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第 5 章

第 5 章. 重量与平衡. 概述. 飞机的装载配平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。. 重心位置对飞机纵向平衡和横侧平衡的 影响. 重心前后位置对升力、阻力以及巡航经济性的影响. 地面装载失衡造成飞机后坐. 地面装载失衡造成飞机后坐. 地面装载失衡造成飞机后坐. 地面装载失衡造成飞机导向轮溃缩. 本章主要内容. 5.1 重量与平衡理论 5.2 装载平衡图表使用示例. 飞行性能与计划/CAFUC. 5.1 重量与平衡理论. 5.1.1 重心计算的力学原理. 5.1.1 重心计算的力学原理.

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第 5 章

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  1. 第 5 章 重量与平衡 飞行性能与计划/CAFUC

  2. 概述 飞机的装载配平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。

  3. 重心位置对飞机纵向平衡和横侧平衡的影响

  4. 重心前后位置对升力、阻力以及巡航经济性的影响重心前后位置对升力、阻力以及巡航经济性的影响

  5. 地面装载失衡造成飞机后坐

  6. 地面装载失衡造成飞机后坐

  7. 地面装载失衡造成飞机后坐

  8. 地面装载失衡造成飞机导向轮溃缩

  9. 本章主要内容 5.1 重量与平衡理论 5.2 装载平衡图表使用示例 飞行性能与计划/CAFUC

  10. 5.1 重量与平衡理论 5.1.1重心计算的力学原理 飞行性能与计划/CAFUC

  11. 5.1.1重心计算的力学原理 ●物体的重心 物体全部质量集中所在的一点就是重心，重心是物体的平衡点。

  12. 飞机各部件、燃料、乘员、货物等重力的合力着力点，就是飞机这一系统的重心。飞机各部件、燃料、乘员、货物等重力的合力着力点，就是飞机这一系统的重心。 5.1.1重心计算的力学原理 ●系统的重心

  13. 5.1.1重心计算的力学原理 ●飞机的重心 飞机在空中的运动，总可分解成飞机各部分随飞机重心一起的移动和飞机各部分绕重心的转动。 重心CG

  14. 5.1.1重心计算的力学原理 ●如何标识飞机的重心？ 燃料的消耗，人员、货物的变化，都会影响飞机重心位置。

  15. 5.1.1重心计算的力学原理 ●要找到重心所在位置应先选定参考点 基准（Datum）是用于标识重心位置的参考点。 基准的选定与重心位置无关。 好的基准位置可简化计算结果。

  16. 5.1.1重心计算的力学原理 • 基准 典型的基准位置有机头、发动机防火墙、机翼前沿等。

  17. 5.1.1重心计算的力学原理 • 平衡臂 对于正常类或实用类飞机来说，通常用重心到基准位置的距离，也就是平衡力臂（BA）来表示重心位置。

  18. 5.1.1重心计算的力学原理 ●合力矩定理 平衡臂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。 基准 燃油 货物 乘客 空机 x 总重

  19. ●合力矩定理 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） WE×LE+WP×LP+WF×LF+WC×LC=(WE+WP+WF+WC)·X 重心位置距矩心O点的距离为： X=（WE×LE+WP×LP+WF×LF+WC×LC）/(WE+WP+WF+WC) 基准 WP WF WC WE lF lC lP lE x W

  20. 5.1.2重量术语 • 基本空机重量（Basic Empty Weight） 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、厨房、电子设备等标准项在内的重量。 • 干使用重量（Dry Operating Weight） 在基本空机重量基础上加上旅客服务设施、机组人员及其行李、餐食饮用水、报纸等运行项的重量。 • 零燃油重量（Zero Fuel Weight） 飞机除去可用燃油的总重量。 • 停机坪重量（ Ramp Weight） 飞机在地面操纵时的重量，它必须小于最大停机坪重量MRW。

  21. 5.1.2重量术语 • 滑行重量（Taxi Weight） 飞机在地面开始滑行时的总重量。 • 起飞重量（Takeoff Weight） • 飞机在跑道上开始起飞滑跑时的重量，它必须小于最大起飞重量MTOW。 • 着陆重量（ Landing Weight） 飞机着陆时的重量，它受飞机着陆时起落架强度的限制，必须小于最大着陆重量MLW。

  22. 5.1.2重量术语 • 商载（Payload） • 起飞燃油（Takeoff Fuel） • 航程用油（Trip Fuel） • 储备燃油（Reserve Fuel）

  23. 各重量相互关系 起飞重量 航程用油 着陆重量 储备燃油 无燃油重量 商载 干使用重量

  24. 重量限制 起飞前应确保： （1）实际起飞重量 ≤ 最大允许起飞重量 （2） 着陆重量 ≤ 最大允许着陆重量 （3） 无燃油重量 ≤ 最大无燃油重量 而且还应使飞机的重心在飞行中任一时刻不超过允许的范围。 结构限制、性能限制。 结构限制

