性能课件:第四章 装载与配平.ppt
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1、装载与配平装载与配平第四部分第四部分 飞机的装载配平不仅影响飞机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行性能,甚至危及飞机和飞行的安全。安全。而安定面配平的结果会影响驾而安定面配平的结果会影响驾驶杆的杆力,不正确的配平可能驶杆的杆力,不正确的配平可能导致起飞时擦尾、或过早导致起飞时擦尾、或过早( (如杆力如杆力太轻太轻) )或过晚或过晚( (如杆力太重如杆力太重) )的抬前的抬前轮,抬前轮过早可能导致俯仰角轮,抬前轮过早可能导致俯仰角过大、爬升梯度减少、甚至失速过大、爬升梯度减少、甚至失速,抬前轮过晚会使起飞距离增长,抬前
2、轮过晚会使起飞距离增长、到障碍物的距离缩短。、到障碍物的距离缩短。 概述概述本章主要内容本章主要内容5.1 重量与平衡理论重量与平衡理论5.2 装载平衡图表使用示例装载平衡图表使用示例物体的重心物体的重心5.1.1 重心计算的力学原理重心计算的力学原理物体全部质量集中所在的一点就是重心,重心是物体的平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。衡点。 飞机各部件、燃料、乘员、货物等重力的合力着力点,就是飞机各部件、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。飞机这一系统的重心。飞机的重心飞机的重心5.1.1 重心计算的力学原理重心计算的力学原理重心CG 飞机在空中的
3、运动,总可分解成飞机各部分随飞机重心一起飞机在空中的运动,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。的移动和飞机各部分绕重心的转动。燃料的消耗,人员、货物的变化,都会影响飞机重心位置。燃料的消耗,人员、货物的变化,都会影响飞机重心位置。第第1章章 第第 页页6飞机的重心前后位置会对飞机的性能产生重要的影响:飞机的重心前后位置会对飞机的性能产生重要的影响:(1 1)重心越靠前)重心越靠前 飞机的稳定性增强,操纵性减弱。起飞时机头沉重飞机的稳定性增强,操纵性减弱。起飞时机头沉重,需要更大的拉杆量、起飞离地会更晚。配平阻力和总,需要更大的拉杆量、起飞离地会更晚。配平阻力和总阻
4、力增大,耗费推力。阻力增大,耗费推力。(2 2)重心越靠后)重心越靠后 稳定性减弱,操纵性增强。起飞时机头过轻,较少稳定性减弱,操纵性增强。起飞时机头过轻,较少的杆力便可使飞机抬头。配平阻力减小,杆力也减小,的杆力便可使飞机抬头。配平阻力减小,杆力也减小,减小了飞行所需要的推力及燃油消耗,增加了飞机的续减小了飞行所需要的推力及燃油消耗,增加了飞机的续航能力。航能力。要找到重心所在位置应先选定参考点要找到重心所在位置应先选定参考点5.1.1 重心计算的力学原理重心计算的力学原理基准(基准(Datum)是用于标识重心位置的参考点。)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。基准的选定与
5、重心位置无关。好的基准位置可简化计算结果。好的基准位置可简化计算结果。平衡臂确定重心的原理是合力矩定理,即: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。同一点的力矩之和。合力矩定理合力矩定理空机空机基准基准总重总重x x乘客乘客燃油燃油货物货物5.1.1 重心计算的力学原理重心计算的力学原理四部分重量和为:四部分重量和为: W=WW=WE E+W+WP P+W+WF F+W+WC C对矩心对矩心O O点的力矩和为:(抬头为正)点的力矩和为:(抬头为正)W WE EL LE E+W+WP PL LP
6、 P+W+WF FL LF F+W+WC CL LC C=(W=(WE E+W+WP P+W+WF F+W+WC C)X)X重心位置距矩心重心位置距矩心O O点的距离为:点的距离为:X=(WX=(WE EL LE E+W+WP PL LP P+W+WF FL LF F+W+WC CL LC C)/(W)/(WE E+W+WP P+W+WF F+W+WC C) )合力矩定理合力矩定理总重量力矩Xcg合WE基准WxWPWFWClFlPlClE5.1.3 装载平衡图确定重心的图解法装载平衡图确定重心的图解法l 平均空气动力弦(平均空气动力弦(MAC)MAC)平均空气动力弦是一个假想的矩形机翼的翼弦。
