飞机重量与重心计算讲解26页PPT
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《飞机构造基础》重量和平衡及计算方式
重心，即飞机的所有重量集中于重心一点上，它位于升力 重心稍前一点。
这种布置将使飞机头部下俯，下俯力矩由水平尾翼的载荷 平衡，它使飞机水平飞行。
重心在焦点前，纵向静稳定；重心在焦点后，纵向静不稳定。
焦点：当飞机的攻角发生变化时,飞机的气动力对该点的力矩 始终不变,因此它可以理解为飞机气动力增量的作用点。
2.飞机重心太靠前：
① 飞机会有俯冲的趋势； ② 稳定性降低； ③ 要求有较大的发动机功率。
3.飞机重心太靠后：
① 飞行速度降低； ② 发生失速较快； ③ 稳定性降低； ④ 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。
2.2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。
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优良指示为零，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。
• 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。
这种布置将使飞机头部下俯，下俯力矩由水平尾翼的载荷 平衡，它使飞机水平飞行。
重心在焦点前，纵向静稳定；重心在焦点后，纵向静不稳定。
焦点：当飞机的攻角发生变化时,飞机的气动力对该点的力矩 始终不变,因此它可以理解为飞机气动力增量的作用点。
2.飞机重心太靠前：
① 飞机会有俯冲的趋势； ② 稳定性降低； ③ 要求有较大的发动机功率。
3.飞机重心太靠后：
① 飞行速度降低； ② 发生失速较快； ③ 稳定性降低； ④ 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。
2.2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。
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优良指示为零，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。
• 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。
第三章飞机称重及决定空重重心
圖 3-1 重心前限與後限之分佈區域。 在 FAA AC120-27B 詳細說明 ， 正常登記註冊為 N 字頭的航空器所要檢測的 時間間隔 36 個曆月，最長可延至 4 年，本情況為航機未有任更改時，若有下列 之行為，則需再次校驗載重及重心位置。 （A）重大修改或修理完成時，無正確的資料可供計算。 （B）所記載之文件懷疑有誤。 （C） 駕駛員操縱飛行時，出現不平穩的現象，例機鼻太重，妨礙操縱性能， 且無法證明是因不適當的裝載所造成。 （D）除去塗裝噴漆，或重新塗裝。 （E）實際操作重量比最大著陸重量有±0.5％的變動。
飛機總重 （8000＋12000＋12000）＝32000 重心位置 10240000/32000＝320 吋 3-3 準備稱重準備工作 不管是內部或是外在的準備，航機要完成載重的量測時，要盡可能做到以 下這些系統所要求的。 （A）燃油系統：油箱、管路、唧筒完全清乾，或依照標準燃油排出程序將 油箱的燃油排出。 （B）潤滑系統（Lubricating System） ：潤滑的滑油箱和系統完全清乾，或 將滑油箱裝滿，確認引擎可以完全運轉。 （C）各式的流體： （1）以下所列之水箱和系統都應洩光： ＊洗手間和廚房的飲用水和洗滌水 ＊洗手間和廁所的慶水 ＊飲用水的水箱及管路 （2）以下所列之容器或系統將其操作的容量裝滿： ＊液壓系統及其儲存槽 ＊氧氣系統之鋼瓶 ＊防火滅火器 ＊起落架內之滑油精 （D）飛機結構：以下每一個步驟必需在載重量測前完成： （1）使用認可的設備清單進行飛機設備盤存。 （2）移除所有工作場合的多餘裝備工具和垃圾。 （3）將全部設備固定在適當的位置。 （4）確定飛機完全乾燥，淋過雨後 10 小時才能秤重。 （5）關閉所有的門及進出口。 （6）收起所有襟翼、翼縫條、擾流器。 （7）設定水平安定面及控制面在中心位置。 （8）充氣讓輪胎保持在規定的操作壓力。 （9）收回引擎推進反向器。 飛機載重測量應盡可能水平姿態，如果無法達成水平量測，最低要求為±2° （與實際秤重的水平夾角） ， 利用已知的重心以數學式算出等效的水平重心位置， 應用前面所提的矯正因子計算，並對照載重與平衡手冊中的表。 如果利用棚廠進行載重量測，在密閉的棚廠內，地板清斜角度不可超過 1/4 吋（每呎） ，當室內環境無法提供，在外界時，所受的限制就更多，如下：
