[科普中國]-飛機(jī)重心定位

飛機(jī)重心定位的意義

飛機(jī)設(shè)計(jì)包括一系列各種不同的計(jì)算，其中主要的有：重量計(jì)算、重心定位計(jì)算、空氣動(dòng)力計(jì)算、穩(wěn)定性計(jì)算、飛機(jī)強(qiáng)度計(jì)算、慣性力矩計(jì)算等。

飛機(jī)的重量計(jì)算和重心定位計(jì)算要在其他各種計(jì)算之先進(jìn)行并成為其他各種計(jì)算的原始資料。因?yàn)樵谟?jì)算飛機(jī)飛行性能所用的公式中都包括飛機(jī)的飛行重量這個(gè)主要的參數(shù)，所以重量計(jì)算和重心定位計(jì)算的準(zhǔn)確性對(duì)其他各種計(jì)算的準(zhǔn)確性影響很大。荷物在翼展和機(jī)身全長上的分布情況，即荷物的重量及其重心的坐標(biāo)是飛機(jī)各部分進(jìn)行任何強(qiáng)度計(jì)算的原始數(shù)據(jù)。

在上述各種計(jì)算中，飛機(jī)的重量計(jì)算和重心定位計(jì)算的關(guān)系最大。唯有準(zhǔn)確地計(jì)算出飛機(jī)各部分的重量之后，才能正確地求出飛機(jī)重心的位置；因此不能認(rèn)為飛機(jī)的重心定位與飛機(jī)的重量無關(guān)。

還應(yīng)當(dāng)提到的是飛機(jī)的重量和重心定位與飛機(jī)的尺寸數(shù)據(jù)及飛機(jī)布置狀況的關(guān)系。飛機(jī)重量是選擇飛機(jī)的基本參數(shù)——機(jī)翼面積、尾翼面積、機(jī)身長度、機(jī)輪尺寸等的主要原始數(shù)據(jù)。飛機(jī)各部分合理的布置，尤其是機(jī)翼盒機(jī)身的正確的相對(duì)位置，即機(jī)翼在機(jī)身上的安裝位置都決定于飛機(jī)的重心定位。

對(duì)于任何工程建筑都十分需要求出準(zhǔn)確的重心，而對(duì)于有六個(gè)自由度的飛機(jī)來說，求出準(zhǔn)確的重心位置更有其特殊的意義。

在整個(gè)飛行過程中，飛機(jī)的重心應(yīng)當(dāng)位于一個(gè)相當(dāng)小的預(yù)先確定好的區(qū)域內(nèi)。若重心的位置在這個(gè)區(qū)域的前面，勢必大大地轉(zhuǎn)動(dòng)升降舵，這就增加了起飛和著陸的困難。若重心位于這個(gè)區(qū)域的后面，飛機(jī)就不能穩(wěn)定飛行。

由此可見，飛機(jī)的重心位置在很大程度上決定著飛機(jī)的飛行狀態(tài)——飛機(jī)的平衡、穩(wěn)定性和操縱性。操縱盤上的外力（這對(duì)重型飛機(jī)尤其重要）也是由于正確地選擇了飛機(jī)的重心定位而達(dá)到的。1

飛機(jī)重心定位計(jì)算種類在飛機(jī)的設(shè)計(jì)和制造過程中，反復(fù)計(jì)算飛機(jī)的重心定位不下4~5次。飛機(jī)制成后，還用實(shí)驗(yàn)方法，即在三個(gè)位置上稱重飛機(jī)的方法確定重心位置。

飛機(jī)設(shè)計(jì)各個(gè)階段的重心定位計(jì)算之間的主要區(qū)別就在于它的原始資料和計(jì)算范圍不同。由重量計(jì)算或重量統(tǒng)計(jì)簿中得到的部件的重量和布置圖、草圖或施工圖都是重心定位計(jì)算的原始資料。

在草圖設(shè)計(jì)階段中一般按理論重量進(jìn)行兩次重心定位計(jì)算。第一次計(jì)算是按照初步近似的重量計(jì)算的數(shù)據(jù)和布置圖進(jìn)行的，在第一次計(jì)算中僅知道飛機(jī)主要部分的位置，常按部件、設(shè)備的假想位置取其重心。第二次計(jì)算按“協(xié)調(diào)”圖及校正過的重量計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行，在這次計(jì)算中已經(jīng)知道所有部件和設(shè)備的準(zhǔn)確的位置。第一次計(jì)算稱為布置圖重心位置計(jì)算，第二次計(jì)算稱為草圖重心位置計(jì)算。

飛機(jī)重心定位的第三次計(jì)算按照施工圖和在執(zhí)行設(shè)計(jì)階段中求得的零件重量進(jìn)行。第四次計(jì)算在飛機(jī)制造階段按零件稱重的結(jié)果進(jìn)行。第三次計(jì)算稱為按圖紙重心定位計(jì)算，第四次計(jì)算稱為按零件稱重重心定位計(jì)算。

對(duì)于設(shè)計(jì)和制造周期長的飛機(jī)，上述計(jì)算次數(shù)是不夠的。對(duì)于這種飛機(jī)就以按理論重量計(jì)算一項(xiàng)來講不是進(jìn)行兩次而是進(jìn)行三次。

最后一次計(jì)算在技術(shù)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行的。這次計(jì)算比草圖重心定位計(jì)算細(xì)致，在這次計(jì)算中都單獨(dú)地考慮了飛機(jī)各部分的受力件和結(jié)構(gòu)件。

這次計(jì)算的原始資料可以是計(jì)算重量極限時(shí)求出的重量以及畫有框、梁、肋的機(jī)身，機(jī)翼，尾翼和其他部件的示意圖。以后可以利用這種在計(jì)算范圍上和“按圖紙計(jì)算重心定位”相似的計(jì)算檢查飛機(jī)的重心位置。

在執(zhí)行設(shè)計(jì)階段中，檢查飛機(jī)重心的位置就是將每個(gè)部件的圖紙重量和這次計(jì)算中的設(shè)計(jì)重量加以比較，并確定重量誤差對(duì)飛機(jī)重心定位的影響。1

飛機(jī)重心定位要求飛機(jī)重心的位置，直接影響飛行的穩(wěn)定性、操縱性和地面滑跑的穩(wěn)定性。在飛機(jī)總體設(shè)計(jì)階段，要通過部位安排來確定飛機(jī)重心的合理位置。進(jìn)行重心定位應(yīng)滿足以下要求：

（1）重心前后位置的選定，應(yīng)保證飛機(jī)在正常飛行狀態(tài)下有足夠的縱向靜穩(wěn)定度。

（2）從滑跑的穩(wěn)定性考慮，重心距地面的垂直距離不應(yīng)太大。

（3）為了提高飛機(jī)在地面的抗風(fēng)能力，飛機(jī)傘翼的安裝位置應(yīng)盡量降低。

（4）飛機(jī)上可拋擲的載重和燃料應(yīng)布置在重心附近。

（5）在飛行過程中全機(jī)重心的變動(dòng)范圍要小。

此外，還有使用和布局上的其他要求。2