7、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。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.重心的前后位置常用重心在重心的前后位置常用重心在MACMAC上的投影到上的投影到MACMAC前缘的距前缘的距离占该离占该MACMAC弦长的百分数来表示,即:弦长的百分数来表示,即:xxx % xxx % m.a.cm.a.c 。CGCGXMAC%100MACXXCGCGl 平均空气动力弦(平均空气动力弦(MAC)0%MAC25%MAC100%MACl 平均空气动力弦(平均空气动力弦(MAC)lemacDatum for B.A.BA of air
8、plane c.g.l 平衡臂与平均空气动力弦平衡臂与平均空气动力弦BA与与%MAC可以相互转换。可以相互转换。基准与基准与MAC的关系,就是绝对位置和相对位置的关系。的关系,就是绝对位置和相对位置的关系。例:某飞机重心到基准的距离为例:某飞机重心到基准的距离为3333英尺,其平均空气动力弦英尺,其平均空气动力弦前缘到基准的距离为前缘到基准的距离为3131英尺,且已知平均空气动力弦长为英尺,且已知平均空气动力弦长为1010英尺,则将重心位置转换为英尺,则将重心位置转换为%MAC%MAC形式应为多少形式应为多少? ?l 平衡臂与平均空气动力弦平衡臂与平均空气动力弦AB100%MACCl 平衡臂与
9、平均空气动力弦平衡臂与平均空气动力弦答:重心位于答:重心位于20%MAC20%MAC处。处。35%28%43%WEWC00WPWFWC重量28%31%35%39%43%MTOW力矩0(-)(+)WEWPWF37%l 重心包线图的使用重心包线图的使用使用指数的目的是为了简化力矩计算使用指数的目的是为了简化力矩计算l 指数就是缩小了一定倍数的力矩。指数就是缩小了一定倍数的力矩。l 指数的加减代表了力矩的加减。指数的加减代表了力矩的加减。l 通过指数方程,可将通过指数方程,可将%MAC转化为指数转化为指数INDEXl 机型不同机型不同, ,指数方程的系数也各不相同。指数方程的系数也各不相同。l 指数
10、指数指数指数 = =常数常数2 2重量重量 ( ( 平衡臂平衡臂 常数常数1 1 ) )常数常数3 3+ +l 指数方程指数方程基本使用基本使用重量重量 按基本配备按基本配备(标准机组、乘务组人数和标准配餐等标准机组、乘务组人数和标准配餐等)时时的使用空机重(常用的使用空机重(常用BOW、BASIC OPTG WT、BASIC APS WT、BASIC WT表示表示) 基本使用重量基本使用重量BOW及其重心位置及其重心位置HARM可通过对可通过对飞机称重得到。飞机称重得到。干使用重量干使用重量 如机组、乘务组人数和配餐和基本配备中的标准不如机组、乘务组人数和配餐和基本配备中的标准不同同, 则要
11、对基本使用重量做修正则要对基本使用重量做修正, 修正机组、乘务组人数修正机组、乘务组人数和配餐等重量后的使用空机重和配餐等重量后的使用空机重 (常用常用DOW或或DRY OPTG WT表示表示) 第第1章章 第第 页页20飞机称重:飞机称重:采用与起落架机轮数量对应的平台承载法采用与起落架机轮数量对应的平台承载法a.a.使飞机处于水平姿态。使飞机处于水平姿态。b.b.清洗飞机。清洗飞机。c.c.检查飞机设备清单以确保所有需要的设备确实安装好检查飞机设备清单以确保所有需要的设备确实安装好 ,拆,拆下不包括在飞机设备清单内的所有项目。下不包括在飞机设备清单内的所有项目。d.d.对燃油系统放油直到油
12、量指示为零,即排空。对燃油系统放油直到油量指示为零,即排空。e.e.饮用和洗涤水箱以及厕所便桶应当排空。饮用和洗涤水箱以及厕所便桶应当排空。f.f.将所有的检查盖板,滑油和燃油箱盖,舱门,应急出口以及将所有的检查盖板,滑油和燃油箱盖,舱门,应急出口以及其他曾经拿掉过的部件放在远处。其他曾经拿掉过的部件放在远处。基本使用指数基本使用指数(BOI - Basic Operating weight Index)就是把就是把按使用空机重计算的指数再加某一正数得到的值。按使用空机重计算的指数再加某一正数得到的值。对基本使用指数对基本使用指数BOI做相应的修正后得到的指数称为做相应的修正后得到的指数称为干
