飞机重心位置的计算分析方法

以空机重心指数作为计算的起点，以确定飞机的起飞重心位置，并根据飞机重心位置的要求，妥善安排旅客在飞机上的座位和各货舱的装载量的填制图。其次，支撑部23可以水平布置，拉杆无论安装于主弦杆还是腹杆25位置，拉杆重心不易偏向一侧，避免立板21受力，则无需设置筋板加强立板21承压强度，从而简化了起重臂拉杆支架的结构，降低了加工成本。（大展弦比的直机翼飞机，在飞行速度接近声速时，会出现阻力剧增，操纵性能变坏和自发栽头的现象，飞行速度也不能再提高，因此人们曾以为声速是飞机速度不可逾越的障碍）。

不在飞机重心允许范围内装货或载客时，会使飞机操纵性和安定性变差，飞机起飞、着陆困难，影响飞行安全。飞机重心位置计算分析是现役飞机加改(换)装工程方案设计、试飞检飞等过程中必不可少的一个重要环节。某型飞机是一种具有跳伞训练、人员运输等用途的现役轻型军用飞机 ［4］ 。根据上级规定要求，该型飞机上装备的进口某型短波单边带电台需换装为国产某型短波自适应/跳频电台。飞机重心位置表示本文研究了该型飞机进口短波电台换装国产短波电台重心位置计算分析方法。飞机重心位置表示1 飞机重心计算坐标系和原机重量重心数据1． 1 飞机重心计算采用的坐标系该型飞机选取了飞机结构水平线和第 5 框轴线作为计算飞机重心的坐标轴，如下图所示［5］ 。选定 XOY 机体坐标系进行该型飞机重心计算分析。坐标原点 O 为该型机第 5 框(飞机基准面)轴线与飞机结构水平线(飞机水平基准线)的交点，即重心基准点;X 轴为飞机结构水平线，向后为正;Y 轴为飞机第 5 框轴线，与飞机结构水平线垂直，向上为正。如下图示出了该型飞机重心、平均空气动力弦与XOY机体坐标系之间的相对位置。XT为飞机重心到收稿日期:2016 －02 －18 修订日期:2016 －03 －15作者简介:唐金元(1965 － )，男，山东莱阳人，教授，主要研究方向为航空无线电通信导航新技术及应用。

第 46 卷 第 3 期 航 空 计 算 技 术 Vol． 46 No． 32016 年 5 月Aeronautical Computing Technique May． 2016第 5 框轴线的水平距离(m);XTO 为飞机重心到平均空气动力弦前缘的水平距离(m)。某型飞机重心计算采用的 XOY 坐标系图该型机平均空气动力弦长为 2． 269 m;平均空气动力弦前缘与第 5 框轴线之间的水平距离为 0． 05 m，与飞机结构水平线之间的垂直距离为0． 66 m;平均空气动力弦后缘与飞机结构水平线之间的垂直距离为 0． 568 m。由上述数据，可以计算出平均空气动力弦与飞机结构水平线之间的夹角 α 值为:α = arcsin0． 660 －0． 5982．( )269=2°1． 2 飞机原机重量和重心位置数据该型飞机的原机飞行重量数据和使用重心位置数据如表 1 所示［5］ 。表 1 飞机原机重量数据和重心位置数据表空机重量/kg最大起飞重量/kg最大着陆重量/kg空机重心位置/%重心允许范围/%3 298 5 250 5 250 18．5 17． 2 ～33依据表 1 中用平均空气动力弦长表示的空机重心位置数据，可推算出飞机空机重心到第 5 框轴线的水平距离(X T 0 )(如图所示)值为:(X T )0= X T 0 +0． 050 =2． 269 ×18． 5% +0． 050=0． 470(m)2 飞机换装短波电台重心位置计算分析方法2． 1 飞机重心位置计算分析方法对现役飞机加改(装)工程而言，在 XOY 机体坐标系下，可采用力矩平衡法来计算分析飞机重心位置 ［6］ 。

方法步骤如下:1)计算飞机重心在 XOY 坐标系中 X T 数值基于力矩平衡法，计算飞机重心在 XOY 机体坐标系中 X T 数值公式为:X T =G 0 (X T )0+ ∑ G i X iG 0 + ∑ G i(1)式(1)中，G 0 为飞机原机空机重量，(X T )0 为飞机空机重心到第 5 框轴线的水平距离，G i 为重心计算项目(拆卸机件、安装机件)的重量(kg)，其中拆卸机件(原机进口短波电台的机件)重量取“－ ”值，安装机件(新装国产短波电台的机件)重量取“+ ”值;X i 为计算项目重心到重心基准点 0(图 1 所示)的水平距离(m)，其中安装在飞机第 5 框(飞机基准面)前的机件距离取“－”值，安装在飞机第5 框后的机件距离取“+”值。2)计算飞机重心在平均空气动力弦上的位置 X T0 值对该型飞机而言，由于其平均空气动力弦与飞机结构水平线之间的夹角 α = 2°数值很小，所以可采用以下近似计算公式，来计算飞机重心在平均空气动力弦上的位置 X T0 值:X T0 = X T －0． 050 (2)3)计算用机翼平均空气动力弦百分数表示的飞机重心位置X T0 值用机翼平均空气动力弦 bA 百分数表示飞机重量重心位置X T0 公式为:X T0 =T T02． 269×100% (3)2． 2 飞机换装短波电台重心位置计算项目数据统计某型飞机原机进口短波单边带电台(拆卸设备)和国产短波自适应/跳频电台(安装设备)的机件名称、安装位置、重量(G i )、力臂(X i )、力矩(G i X i )等数据，如表 2 所示。

