[科普中国]-飞机重心定位

飞机重心定位的意义

飞机设计包括一系列各种不同的计算，其中主要的有：重量计算、重心定位计算、空气动力计算、稳定性计算、飞机强度计算、惯性力矩计算等。

飞机的重量计算和重心定位计算要在其他各种计算之先进行并成为其他各种计算的原始资料。因为在计算飞机飞行性能所用的公式中都包括飞机的飞行重量这个主要的参数，所以重量计算和重心定位计算的准确性对其他各种计算的准确性影响很大。荷物在翼展和机身全长上的分布情况，即荷物的重量及其重心的坐标是飞机各部分进行任何强度计算的原始数据。

在上述各种计算中，飞机的重量计算和重心定位计算的关系最大。唯有准确地计算出飞机各部分的重量之后，才能正确地求出飞机重心的位置；因此不能认为飞机的重心定位与飞机的重量无关。

还应当提到的是飞机的重量和重心定位与飞机的尺寸数据及飞机布置状况的关系。飞机重量是选择飞机的基本参数——机翼面积、尾翼面积、机身长度、机轮尺寸等的主要原始数据。飞机各部分合理的布置，尤其是机翼盒机身的正确的相对位置，即机翼在机身上的安装位置都决定于飞机的重心定位。

对于任何工程建筑都十分需要求出准确的重心，而对于有六个自由度的飞机来说，求出准确的重心位置更有其特殊的意义。

在整个飞行过程中，飞机的重心应当位于一个相当小的预先确定好的区域内。若重心的位置在这个区域的前面，势必大大地转动升降舵，这就增加了起飞和着陆的困难。若重心位于这个区域的后面，飞机就不能稳定飞行。

由此可见，飞机的重心位置在很大程度上决定着飞机的飞行状态——飞机的平衡、稳定性和操纵性。操纵盘上的外力（这对重型飞机尤其重要）也是由于正确地选择了飞机的重心定位而达到的。1

飞机重心定位计算种类在飞机的设计和制造过程中，反复计算飞机的重心定位不下4~5次。飞机制成后，还用实验方法，即在三个位置上称重飞机的方法确定重心位置。

飞机设计各个阶段的重心定位计算之间的主要区别就在于它的原始资料和计算范围不同。由重量计算或重量统计簿中得到的部件的重量和布置图、草图或施工图都是重心定位计算的原始资料。

在草图设计阶段中一般按理论重量进行两次重心定位计算。第一次计算是按照初步近似的重量计算的数据和布置图进行的，在第一次计算中仅知道飞机主要部分的位置，常按部件、设备的假想位置取其重心。第二次计算按“协调”图及校正过的重量计算的数据进行，在这次计算中已经知道所有部件和设备的准确的位置。第一次计算称为布置图重心位置计算，第二次计算称为草图重心位置计算。

飞机重心定位的第三次计算按照施工图和在执行设计阶段中求得的零件重量进行。第四次计算在飞机制造阶段按零件称重的结果进行。第三次计算称为按图纸重心定位计算，第四次计算称为按零件称重重心定位计算。

对于设计和制造周期长的飞机，上述计算次数是不够的。对于这种飞机就以按理论重量计算一项来讲不是进行两次而是进行三次。

最后一次计算在技术设计阶段进行的。这次计算比草图重心定位计算细致，在这次计算中都单独地考虑了飞机各部分的受力件和结构件。

这次计算的原始资料可以是计算重量极限时求出的重量以及画有框、梁、肋的机身，机翼，尾翼和其他部件的示意图。以后可以利用这种在计算范围上和“按图纸计算重心定位”相似的计算检查飞机的重心位置。

在执行设计阶段中，检查飞机重心的位置就是将每个部件的图纸重量和这次计算中的设计重量加以比较，并确定重量误差对飞机重心定位的影响。1

飞机重心定位要求飞机重心的位置，直接影响飞行的稳定性、操纵性和地面滑跑的稳定性。在飞机总体设计阶段，要通过部位安排来确定飞机重心的合理位置。进行重心定位应满足以下要求：

（1）重心前后位置的选定，应保证飞机在正常飞行状态下有足够的纵向静稳定度。

（2）从滑跑的稳定性考虑，重心距地面的垂直距离不应太大。

（3）为了提高飞机在地面的抗风能力，飞机伞翼的安装位置应尽量降低。

（4）飞机上可抛掷的载重和燃料应布置在重心附近。

（5）在飞行过程中全机重心的变动范围要小。

此外，还有使用和布局上的其他要求。2