦長(cháng)。是將不規則的大翼假想成翼弦長(cháng)度相等的矩形(圖2)。通過(guò)控制飛機重心在平均氣動(dòng)力弦上所處的位置，實(shí)現對飛機的載重平衡控制。
重心位置通常有三種表征形式：一是，重心到平均氣動(dòng)力弦前緣的縱向距離與平均氣動(dòng)弦長(cháng)的占比(圖2);二是，重心到飛機基準面的縱向距離(即力臂)(圖3);三是，基本空重指數，即純粹為了方便使用，而人為通過(guò)常數修正得到的一個(gè)正的數值的重心表達形式。
5、機身站位與平衡力臂的關(guān)系
如上所述，飛機重心的力臂值即為到基準面的縱向距離。這里需要區分兩個(gè)概念：機身站位與平衡力臂。不應將這兩者混淆。機身站位是為了便于對飛機上的部件、結構或區域進(jìn)行定位而建立的基準系統;飛機的力臂是屬于載重平衡范疇的概念，飛機整體、局部或者任一部件均可對應一力臂值。平衡力臂的數值不一定和此處的機身站位值相同。因為屬于不同范疇，機身站位的零基準面和飛機平衡力臂的零基準面也沒(méi)有直接關(guān)系，有時(shí)重合，如空客A320系列飛機;有時(shí)不同，如737系列飛機。
6、常被采用的稱(chēng)重方式
通常的稱(chēng)重方式有平臺式和頂升式兩種，兩種稱(chēng)重方式各有利弊。
平臺式為借助拖車(chē)、拖桿將飛機拖到若干個(gè)稱(chēng)重平臺上，從各平臺上讀取的重量的和即為飛機總重。此方式的好處為飛機未脫離地面，相對比較安全;而其弊端為需要使用拖車(chē)，需要足夠大的場(chǎng)地，需要借助測量工具進(jìn)行輔助數據獲取等，綜合誤差相對大些。
頂升式為傳感器型頂升稱(chēng)重儀與千斤頂配合使用，將飛機頂起獲取重量重心的一種方法。好處為所需工作場(chǎng)所較小，設備精度較高，人為誤差較小;弊端為存在千斤頂頂頭脫出，損傷飛機的風(fēng)險。應謹慎操作。
7、稱(chēng)重時(shí)的注意事項
飛機生產(chǎn)廠(chǎng)家通常都提供了推薦的稱(chēng)重方法、工作步驟和要求。在具體的實(shí)施過(guò)程中，需要注意如下方面，以提高稱(chēng)重結果的準確性：
1)注意排放燃油時(shí)飛機的姿態(tài)設置。飛機稱(chēng)重所獲取的結果為飛機的空重。所謂的空重，為飛機無(wú)燃油、無(wú)負載狀態(tài)下的重量。所謂“無(wú)燃油”，確切的說(shuō)，是僅包含不可用燃油。稱(chēng)重前，通過(guò)第一步抽油和第二步用重力放沉淀方式從油箱底部的排放口排空油箱內的燃油。但事實(shí)上此時(shí)油箱內還殘留有不可排放的燃油。飛機調整的姿態(tài)不同，油箱內殘留的燃油量就會(huì )不同，動(dòng)輒有幾十公斤的差距，對稱(chēng)重結果影響很大。所以，一定要按照廠(chǎng)家要求，將飛機調整到規定的姿態(tài)后，完成燃油排放，才能獲得更加準確的數據。 2)機載物品要規定清楚。稱(chēng)重時(shí)，要明確知曉飛機的整體狀態(tài)，包括飛機自身的狀態(tài)和機上物品配備情況。
飛機自身狀態(tài)包括燃油情況、各項勤務(wù)(液壓油、滑油、水、氣等)完成情況、各舵面位置、座椅情況等。這些通常都和飛機生產(chǎn)廠(chǎng)家規定保持一致。
而機上物品配備，如機載資料、應急物品、松散物品、航食、行李等，則由于不同國家的規定不同、航空公司控制方式不同、飛機的用途不同等原因，配備形式不盡相同。因此，機上物品配備通常由航空公司自行規定。舉例來(lái)說(shuō)，航空公司可能對跨海飛行的飛機標配了救生筏，就可以規定，這些飛機在稱(chēng)重時(shí)，救生筏在位。對于公務(wù)機來(lái)說(shuō)，某些物品可能是自行配備并長(cháng)期放置在飛機上的非消耗品，則完全可以規定其作為飛機空重的一部分。
某項機載物品是否計入飛機空重，航空公司應加以明確。建議航空公司給機隊的每架飛機或者同類(lèi)別飛機制作適用于該(類(lèi))飛機的機載物品的名目、數量及安裝位置(最好是圖示)，附在稱(chēng)重工卡后面。這樣方便了稱(chēng)重工作時(shí)物品的清點(diǎn)，也使稱(chēng)重結論更加明確。同時(shí)，也便于在統一的標準下，掌握飛機的重量變化規律。
3)獲取準確數據。飛機的整個(gè)稱(chēng)重過(guò)程中，會(huì )涉及到數值、長(cháng)度、位置的讀取，應盡量讀取穩定讀數，使用精度高、分度值小的儀器，減小人為誤差。
4)重量重心數據需要進(jìn)行公式計算，稱(chēng)重報告通常使用EXCEL等軟件制作，實(shí)現自動(dòng)計算功能。在加強審核的前提下，可以使報告的生成更加準確、便捷。
8、結束語(yǔ)
飛機是有一定的允許的重量重心變化范圍的，運行部門(mén)實(shí)施配載也是有一定裕度的。但這絲毫不影響獲取準確重量重心數據的重要性。只有獲取了準確的第一手數據，才能為后續的飛機的載重平衡控制提供支持，為飛機的安全飛行提供保證。
【參考文獻】
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