另有优质国产病理耗材试剂供应，如晾片板、铜质染色架、不锈钢染色架、不锈钢包埋底模、铜制脱水盒、不锈钢脱水盒、取材刀柄、展片镊子、塑料包埋盒、防脱载玻片、盖玻片、血球计数板、标本染色缸、病理标本袋、标本瓶、抗原修复盒、免疫组化湿盒、包埋框、切片盒、蜡块柜、切片柜、晾片柜、标本柜、切片机钢刀、包埋纸、定时钟等。2. 厨房设备： 排风管道、排烟设备、连续油炸机、翻转锅、自动炒锅、刀板杀菌柜、米饭生产线、餐具浸泡槽、操作台、风力烤线、洗涤槽、洗涤盘、保管箱、储存柜、存放架、餐车、炊具五金架、杆、钩、餐具五金架、杆、钩、调料盒、调料箱、调料架、炊具架等。 2. 厨房设备： 排风管道、排烟设备、连续油炸机、翻转锅、自动炒锅、刀板杀菌柜、米饭生产线、餐具浸泡槽、操作台、风力烤线、万能点烤箱、洗涤槽、洗涤盘、保管箱、储存柜、存放架、餐车、炊具五金架、杆、钩、餐具五金架、杆、钩、调料盒、调料箱、调料架、炊具架等。

2． 3 飞机换装短波电台空机重心位置计算1)求出该型飞机空机重心在 XOY 坐标系中 X T 的数值在式(1)中代入数据有:X T =3 298 ×0． 470 +33． 2853 298 +6． 3=0． 479可知该型飞机进口短波电台换装国产短波电台后，飞机空机重心的 X 坐标在0． 479 m 处，比原机空机重心的 X 坐标(在 0． 470 m 处)后移 0． 009 m。2)求出该型飞机空机重心在平均空气动力弦上的位置 X T0 值在式(2)中代入数据有:X T0 =0． 429 －0． 050 =0． 4293)求出该型飞机用机翼平均空气动力弦百分数表示的空机重心位置X T0 值在式(3)中代入数据有:X T0 =0． 4292． 269×100% =18． 9%可知该型飞机进口短波电台换装国产短波电台后，用平均空气动力弦长表示，空机重心位于18． 9%处，较改装前的 18． 5%后移 0． 4%，而该型飞机的重心允许范围为 17． 2% ～33% (表 1 所示)，因此该型飞机换装短波电台后，空机重心位置位于重心允许的范围内。3 结束语本文以某型现役飞机进口短波单边带电台换装国产短波自适应/跳频电台工程作为研究对象，研究了飞机重心位置计算分析方法。

分析了飞机重心计算采用的坐标系，给出了该型飞机的重量、重心位置数据，研究归纳了基于力矩平衡法的飞机重心位置计算方法步骤，具体计算了该型飞机换装短波电台后空机重心位置。计算结果表明，该型飞机进口短波电台换装国产短波电台后，空机状态下的重心位置满足该型机重心允许范围要求。本文研究的基于力矩平衡法的飞机重心位置计算方法，可用于新型飞机研制、现役飞机加改(换)装设计等工程环节。参考文献:［1］ 刘德生． 飞机重量、重心测量及计算方法的研究［C］/ /北京:中国航空学会 2008 年学术年会重量工程专业委员会第十二次学术交流会论文集，2008:144 －153．［2］ 范幡果，闫少雄，吴晓辉． 飞机重心自动调节系统的设计与实现［J］． 机械与电子，2010(6):38 －41．［3］ 李秋． 民用飞机的重心安全裕度分析［J］． 科技信息，2012(26):51 －53．［4］ 石家庄飞机工业有限责任公司． × × 型飞机使用维护说明书［Ｒ］． 石家庄:石家庄飞机工业有限责任公司，2003．［5］ 石家庄飞机工业有限责任公司． × × 型飞机技术说明书［Ｒ］． 石家庄:石家庄飞机工业有限责任公司，2003．［6］ 海军航空工程学院． × × 型飞机换装国产电台技术方案［Ｒ］． 青岛:海军航空工程学院青岛校区，2015．(上接第 71 页)［5］ Zhang A． Competition Models of Strategic Alliances［J］． Ｒe-search in Transportation Economics，2005，13:75 －100．［6］ Aura Ｒeggiani，Peter Nijkamp，Alessandro Cento． Connectivi-ty and Competition in Airline Networks［M］． Berlin Heidel-berg:Springer，2009:141 －163．［7］ 纪杰，龙勇． 飞行频率、拥挤成本和互补型航空联盟:中枢轮辐网络机场拥挤分析［J］． 管理评论，2012，24(3):164－169．［8］ 于嘉． 中国民航业市场结构、竞争行为与绩效研究———结合网络产业经济特征的理论与实证分析［D］． 济南:山东大学，2014．· 4 7 · 航 空 计 算 技 术 第 46 卷 第 3 期