  25. 最大无燃油重量

  26. Bend Relief Lift 最大无燃油重量 Fuel Tank Bend Relief Fuel Tank 飞机越重，机翼中的燃油也越重。 Lift

  27. 干使用重量 无燃油重量 着陆重量 起飞重量 • 各重量相互关系 MZFW MLW MTOW 飞机重量 自身结构、系统 和动力装置 客舱设备 机组和配餐 商载 储备燃油 航程燃油

  28. 各重量相互关系小结 基本空机重量 + 机组 = 干使用重量 干使用重量 + 商载 = 无燃油重量 无燃油重量 + 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

  29. 平均空气动力弦. 5.1.3 装载平衡图确定重心的图解法 平均空气动力弦是一个假想的矩形机翼的翼弦。 该机翼的面积、空气动力及俯仰特性与原机翼相同。 • 平均空气动力弦（MAC)

  30. CG MAC 重心的前后位置常用重心在MAC上的投影到MAC前缘的距离占该MAC弦长的百分数来表示，即：xxx % m.a.c。 • 平均空气动力弦（MAC) 0%MAC 25%MAC 75%MAC 100%MAC

  31. 平均空气动力弦（MAC)

  32. BA of airplane c.g. Datum for B.A. lemac BA与%MAC可以相互转换。 基准与MAC的关系，就是绝对位置和相对位置的关系。 • 平衡臂与平均空气动力弦

  33. 平衡臂与平均空气动力弦 例：某飞机重心到基准的距离为33英尺，其平均空气动力弦前缘到基准的距离为31英尺，且已知平均空气动力弦长为10英尺，则将重心位置转换为%MAC形式应为多少?

  34. 平衡臂与平均空气动力弦 答：重心位于20%MAC处。

  35. 43% 28% 35% WP WF WC WE 0 0 WF WC WP WE 37% • 重心包线图的使用 重量 MTOW 39% 31% 35% 28% 43% （-） （+） 0 力矩

  36. 重心包线图的使用 MTOW MLW Landing Takeoff In-Flight

  37. 5.1.4 指数

  38. 指数 使用指数的目的是为了简化力矩计算 • 指数就是缩小了一定倍数的力矩。 • 指数的加减代表了力矩的加减。 • 通过指数方程，可将%MAC转化为指数INDEX • 机型不同,指数方程的系数也各不相同。

  39. 重量× ( 平衡臂–常数1 ) 指数= 常数3 + 常数2 横向拉伸 向右平移 减小量级 • 指数方程

  40. 干使用指数 将干使用重量相对于基准产生的力矩转化为指数，这 就是干使用指数DOI 。 A310-200: DOI=(HARM-26.67)×W/2000+40 B737-300: DOI=(HARM-648.5)×W/29483+40

  41. Sweep angle Dihedral angle • 燃油指数 将燃油重量相对于基准产生的力矩转化为指数，这就是燃油指数。 油量越多，燃油指数越大。 燃油指数随油量的变化属于非线性变化，其变化规律与油箱位置和加油顺序有关。

  42. 燃油指数随油量变化

  43. 燃油指数随油量变化

  44. 燃油指数随油量变化

  45. 旅客及货物指数 将旅客与货物的重量相对于基准产生的力矩转化为指数，这就是旅客指数和货物指数。 旅客及货物指数的大小与其重量和舱段分布有关。 客舱一般分为若干段，相同数量的旅客在不同舱段或相同的货物位于不同的货舱内产生的指数并不相同。

  46. 旅客及货物指数

  47. FAA AC 120-27E, Chapter 2, Section 2, paragraph 201: Standard Average Passenger Weights JAR OPS 1.620 (d) Mass values for Passengers (aircraft with 30 or more seats) Type of Flight Male Female Adult Average Child Type of Flight Male Female Adult All flights except holiday charters (80/20 split) 88 kg 70 kg 84 kg Summer Flights (50/50 split) 200 lb 179 lb 190 lb 82 lb 194.0 lb 154.3 lb 185.2 lb 90.7 kg 81.2 kg 86.2 kg 37.2 kg Holiday charters (50/50 split) 83 kg 69 kg 76 kg Winter Flights (50/50 split) 205 lb 184 lb 195 lb 87 lb 183.0 lb 152.1 lb 167.6 lb 93.0 kg 83.5 kg 88.5 kg 39.5 kg Children 35 kg 35 kg 35 kg 77.2 lb 77.2 lb 77.2 lb • 旅客及货物指数 计算旅客重量的方法很多，可以用平均值进行估算，也可以进行实际称重。具体选用哪一种主要取决于航空公司，有的公司按75kg（70kg体重加5kg行李）计算，有的公司按80kg（75kg体重加5kg行李）计算。

  48. 飞行员通过前推或后拉驾驶盘来控制升降舵的上下偏转飞行员通过前推或后拉驾驶盘来控制升降舵的上下偏转 飞行员通过拨动配平设置装置来实现水平安定面的配平 • 起飞配平的基本原理

  49. 起飞配平的基本原理 B767-300

  50. 起飞配平的基本原理

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