重量与平衡 PPT
③ 曲线法
曲线法不需用重量乘以力臂得到力矩，而是直接使用制 造厂家提供的曲线图。
在这种方法中重心包线通常反映的是重量与力矩，而不 是重量与重心。
●曲线法步骤
●曲线法步骤
例2
某飞机已知装载为： 前排人员重340lb， 后排人员重300lb， 燃油40gal，行李1 区20lb，判断本装载 是否满足要求。
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：
本章主要内容
9.1 重量与平衡术语 9.2 重量与平衡原理 9.3 重量与平衡的确定方法 9.4 重量的移动和增减 9.5 飞机不同类别时的重量与平衡问题
飞行原理/CAFUC
9.3 重量与平衡的确定方法
① 重量的移动
●计算公式
移动的重量 重心改变量 飞机总重量 重量移动的距离
例3：
飞 机 总 重 量 为 7,800 磅 ， 重 心 位 置 81.5 英 寸 ， 重 心 后 极 限 为 80.5英寸。后行李舱力臂为150英寸，前行李舱力臂为30英寸。 试确定：最少需要将多少重量从后行李舱移至前行李舱？
重心改 变 重量 量移动的力臂 飞 移改 机 动变 总 的量 重 重量 量
(9970)1201.1 3200
货舱区
A
B
120lb盒子重量重心移动距离120
X
3 200 = 29
x=1.1
70 in
29 in 99 in
飞机重量
货物移动距离
② 重量的增减
●计算公式
重量的改变量 重心改变量 新 的 总 重 增 减 重 量 与 原 重离 心 的 距
第七章第六节飞机重心的计算
G=G i+ G 2+ G 3+ G 4+ G 5+ .......所谓平均空气动力弦，是一个•假想的矩形机翼的翼、弦。
该矩形机翼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。
在这个条件下6.假想矩形机翼的弦长，就是给定机翼的平均空气动力弦长。
机翼的平均空气动力弦的位置和长度，均可以从飞机技术手册上查到。
有了平均空气动力弦作为基准，就 可以计算飞机重心相对位置。
飞机飞机对置与装载情况有关， 要发生移动。
如果飞机前总载重增加，重心位置前 燃油的消耗等都使飞机重心位置发生变化。
有了平均空气动力弦作为基准 平均空气动力弦长为76| b A而与飞机飞行状态无关。
当载;载重减少，重心位置后移。
在飞行中，收放起落架、， 就可以计算飞机重心相对位置。
设重心的投影点到前缘点的距离为 X T ， b A ，则重心相对位置可用下表示：图763平均空气动力弦 第六节飞机重心的计算、飞机的重心和重心位置的表示1飞机重心确保飞行安全的要求和条件是多方面的，重要的一点就是要保证飞机平衡。
飞机的重心必须在安全的 范围内，保证飞机飞行具有良好的操作性和稳定性。
飞机重心具有以下特性： （1）飞行中，重心位置不随姿态改变。
（2）飞机在空中的一切运动，无论怎样错综复杂，总可以分解为：飞机各部分随飞机重心一道的移动和飞机各部分转绕着飞机重心的转动。
本节将着重介绍飞机的重心、重心计算的方法，以及飞机的平衡，稳定性和操纵性。
重力是地球对物体的吸引力，飞机的各部件（机身、机翼、尾翼、发动机等）、燃油、货物、乘客等 都要受到重力的作用，飞机各部分重力的合力，叫做飞机的重力，用 G 表示。
重力的着力点，叫做飞机的重心。
重心所处的位置叫做重心位置。
飞机在空中的转动，是绕飞机的重心进行的。
因此，确定飞机重心 位置是十分重要的。
飞机重心的前后位置，常用重心到某特定翼弦上投影点到该翼弦前缘点的距离，占该翼弦的百分比来 表示。
这一特定翼弦，就是平均空气动力弦（MAC 。
飞机重量和重心计算演示幻灯片
W 固定 设 0.1 备1W to
14
航空宇航学院
飞机重心的几个概念
• 飞机重心的前、后限
- 中立重心位置
纵向静稳定度为零时的重心位置
- 重心后限位置
10%； • 如果起落架不安装在机翼，减少5%； • 采用富勒襟翼，增加2%。 • 讨论：
▪ bs W机翼 ▪ 可通过增加翼载来减缓由于bs 带来的不利因素，故大型飞机
通常有较高的翼载
From 《Synthesis of Subsonic Airplane Design》 ,Torenbeek,1982
3
航空宇航学院
重量的分组
零
燃
全 机 重 量
油 重 量
使
用 空 重
空
机 重 量
• 机翼结构 • 尾翼结构 • 机身结构 • 起落装置 • 操纵系统 • 推进系统 • 固定设备 • 不可用燃油 • 机组乘员
？ ？ ？ ？ ？ ？ ？
√ √
有 • 乘客
效 • 行李 载 • 货物
√ √ √
荷 • 军用装载
Zh — 定义见图：
1/4 — ¼ 弦线后掠角（度）； 垂 — 垂尾梯形比； MH — 海平面最大马赫数； W平、 W垂的单位为磅
Zh = 0
From 《Airplane Design》， Part 5 , Roskam.
