第二章 重量与平衡ppt课件

.,飞机结构与机械系统,孟令兵137-0158-4970,飞机结构与机械系统孟令兵,.,重量与平衡,第二章,第二章第页,4,飞行中的飞机,气动力顶托机翼，像有人抬着飞机前进,第二章第页,5,飞机的装载情况不仅影响飞机的稳定性和操纵性，还要影响飞行性能，甚至危及飞机和飞行的安全。,重量与平衡的目的,机翼的几何外形,当飞机在空中飞行时，作用在飞机上的升力主要是由机翼产生；同时机翼上也会产生阻力。机翼上的空气动力的大小和方向，决定于机翼的外形，即机翼翼型（或翼剖面）几何形状、机翼平面几何形状等。,机翼翼型的几何参数,后缘角,弦长连接翼型前缘(翼型最前面的点)和后缘(翼型最后面的点)的直线段称为翼弦（也称为弦线），其长度称为弦长，用c表示。相对厚度翼型的厚度是垂直于翼弦的翼型上下表面之间的直线段长度。翼型最大厚度tmax与弦长c之比，称为翼型的相对厚度t/c或，并常用百分数表示，即,翼型的几何参数及其发展,弦长,前后缘点的连线称为翼型的几何弦。但对某些下表面大部分为直线的翼型，也将此直线定义为几何弦。翼型前、后缘点之间的距离，称为翼型的弦长，用c表示，或者前、后缘在弦线上投影之间的距离。,重量与平衡的目的,调整飞机重量与平衡的主要目的是为了安全。其次是为了在飞行中达到最高效率。,重量与平衡问题,超过最大载重前部载重过大后部载重过大,1.如果飞机超载将发生下列情况：,需要较长的跑到长度；较小的爬升角和较大的速度；降低了结构安全系数；增加了失速速度；要求飞机功率较大。,2.飞机重心太靠前：,飞机会有俯冲的趋势；稳定性降低；要求有较大的发动机功率。,3.飞机重心太靠后：,飞行速度降低；发生失速较快；稳定性降低；需要较大的发动机功率。注意：任何一种情况都可能导致严重后果。,定期称重的必要性,飞机会因不易清洗的角落里积聚灰尘和油脂等而有增加重量的趋势。飞机在一定时间内的增重程度则取决于飞机的使用、飞行时间、环境状况以及起降场地的类型。所以定期对飞机称重是必要的。,飞机重心,第二章第页,16,重心位置的计算,物体重心位置的数学确定方法：在某物体（总质量为M）所在空间任取一确定的空间直角坐标系O-xyz，则该物体可微元出i个质点，每个质点对应各自坐标(xi,yi,zi)及质量mi，已知M=m1+m2+mi，设该物体重心为G（X，Y，Z）则X=(x1m1+x2m2+ximi)/MY=(y1m1+y2m2+yimi)/MZ=(z1m1+z2m2+zimi)/M,重量与平衡理论,一般情况下，较轻的物体（W1）离指点较远时（L1）与较重的物体（W2）离支点较近时（L2），有相同的作用。物体离支点的距离(L1,L2)叫做力臂，力臂乘以物体的重力叫做力矩。即W1gL1=W2gL2,.,重量与平衡原理,第二章第页,19,平衡的取得,本例中，矩心即为重心。,力臂从基准面到所设置的设备的水平距离。力臂的符号在基准面以前的距离为正（+）,在基准面以后的距离为负（-）。力矩的符号力矩=重量g力臂,机翼翼型的几何参数,后缘角,在一定雷诺数下，当翼型迎角改变时，翼型所受到的空气动力对于此点的合力矩不变，那么这一点就称为该翼型在当前雷诺数下的气动中心，又称作焦点。,第二章第页,22,一般机翼的焦点和翼型的焦点差不多位于相同的百分比位置处，在亚音速时为1/4平均气动弦长（MAC）位置；在超音速时是0.4倍平均气动弦长位置处。