飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中重量控制

余立　崔青青　王猛

【摘? 要】綜上所述，飛機(jī)重量重心檢測系統(tǒng)可以實現(xiàn)對飛機(jī)的出廠計量、試飛校檢等操作，而且該項技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，并朝著智能化和模塊化方向發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計;重量控制;重量重心檢測系統(tǒng)

前言

截止到目前，飛機(jī)重量重心測量主要涉及到的內(nèi)容有千斤頂?shù)鹊?，其?yīng)用范圍極為廣泛。隨著現(xiàn)代飛機(jī)技術(shù)的不斷更新，高安全、高精度等要求也被有效的呈現(xiàn)出來，使得該項技術(shù)的整合十分重要。

1最大起飛重量的確定方法

給定機(jī)型和運行條件時，飛機(jī)的性能特征及跑道條件、氣壓、氣溫、風(fēng)量等影響因素已確定。此時可以通過選擇適合的飛速度V1/VR/V2（即起飛決斷速度/起飛抬前輪速度/起飛安全速度）來平衡各種要求，以獲得盡可能大的起飛重量，具體通過調(diào)節(jié)速度比V1/VR和V2/VSR來實現(xiàn)。根據(jù)CCAR25.107（e）（1）條規(guī)定：VR必須大于1.05VMCA（VMCA為空中最小操縱速度），VR取決于飛機(jī)重量。CCAR25.107（a）（1）同時規(guī)定：V1必須大于VMCG，V1必須小于等于VR。根據(jù)試飛驗證：V1過小將使起飛距離增長，低于一定值時不再具有分析價值，V1/VR的取值通常在0.84～1.0之間。CCAR25.107（b）條規(guī)定：V2的最小值必須大于等于1.13VSR（對于雙發(fā)飛機(jī)），而失速速度也取決于飛機(jī)重量。因此，最小V2不是固定值，但最小V2/VSR已知。此外，V2速度太大會要求較長的起飛距離，并導(dǎo)致爬升性能的降低，因此V2/VSR通常有一個最大值限制（一般在1.13～1.5之間，需根據(jù)具體機(jī)型確定）。

1.1 V1/VR比的影響

首先考慮固定VⅣ囅比值時，V2/VSR比值的變化對起飛性能的影響。此時等同于將V?？醋鞫ㄖ担紤]V1的變化對起飛性能的影響。

1.1.1跑道長度限制。由于V1增加時會增加飛機(jī)的加速一停止距離、減小飛機(jī)的單發(fā)起飛距離及單發(fā)起飛滑跑距離，因此，反映在跑道長度對起飛重量的限制上則表現(xiàn)為：隨著V1增加，受單發(fā)起飛距離（TODN-1）及單發(fā)起飛滑跑距離（TORN-1）限制的最大起飛重量增加（全發(fā)工作時不受影響），而受加速一停止距離（ASD）限制的最大起飛重量減小。

1.1.2起飛越障的限制。v1的變化并不影響起飛第一、第二及最后航段的爬升梯度。但是由于V1增加會使起飛距離減小，因此飛機(jī)在較短的距離就離地進(jìn)入起飛航跡，從而增加越障裕度，減小了爬升梯度要求。

1.1.3剎車能量限制。最大剎車能量限定了飛機(jī)剎車時允許的最大動能，在給定起飛重量時限定了V1，使其不得超過最大剎車能量速度VMBE。

1.2 V2/VSR比的影響

以下考慮V1/VR為固定值時，V2/VSR的變化對起飛性能的影響。

1.2.1跑道長度限制。V2/VSR的取值是通過調(diào)節(jié)VR來實現(xiàn)的，增大該比值相當(dāng)于增大VR，因此會增加起飛距離和起飛滑跑距離。并且，當(dāng)給定V1/VR時也會增加V1，使得加速停止距離也相應(yīng)增加。

2飛機(jī)重量及重心測量系統(tǒng)應(yīng)用情況

2.1千斤頂測量

千斤頂法在測量工作中十分常用，具體工作原理如下：在測量工作開展之前，操作人員可以將飛機(jī)停放在平坦地面之中，將風(fēng)力、磁場等干擾因素排除。之后，將飛機(jī)腹下頂孔當(dāng)做承力點，在頂孔和千斤頂之間，將傳感器作為相應(yīng)的測量部件，并借助于千斤頂將傳感器的承重提升，將調(diào)解作用更好的展示出來。在此過程中，最為常用的方式為三點支撐測量。在具體操作過程中，人們可以在前機(jī)身之中放置一個千斤頂，在左右機(jī)翼兩側(cè)再放置一個千斤頂。

2.2稱重平臺測量

該種測量主要是在飛機(jī)的機(jī)輪下方安置一個稱重平臺，并在其中加入稱重傳感器，而且在實際三點測量過程中，可以對三個稱重平臺進(jìn)行全面應(yīng)用，此時，引橋牽引的重要性將會被展示出來。為了強(qiáng)化測量的準(zhǔn)確性，相關(guān)工作人員可以根據(jù)實際力矩平衡原理，使用作圖法或者是解析法，進(jìn)而將飛機(jī)的機(jī)體坐標(biāo)呈現(xiàn)出來，這也是重心測量的重要步驟。站在理論角度來說，機(jī)輪作用于平面的壓力應(yīng)該以垂直向下為主，位于平面之下的傳感器可以實現(xiàn)其完全測量。

2.3千斤頂與稱重平臺的結(jié)合測量

為了將實際稱重平臺的測量精度進(jìn)一步提升，相關(guān)研究人員提出了千斤頂和稱重平臺混合測量形式，具體測量原理如下：在實際稱重平臺上放置一個千斤頂，并將整個稱重平臺當(dāng)做千斤頂?shù)牡鬃?，支撐飛機(jī)飛行。另外，通過千斤頂操作，還能實施飛機(jī)的升降操作，實現(xiàn)飛機(jī)的水平調(diào)節(jié)，并借助于稱重平臺，對感知力進(jìn)行預(yù)測。在實際測量過程中，應(yīng)根據(jù)實時測量減去千斤頂?shù)闹亓浚@也是最終飛機(jī)重量最合理的表示形式。

2.4稱重平衡時的計算測量

現(xiàn)階段，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，大型航空客貨運輸機(jī)的應(yīng)用比例越來越高，尤其是對于大型飛機(jī)的重心測量，其沉重平衡系統(tǒng)屬于是系統(tǒng)的必備條件。從實際發(fā)展角度來說，很多國外波音以及空客等公司均使用了稱重平衡以及實時計算測量程序。從地面稱重平衡系統(tǒng)測量中可以看出，整個飛機(jī)機(jī)身重量集中在起落架液壓緩沖器上，如果將飛機(jī)輪胎、剎車系統(tǒng)等重量加在一起，便能得出整個飛機(jī)的重量。一般來說，稱重傳感器可以安裝在起落架液壓緩沖器之中，能夠?qū)彌_器承受壓力進(jìn)行測量，進(jìn)而將飛機(jī)重量更好的反應(yīng)出來。在地面承重平衡系統(tǒng)測量過程之中，飛機(jī)總量主要是由下部起落架液壓緩沖器提供支撐力，之后再加上飛機(jī)輪胎和剎車系統(tǒng)等重量，構(gòu)成飛機(jī)總重量。

結(jié)束語

人們可以根據(jù)具體飛機(jī)重量重心測量結(jié)果，為其他重量的重心測量提供有利條件，尤其是在靜態(tài)測量和方向校準(zhǔn)上，屬于是整個工作的重點內(nèi)容。

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（作者單位：中航飛機(jī)股份有限公司漢中飛機(jī)分公司）