9
航空宇航学院
机身结构重量
W机身 KWf
VDbf
lt hf
SG 1.2
Kwf = 0.23 VD — 设计俯冲速度（km/h） lt — 机翼根弦1/4处至平尾根弦1/4处之间的距离 bf — 机身最大宽度（m）； SG — 机身壳体面积（m)；
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飞机重心的几个概念
• 飞机重心的前、后限
- 中立重心位置
纵向静稳定度为零时的重心位置
- 重心后限位置
10%； • 如果起落架不安装在机翼，减少5%； • 采用富勒襟翼，增加2%。 • 讨论：
▪ bs W机翼 ▪ 可通过增加翼载来减缓由于bs 带来的不利因素，故大型飞机
通常有较高的翼载
From 《Synthesis of Subsonic Airplane Design》 ,Torenbeek,1982
3
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重量的分组
零
燃
全 机 重 量
油 重 量
使
用 空 重
空
机 重 量
• 机翼结构 • 尾翼结构 • 机身结构 • 起落装置 • 操纵系统 • 推进系统 • 固定设备 • 不可用燃油 • 机组乘员
？ ？ ？ ？ ？ ？ ？
√ √
有 • 乘客
效 • 行李 载 • 货物
√ √ √
荷 • 军用装载
Zh — 定义见图：
1/4 — ¼ 弦线后掠角（度）； 垂 — 垂尾梯形比； MH — 海平面最大马赫数； W平、 W垂的单位为磅
Zh = 0
From 《Airplane Design》， Part 5 , Roskam.
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机身结构重量
W机身 KWf
VDbf
lt hf
SG 1.2
Kwf = 0.23 VD — 设计俯冲速度（km/h） lt — 机翼根弦1/4处至平尾根弦1/4处之间的距离 bf — 机身最大宽度（m）； SG — 机身壳体面积（m)；
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航空飞机重心的计算下
7.6 飞机重心的计算
–3、指数计算法 • 1）以力矩数为基础的指数 –定义：以力矩数为基础的指数是以力矩数作为 基数，按照一定的规定换算成指数，这种方法叫 以力矩数为基础的指数。 –方法：确定两类力矩数： –①固定力矩数：空机力矩、基本重量力矩数是 固定的。 –②变动力矩数：燃油、旅客、货物的重量数是 变动的，但客座的位置、货舱的位置、油箱的位 置是固定的。可预先计算出每个固定位置的单位 载量力矩数。
–以上结果中的重心站位可以换算成MAC % 值， 是商务配平中最常用的重心表示方法。
7.6 飞机重心的计算
• ［例1］：某架飞机的平均空气动力弦长度为6.91642米， 重心在该弦上的投影点距翼弦前缘的距离为1.647米，则 飞机的重心位置？ –1.647/6.91642×1OO％MAC＝23.82％MAC
原后掠机翼
假想矩 形机翼
平均空气 动力弦MAC
7.6 飞机重心的计算
• 7.6.5飞机重心位置的计算 –1.代数计算法 • （1）定义： 以重心到基准点的距离作为未知数x， 按照逐项计算力矩，最后求算重心位置的方法，叫 代数计算法。 • （2）原理公式：重心到基准点的距离=总力矩 ÷ 总重量 • （3）计算方法：从其定义和原理公式可知，重心的 位置是由重心到基准点的距离来表示，首先要设定 基准点；其次应求算总力矩和总重量；即可得出重 心距离基准点的长度。
7.6 飞机重心的计算
• 2）平均空气动力弦百分比法
–平均空气动力弦百分比（MAC%，Mean aerodynamic chord_MAC）：飞机重心的前后位 置，常用重心到某特定翼弦上投影点到该翼弦前 缘点的距离，占该翼弦的百分比来表示，这就是 平均空气动力弦百分比。