13、使干使用指数用指数(DOI- Dry Operating weight Index)。A310-200: DOI=(HARM-26.67)W/2000+40B737-300: DOI=(HARM-648.5)W/29483+40注意:注意: 飞机在大修后干使用重量可能会变化,干使用指数飞机在大修后干使用重量可能会变化,干使用指数也就可能发生相应变化,大修后应重新确定干使用指数也就可能发生相应变化,大修后应重新确定干使用指数。即使是同一种机型,每架飞机的干使用指数都可能不。即使是同一种机型,每架飞机的干使用指数都可能不同。同。Dihedral angleSweepanglel燃油指数燃油指数将燃
14、油重量相对于基准产生的力矩转化为指数,这就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。是燃油指数。油量越多,燃油指数越大。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。与油箱位置和加油顺序有关。l燃油指数随油量变化燃油指数随油量变化 一般加油时油先加到翼尖油箱一般加油时油先加到翼尖油箱, ,然后再加到翼根油箱、然后再加到翼根油箱、机身油箱中机身油箱中, , 用油顺序相反。由于机翼后掠用油顺序相反。由于机翼后掠, , 所以当油少时所以当油少时, ,油都在矩心之后油都在矩心之后, , 力矩
15、为正即指数为正力矩为正即指数为正, ,随油量增加随油量增加, , 油的油的重心前移重心前移, , 油量从零开始增加时油量从零开始增加时, , 力矩先增大力矩先增大, , 即指数增大即指数增大, ,当油量增加到处于矩心之前时当油量增加到处于矩心之前时, , 再加入的油量的力矩为负再加入的油量的力矩为负, , 故总的燃油力矩开始逐渐减少故总的燃油力矩开始逐渐减少, , 甚至甚至0, 0, 即指数变小变负即指数变小变负。不同机型的油箱位置不同。不同机型的油箱位置不同, , 加油的顺序也可能不同加油的顺序也可能不同, , 因此因此燃油指数的变化规率也各有不同。燃油指数的变化规率也各有不同。 当力的作用
16、线通过矩心时,此时当力的作用线通过矩心时,此时力矩力矩(为零(为零 )。第第1章章 第第 页页24l旅客及货物指数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。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。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。货物位于不同的货舱内产生的指数并不相同。l旅客及货物指数旅客及货物指数计算旅客重量的方法
17、很多,可以用平均值进行估算,也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,有的公司按司,有的公司按75kg75kg(70kg70kg体重加体重加5kg5kg行李)计算,有行李)计算,有的公司按的公司按80kg80kg(75kg75kg体重加体重加5kg5kg行李)计算。行李)计算。JAR OPS 1.620 (d) Mass values for Passengers (aircraft with 30 or more seats)77.2 lb77.2 lb77.2 lb35 kg35 k
18、g35 kgChildren167.6 lb152.1 lb183.0 lb76 kg69 kg83 kgHoliday charters(50/50 split)185.2 lb154.3 lb194.0 lb84 kg70 kg88 kgAll flights except holiday charters(80/20 split)AdultFemaleMaleType of FlightFAA AC 120-27E, Chapter 2, Section 2, paragraph 201:Standard Average Passenger Weights39.5 kg88.5 kg83
19、.5 kg93.0 kg87 lb195 lb184 lb205 lbWinter Flights(50/50 split)37.2 kg86.2 kg81.2 kg90.7 kg82 lb190 lb179 lb200 lbSummer Flights(50/50 split)ChildAdult AverageFemaleMaleType of Flightn货舱货舱 一般有前货舱、后货舱一般有前货舱、后货舱, , 大飞机可能有中货舱和散大飞机可能有中货舱和散货舱。货舱。 l旅客及货物指数旅客及货物指数飞行员通过前推或飞行员通过前推或后拉驾驶盘来控制后拉驾驶盘来控制升降舵的上下偏转升降舵的