,第二章第页,23,平均气动弦长,平均气动力弦长是假想矩形机翼的弦长，该矩形机和给定的任意平面形状的机翼面积、空气动力以及俯仰力矩相同。,第二章第页,24,重心与焦点的位置关系是飞行器纵向静稳定性的决定因素,全机焦点在重心前：静不稳定。全机焦点在重心后：静稳定。全机焦点和重心重叠：中立静稳定。只有全机焦点在飞机重心之后才是稳定的。,第二章第页,25,装载对飞机稳定性影响,第二章第页,26,装载对飞机稳定性影响,第二章第页,27,本章主要内容,2.1重量与平衡术语2.2重量与平衡原理2.3重量与平衡的确定方法2.4重量的移动和增减2.5飞机不同类别时的重量与平衡问题,飞行原理/CAFUC,.,2.1重量与平衡术语,第二章第页,29,对于小飞机来说，通常用重心到某一基准位置的距离来表示重心位置。典型的基准位置有机头、发动机防火墙、机翼前沿等。,基准,第二章第页,30,基本空机重量（BasicEmptyWeight）包括标准飞机重量、选装设备、不可用燃油、全部工作液体如发动机滑油。最大停机坪重量（MaximumRampWeight）飞机在地面操纵时的最大重量。最大起飞重量（MaximumTakeoffWeight）飞机在跑道上开始起飞滑跑时允许的最大重量。最大着陆重量（MaximumLandingWeight）飞机着陆时允许的最大重量。,重量术语,第二章第页,31,滑行重量（TaxiWeight）飞机在地面开始滑行时的总重量。零燃油重量（ZeroFuelWeight）飞机除去可用燃油的总重量。商载（Payload）指乘客、货物、行李、邮件的重量。干使用重量（DryOperatingWeight）在基本空机重量基础上加上机组重量。,第二章第页,32,基本空机重量+机组=干使用重量干使用重量+商载=零燃油重量零燃油重量+燃油=停机坪重量停机坪重量-滑行燃油=起飞重量起飞重量-航程燃油=着陆重量,飞机各重量之间的关系,第二章第页,33,飞机各重量之间的关系,第二章第页,34,第二章第页,35,第二章第页,36,装载平衡图确定重心的原理是合力矩定理，即一个力系的合力对任意一点的力矩等于各分力对同一点的力矩之和。,四部分重量和为：W=WE+WP+WF+WC对矩心O点的力矩和为：（抬头为正）WELE+WPLP+WFLF+WCLC=(WE+WP+WF+WC)X重心位置距矩心O点的距离为：X=合力矩/总重量,确定重心的原理,飞机的水平顶置最常用的顶置工序是在飞机构架上的几个制定点安置气泡水准仪。,飞机的水平顶置对于飞机进行称重时，重量集中在磅秤上的一点叫做称重点。通常把机轮放在磅秤上。飞机上的某些结构部位（如主梁上的千斤顶底座），可当作称重点而采用千斤顶支撑方式来对飞机称重。重量与平衡履历本中会记载称重时的称重点位置。,燃油装载(Fuelload)不包括管路中或邮箱沉淀槽里的剩余燃油。最小燃油量指飞机在极端装载的条件下为使载重验算合格而必须具有的燃油量。它应小于发动机以最大功率连续工作0.5h所需的燃油量。,2.5飞机称重,飞机称重前的准备称重设备的准备飞机的称重程序称重计算,称重前准备,使飞机处于水平姿态。清洗飞机。称重时保持飞机干燥。检查飞机设备清单以确保所有需要的设备确实安装好，拆下不包括在飞机设备清单内的所有项目。对燃油系统放油直到油量指示为零，即排空。装满液压油箱及滑油箱。（属于空重）饮用和洗涤水箱以及厕所便桶排空。当对一架飞机称重时，如扰流板、襟翼等装置的位置应收好。