淺談飛機(jī)載重平衡數(shù)據(jù)工程管理

付東良

摘要：飛機(jī)載重平衡數(shù)據(jù)涉及民航安全，其數(shù)據(jù)管理對(duì)影響飛機(jī)安全至關(guān)重要。本文參照國(guó)航載重平衡一些工作內(nèi)容及局方規(guī)章，對(duì)飛機(jī)載重平衡數(shù)據(jù)的由來和應(yīng)用做了闡述，希望對(duì)從事這方面數(shù)據(jù)管理的從業(yè)人員有所幫助和啟發(fā)。

Abstract： The aircraft load balancing data is related to the safety of civil aviation and its data management is very important to affect the safety of aircraft. This paper describes the origin and application of aircraft load balance data according to some work contents and regulations of load balancing of Air China， to provide help and inspiration for the load balancing data management practitioners.

關(guān)鍵詞：空重；重心；平衡；稱重報(bào)告；累積變化量；+/-0.5%

Key words： empty weight；center of gravity；balance；weighing report；cumulative change；+/- 0.5%

中圖分類號(hào)：V214 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）32-0022-02

0 引言

隨著民航業(yè)的發(fā)展，飛機(jī)載人能力日益增強(qiáng)，而飛機(jī)載重平衡方面暴露出問題越來越多。這些問題影響著飛行安全，并直接給航空公司造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，飛機(jī)載重平衡基本數(shù)據(jù)管理顯得尤為重要。

航空器飛行過程中，通過有效的手段控制飛機(jī)的重量和重心的位置，確保其在允許的范圍內(nèi)，保障飛行安全即為航空器載重平衡控制。

1 定義

①航空器空重：指航空器的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、設(shè)施、動(dòng)力裝置及一些作為某一特定構(gòu)型飛機(jī)的一個(gè)整體所必須的設(shè)備的重量和航空運(yùn)營(yíng)人認(rèn)為該航空器所配標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的重量。②標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目：指該型號(hào)航空器所配備設(shè)備和加載的液體，這些設(shè)備和液體不是某一特定構(gòu)型飛機(jī)的作為一個(gè)整體所必須的一部分，但對(duì)于同型號(hào)的航空器是相同的，其所涉及的項(xiàng)目主要包括以下幾類，但不僅僅包括以下項(xiàng)目：1）附加的電子設(shè)備；2）廚房、酒吧、小賣部?jī)?nèi)的結(jié)構(gòu)；3）滅火器、信號(hào)彈、緊急氧氣設(shè)備；4）廁所用液體和化學(xué)用品；5）發(fā)動(dòng)機(jī)滑油；6）不可用燃油和其它不可用液體。③機(jī)隊(duì)空重：指構(gòu)成一個(gè)機(jī)隊(duì)的相同構(gòu)型的航空器的平均航空器空重。

2 飛機(jī)平衡種類與重心

對(duì)于作用于飛機(jī)的各個(gè)力，如果不是通過飛機(jī)的重心，就要對(duì)飛機(jī)的重心構(gòu)成力矩，促使飛機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。偏轉(zhuǎn)力矩是指引起飛機(jī)偏轉(zhuǎn)的力矩，俯仰力矩是指引起飛機(jī)俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，滾動(dòng)力矩是指引起飛機(jī)滾動(dòng)的力矩。

力矩種類有三種，相應(yīng)的飛機(jī)的平衡也有三種，分別是俯仰平衡、方向平衡、橫側(cè)平衡。

①俯仰平衡。俯仰平衡是指作用于飛機(jī)的上仰力矩和下俯力矩彼此相等，也就是各種俯仰力矩互相平衡。

②方向平衡。方向平衡是指作用于飛機(jī)的左偏力矩和右偏力矩彼此相等，使飛機(jī)既不向左偏，也不向右偏。

③橫側(cè)平衡。橫側(cè)平衡是指飛機(jī)各滾轉(zhuǎn)力矩彼此相等。飛機(jī)的平衡是指三個(gè)方向的力矩都平衡，但實(shí)際工作中，我們所指的飛機(jī)的平衡是指飛機(jī)的俯仰平衡。飛機(jī)重心也是指飛機(jī)機(jī)身方向上的重心。

