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理论力学研究性实验报告同济大学对飞行器重心的研究何吉学号：041278专业：机械类班级：1班任课教师：韦林内容摘要：飞机重心的位置对于飞机的制造，操作和安全都至关重要。本论文由浅入深，层层深入从起落架确定重心位置，到飞行姿态来解释重心位置，直至得出最后飞机加长时要前后同时加长的结论。关键词：重心，力矩，机翼，水平尾翼由起落架研究飞行器重心的位置飞机的重心一般人以为在机长的中间或者是在机翼位置，如图1这是错误的，飞机的重心在靠前的位置，这可以从飞机的起落架来看。飞机的起落架由主起落架和前起落架组成，重心显然在两者之间，从浦东机场的一起起落架自动收起事故可以看出，如图2，飞机的重心在靠前的位置。由飞行姿态研究飞行器重心的位置飞行器在飞行过程中保持平稳飞行是安全的保证。所以飞机的受力必须平衡，即飞机重力和升力的平衡。一般人认为飞机的机翼和水平尾翼都为飞机提供升力，而实际上水平尾翼提供的是向下的力。由力矩平衡原理可以假设推翻。假设飞机的机翼和水平尾翼都为飞机提供升力，飞机的重心靠前（由1已知），则受力如图3，对飞机上的M点取矩，有方程F1×l1+F2×l2+G×l3=0显然错误。因此正确的是水平尾翼提供向下的力。如图4对飞机上的M点取矩，有方程F1×l1+G×l3=F2×l2即F2=(F1×l1+G×l3)/l2由于F2的大小可以根据空气动力学进行调节，所以改变F2的大小即可以改变飞机的飞行姿态，使飞机始终保持平稳。飞机改进与飞机重心波音公司的Boeing747是世界飞机历史上的经典，它的型号包括100，SP，200，300，400。每个型号都有不同，特别是SP型号和其他型号在长度上相差很多。在加长过程中，飞机加长了两段，看似是以机翼为界，实际上就是由于重心的原因才增加两段。如图5由2知F1×l1+G×l3=F2×l2，若只加长飞机前端左边=F1×l1+G×(l3+x)要使得左边=右边F2×l2要加大。由于F2大小由水平尾翼决定，而飞机改进时水平尾翼一般不做大的改进，所以只能加大l2。所以飞机后段也加长即(l2+y)此时，F1×l1+G×(l3+x)=F2×(l2+y)调节xy之间的关系即可以使飞机平衡。即前段和后段都要加长。最近，波音公司在改进其最大的747-400以应对空客公司的A380，同样在前段加长160in.，后段加长60in.。新的747-8的

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