,称重设备,方法：顶升称重法平台称重法设备：磅秤、吊挂设备、千斤顶、水平顶置设备。轮挡、沙袋。标尺、铅锤、气泡水准仪、白粉线、卷尺。适用的飞机技术规范和重量与平衡计算表格。,问：飞机需要在一个密封的建筑物内称重？,调节飞机在地面水平状态的参照点的位置由制造厂规定，在飞机技术规范中指示出来。,铅锤和气泡水准仪的安装位置,飞机的称重程序(平台称重法，使用磅秤)安放好滑行引导版、垫块、磅秤将飞机牵引至磅秤上，检查磅秤的指示是否正常。将飞机牵引至垫板上。将磅秤调零。再次将飞机牵引至磅秤。飞机停稳后，设置停留刹车。脱开牵引车连接。检查飞机水平状态。,飞机的称重程序同时记录每一个磅秤的读数，需要一个起落架处至少有一个人。将飞机牵引至垫块上，按照上述步骤进行二次称重。注意:波音公司允许的称重偏差为：窄体客机30lb，宽体客机50lb，允许的飞机重心偏差为0.2in。如果第二次称重结果不在第一次称重结果允许偏差范围内，则进行第三次。如果仍未在偏差范围内，则必须检查导致偏差的原因，采取正常的措施。,飞机的称重程序,飞机的称重计算净重=磅秤读数-支持飞机的毛重主起落架可能要使用两个磅秤，因此每个主起落架的称重点可能不止一个。,对于飞机进行称重时，重量集中在磅秤上的一点叫做称重点。通常把机轮放在磅秤上。飞机上的某些结构部位（如主梁上的千斤顶底座），可当作称重点而采用千斤顶支撑方式来对飞机称重。重量与平衡履历本中会记载称重时的称重点位置。,（飞制1711）飞机重心=？,总力臂（飞机重心）=总力矩/总重量,称重计算,单位换算1lb=0.454kg1kgf（千克力）=9.8N1lbf=4.448N,飞机称重修正图表,飞机称重测量的是飞机的重力，重力与质量不同，物体质量是恒定的，而重力则是随着重力加速的的不同而变化。G=mg物体的重力加速度与物体距离地心的距离有关。,标准重力加速度示意图（飞机1711复习）,国际上将在纬度45的海平面精确测得的物体重力加速度（g=9.80665m/s）作为标准重力加速度。重力加速度的不同，可导致在不同区域的飞机称重得出的加速度不同。,标准重力加速度,修正图表称重计算,称重重量修正系数=飞机的标准重量例如纬度为0的海平面上，重量为249,341kg的飞机，即249,341kg1.00264=250,000kg,2.6重量与平衡的极端情况,指飞机重心位置在前极限和后极限时的情况。飞机靠前和靠后的两个固定点。任何情况飞机不允许超出这两个点。不要超出重心范围,重心的移动,永久压舱物如果改装后的飞机重心落在允许的范围之外，则可以通过增加永久性压舱物使其重心返回到允许的范围内。临时压舱物临时压舱物或可拆装的压舱物，是为满足某些需要经常改变装载用的物体，一般采用铅力带、沙袋或其他非永久设置的形式。,重心的移动,用压舱物调节飞机重心,重心的移动,永久压舱物如果改装后的飞机重心落在允许的范围之外，则可以通过增加永久性压舱物使其重心返回到允许的范围内。临时压舱物临时压舱物或可拆装的压舱物，是为满足某些需要经常改变装载用的物体，一般采用铅力带、沙袋或其他非永久设置的形式。,最大重量：2440lb最大行李：200lb重心范围重量为2440lb时，重心前极限88.0in，重心后极限93.0in;重量为1950lb及更少时，重心前极限83.0in，重心后极限93.0in最大飞行载荷因数：+3.8；禁止所有的特技机动包括螺旋飞行