飛機(jī)的重心與重心位置表示方法。飛機(jī)重心是飛機(jī)重力的著力點(diǎn)，重力著力點(diǎn)所在的位置，叫重心位置。飛機(jī)重心的位置常用飛機(jī)重心在某一特定翼弦上的投影距該翼弦前端的距離占該翼弦的百分比表示。通常采用平均空氣動(dòng)力弦（MAC）作為這種特定翼弦，翼弦就是機(jī)翼前緣到后緣的連線。即：重心位置占平均空氣動(dòng)力弦%=（重心投影距平均空氣動(dòng)力弦前端的長(zhǎng)度/平均空氣動(dòng)力弦長(zhǎng)）×100%。

3 飛機(jī)載重平衡基本數(shù)據(jù)

要得到飛機(jī)載重平衡數(shù)據(jù)首先要對(duì)飛機(jī)進(jìn)行稱重。稱重方式有單機(jī)稱重和機(jī)隊(duì)稱重兩種方式。

①單機(jī)稱重方式即航空營(yíng)運(yùn)人對(duì)機(jī)隊(duì)中每架航空器都進(jìn)行稱重。

1）采取單機(jī)秤重，每架航空器的稱重間隔最長(zhǎng)為36個(gè)日歷月。2）采取單機(jī)秤重方案，航空運(yùn)營(yíng)人可以將某一具體構(gòu)型的航空器秤重間隔延長(zhǎng)至48個(gè)日歷月，并獲得局方批準(zhǔn)，但需要滿足：通過航空器以往定期秤重的實(shí)際記錄值證明，運(yùn)營(yíng)期間航空器的重量和重心位置的累計(jì)變化記錄能夠準(zhǔn)確反映出該航空器的重量和重心位置保持在限定的范圍內(nèi)；同時(shí)以上證明至少需要兩架航空器進(jìn)行驗(yàn)證。

②機(jī)隊(duì)秤重方式，即航空運(yùn)營(yíng)人可以選擇機(jī)隊(duì)中的一定數(shù)量的飛機(jī)進(jìn)行秤重，并將結(jié)果作為機(jī)隊(duì)剩余航空器的值。機(jī)隊(duì)秤重要滿足下列條件：

1）該機(jī)隊(duì)必須是同一型別的飛機(jī)，即使是同一型號(hào)，但一個(gè)是貨機(jī)，一個(gè)是客機(jī)，也不屬于同一機(jī)隊(duì)。

2）在每個(gè)秤重周期（36個(gè)日歷月）內(nèi)，機(jī)隊(duì)中需要秤重的最少的飛機(jī)數(shù)量為表1。

3）在選擇被秤重飛機(jī)時(shí)，首選距離上次秤重時(shí)間間隔最長(zhǎng)的飛機(jī)；

4）航空運(yùn)營(yíng)人應(yīng)該制定時(shí)間段，在此時(shí)間段之內(nèi)需要對(duì)機(jī)隊(duì)中所有的航空器的完成秤重?；诤娇者\(yùn)營(yíng)人機(jī)隊(duì)的通常服務(wù)年限，要求這個(gè)時(shí)間段最長(zhǎng)不超過18年。該時(shí)間段的制定，并不是要求航空運(yùn)營(yíng)人從商業(yè)因素考慮，該機(jī)隊(duì)全部退役年限前完成機(jī)隊(duì)每架航空器的秤重。

飛機(jī)稱重以后經(jīng)過計(jì)算可得到稱重報(bào)告。

稱重后的數(shù)據(jù)經(jīng)過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，得到實(shí)際航班運(yùn)行中需要載重平衡數(shù)據(jù)。

飛機(jī)的載重平衡數(shù)據(jù)，可用于實(shí)際生產(chǎn)中。endprint

每架航空器（包括新出廠的和使用過的）在投入營(yíng)運(yùn)之前，必須確定該航空器的空重和重心位置，也就是表2中的使用空重（OEW）和重心（CG）。針對(duì)新出廠的航空器，通常在生產(chǎn)廠已被稱重，航空運(yùn)營(yíng)人可以不重新稱重就投入運(yùn)營(yíng)，但需要將航空器改裝造成的重量和重心位置的改變進(jìn)行記錄，并且確保航空器重量的累積變化量不超過最大著陸重量的+/-0.5%或航空器重心位置累積變化量不超過平均空氣動(dòng)力弦的0.5%的范圍。