20、上下偏转l飞行员通过拨动飞行员通过拨动配平设置装置来实配平设置装置来实现水平安定面的配现水平安定面的配平平l起飞配平的基本原理起飞配平的基本原理第第1章章 第第 页页29第第1章章 第第 页页30l起飞配平的基本原理起飞配平的基本原理B767-300第第1章章 第第 页页32第第1章章 第第 页页33 有些机型在根据起飞重心、起飞重量确定配平调定值时,不仅要考虑有些机型在根据起飞重心、起飞重量确定配平调定值时,不仅要考虑襟翼位置,还要考虑推力的大小,例如,有的机型规定在使用全推力到推襟翼位置,还要考虑推力的大小,例如,有的机型规定在使用全推力到推力减少力减少1515时查一张图表,减推力超过时查
21、一张图表,减推力超过1515查另一张图表或把由上一张图查另一张图表或把由上一张图表查出的配平调定值做一些修正。(如不知道减推力的程度,可按使用全表查出的配平调定值做一些修正。(如不知道减推力的程度,可按使用全推力到推力减少推力到推力减少1515的情况查图表)。的情况查图表)。 第第1章章 第第 页页34第第1章章 第第 页页35 如果起飞重心在允许范围内如果起飞重心在允许范围内, , 但比较靠近边界但比较靠近边界, , 那么那么在飞行中由于燃油消耗重心要移动在飞行中由于燃油消耗重心要移动, , 在飞机内人员的走动在飞机内人员的走动( ( 比如乘务员推餐车前后送餐盒比如乘务员推餐车前后送餐盒)
22、)等等因素都会使飞机重等等因素都会使飞机重心变化心变化, , 有可能超出允许范围危及飞行安全。另外旅客有可能超出允许范围危及飞行安全。另外旅客重量的误差重量的误差, , 计算旅客、货物力矩(指数)时的误差(旅计算旅客、货物力矩(指数)时的误差(旅客和货物的实际重心不在各舱段的平均位置产生的误差)客和货物的实际重心不在各舱段的平均位置产生的误差),都有可能使重心偏出允许范围。,都有可能使重心偏出允许范围。对无油重心的限制对无油重心的限制 AIRPLANE GROSS WEIGHT - KILOGRAMS11000012000013000014000015000016000017000018000
23、0190000200000210000220000230000240000250000791820222426283032343638404244%MA C85436Stabilizer Trim UnitsFlaps 15 & 20Full Thrust to 15% Derate777-200ER220000 kg39l起飞配平的基本原理起飞配平的基本原理本章主要内容本章主要内容5.1 重量与平衡理论重量与平衡理论5.2 装载平衡图表使用示例装载平衡图表使用示例(1)由干使用重量计算出干使用指数)由干使用重量计算出干使用指数DOI;(2)在指数坐标轴上确定干使用指数对应位置;)在指数坐标轴
24、上确定干使用指数对应位置;(3)由上至下分别按各货舱的货重和各客舱段的旅客人)由上至下分别按各货舱的货重和各客舱段的旅客人数左右移动,把指数相加减,得出无燃油指数,并确定数左右移动,把指数相加减,得出无燃油指数,并确定出无燃油重心;出无燃油重心;(4)再根据起飞燃油量查出燃油指数,然后在无燃油指)再根据起飞燃油量查出燃油指数,然后在无燃油指数的基础上对燃油指数进行修正;数的基础上对燃油指数进行修正;(5)最终,得到起飞重量的指数及起飞时的重心位置。)最终,得到起飞重量的指数及起飞时的重心位置。5.2 装载平衡图表使用方法简介装载平衡图表使用方法简介5.2 装载平衡图表使用示例装载平衡图表使用示
25、例(1) B737-300某波音某波音737-300737-300(148148座布局)型飞机装载如下:座布局)型飞机装载如下: 前货舱(行李前货舱(行李15001500公斤,货物公斤,货物400400公斤,邮件公斤,邮件9595公斤)公斤) 19951995公斤公斤 后货舱(行李后货舱(行李15001500公斤,货物公斤,货物300300公斤,邮件公斤,邮件195195公斤)公斤) 19951995公斤公斤 4040位旅客安排在前客舱位旅客安排在前客舱 29942994公斤公斤 5050位旅客安排在中客舱位旅客安排在中客舱 37243724公斤公斤 4848位旅客安排在后客舱位旅客安排在后客
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