–假想一个矩形机翼，其面积、空气动力特性和 俯仰力矩等都与原机翼相同。该矩形机翼的翼弦 与原机翼某处的翼弦长度相等，则原机翼的这条 翼弦即为平均空气动力弦，用MAC表示。
飞机重量和重心计算
nMAX — 最大过载系数;
对于轻型飞机（Wto 5670)：Kw = 4.90 10-3
对于运输飞机（Wto 5670)：Kw = 6.67 10-3
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机翼结构重量（续）
• 如机翼上有扰流板和减速板，增加2%； • 当机翼安装2台或4台发动机时，分别减少5%或 10%； • 如果起落架不安装在机翼，减少5%； • 采用富勒襟翼，增加2%。 • 讨论：
其中：S平 — 平尾面积（ft2)；
l平 — 平尾尾力臂（ft)； tr,平— 平尾根部最大厚度（ft)；
S垂 — 垂尾面积（ft2)；
l垂 — 垂尾尾力臂（ft)； b平 — 平尾展长（ft)；
tr,垂— 垂尾根部最大厚度（ft)；
b垂 — 垂尾展长（ft)；
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尾翼结构重量（续）
nMAX — 最大过载系数; 垂 — 垂尾展弦比； Sr — 方向舵面积（ft) ； Wto — 起飞重量（磅）； Zh — 定义见图： 1/4 — ¼弦线后掠角（度）； 垂 — 垂尾梯形比； MH — 海平面最大马赫数； W平、 W垂的单位为磅 Zh = 0
• 基本公式 以下公式为基本公式—只适于起落架可收，发动机 不安装在机翼上的情况：
W机翼 K w bs
0.75
(1
bref bs
bs / t r 0.30 ) nmax ( ) WG WG / S
其中： bref = 1.905 bs为结构展长： bs b / cos 1/ 2 S — 机翼面积； WG — 零燃油重量； tr — 根弦最大厚度
部件、载重
Ⅰ 结构 机翼 机身 平尾 垂尾 前起落架（收上） 主起落架支柱 Ⅱ 动力装置 中部的发动机 两侧的发动机 中部发动机短舱 两侧发动机短舱 燃油系统 Ⅲ 设备和操纵系统 Ⅳ 装备 飞行员 随机工程师 服务员 专用设备 Ⅴ 燃油 第一组 第二组 第三组 Ⅵ载重 乘员 行李
物理鲁科版(2019)必修第一册3.1重力与重心(26张PPT)
3．如图所示是小车所受外力的图示，所选标度都相 同，则对于小车的运动，作用效果相同的是( B )
A．F1和F2 C．F1和F3、F4
B．F1和F4 D．都不相同
什如 么何 是测 重量 力呢 ？？
二、重力及其测 量 1、概念：由于地球吸引而使物体受到的力叫做重力。
简称为物重 施力物体：地球 受力物体：地球上的一切物体 产生的原因：地球的吸引 2、重力的三要素： （1）大小: ①用弹簧测力计测量 测量的原理？ ②公式：G=mg g=9,8N/kg 注意：g g随地球纬度的增加而增加，减小而减小 g随海拔高度的增加而减少，减小而增加
2.歼20战机是中国最近研制出的第五代隐身重型歼 击机．它以具有隐身性、高机动性以及先进的航电 系统让世界震惊．关于歼20战机的受力下列说法正 确的是( B )
A．战机受到的重力指向地心 B．战机受重力的同时，它也对地球产生引力 C．战机向前运动的推力无施力物体 D．战机匀速飞行，它不受重力作用
3．一个人站在体重计上称体重，保持立正姿势称 得体重为G，当其缓慢地把一条腿平直伸出台面， 体重计指针稳定后读数为G′，则( C )
4.如何准确描述力？ 力的三要素：力的大小，方向，作用点 表达方式： （1）力的示意图： （2）力的图示： ①根据实际情况选定标度（用多长的线段表示1N的力）
②从作用点沿力的方向画一线段，根据选定的标度和 力的大小按比例确定线段长度，并加上刻度
③再线段的一端加箭头表示方向，箭尾表示作用点
一、力的描述
3、重心与稳度
我们通常把物体在支持面上的稳定程度叫稳度．稳度 越大，物体就越不容易翻倒，如：建筑物、机器、车 船、飞机、仪表等都存在稳度问题．提高稳度的方法 主要有两种：一是增大支持面；二是降低 荡