4 飛機(jī)載重平衡數(shù)據(jù)變化量控制

如上所述，飛機(jī)在投入運(yùn)營(yíng)前必須確定重量和重心位置。這兩者的累積變化量不能超過0.5%界限。要確定變化量首先要確定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。每架飛機(jī)在每次稱重后即會(huì)發(fā)布一次載重平衡數(shù)據(jù)，可做為基準(zhǔn)量。飛機(jī)在改裝后會(huì)有重量和重心的變化，有效控制累積變化量是飛機(jī)空重和重心位置控制的基本要求。以B-XXXX控制數(shù)據(jù)為例，如表2所示為飛機(jī)原始載重平衡數(shù)據(jù)以及執(zhí)行完工程指令（Engineer Order）-EO以后的數(shù)據(jù)。

如表2中第1項(xiàng)為B-XXXX飛機(jī)的引進(jìn)時(shí)的原始數(shù)據(jù)，也就是此時(shí)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。第2項(xiàng)為14年時(shí)該飛機(jī)執(zhí)行完EO1后載重平衡數(shù)據(jù)發(fā)生變化，重量變化為0.01kg，力矩變化為0.28kg·m。第3項(xiàng)為2C稱重后的數(shù)據(jù)。第4，5，6項(xiàng)同第2項(xiàng)為執(zhí)行EO后的數(shù)據(jù)變化。那么，執(zhí)行完EO1后，飛機(jī)的空重即為41757.45+0.01=41757.46（kg），變化后的力矩為：722813.00+0.28=722813.28（kg·m），而重心無變化。重量變化量為：0.01kg，飛機(jī)最大著陸重量為61000kg，前者與后者比值即為重量變化0.01/61000=1.64E-07。當(dāng)飛機(jī)執(zhí)行完2C后，此時(shí)基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)變?yōu)?C后的數(shù)據(jù)，同執(zhí)行完EO1載重平衡數(shù)據(jù)的算法一樣我們可以得出執(zhí)行完EO2的數(shù)據(jù)。此時(shí)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)再進(jìn)行執(zhí)行完EO3的數(shù)據(jù)運(yùn)算。以此類推可得出表3數(shù)據(jù)。

表3中重心變化為變化后的重心減去變化前重心。如：EO2執(zhí)行后重心為25.77，而基準(zhǔn)重心為2C稱重后的25.72，那么變化量為25.77-25.72=0.05。這樣計(jì)算重量和重心變化后可以計(jì)算出累積的變化量。即把當(dāng)前變化量和上一次累積變化量相加，可得當(dāng)前累積變化量。如計(jì)算EO3執(zhí)行完后累積變化量即第5項(xiàng)的累積變化量。重心變化量為當(dāng)前變化量0.01加上上次累積變化量為0.05即為0.06。當(dāng)然這里是0.06%。累積重量變化為當(dāng)前重量變化1.80E-06加上上次累積變化量6.47E-05即為6.65E-05。這樣就可以控制重量累積變化量和重心的累積變化量。當(dāng)二者中有一個(gè)量不在+/-0.5%范圍時(shí)，要進(jìn)行新一次的稱重，以確定滿足適航要求的重量和重心。

5 結(jié)語(yǔ)

以上四點(diǎn)粗淺地介紹了飛機(jī)載重平衡基本數(shù)據(jù)工程管理內(nèi)容，希望對(duì)從事民航事業(yè)的大家有所幫助和啟發(fā)。

飛機(jī)的載重平衡數(shù)據(jù)關(guān)系飛機(jī)安全。其內(nèi)容涉及方方面面，可謂博大精深。一個(gè)小小的疏漏可能會(huì)造成難以想象的大災(zāi)難。為了保障飛機(jī)的安全，我們必須管理好飛機(jī)載重平衡數(shù)據(jù)，為民航業(yè)的發(fā)展做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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