飞机的俯仰稳定性
飞机作为一种在空中飞行的航空器,它必须具有一定的稳定性,否则就会出现可怕的后果。那什么是稳定性呢?举个例子,一颗圆形的小球处于凹坑的底部,如果它受到扰动而离开时,但是最终在重力的作用下它还是会返回底部,那么我们就说它是稳定的。反之,如果小球处于一个凸圆的顶部,当它受到扰动时它无法回到原位,那它就是不稳定的。飞机的稳定性包括俯仰稳定性、偏航稳定性和滚转稳定性。但是今天我们就只谈飞机的俯仰稳定性。
俯仰稳定性是飞机绕横轴的一种稳定情况,它影响着飞机迎角的变化。在飞行中,当飞机受到微小扰动而偏离其平衡状态,在扰动去除时,不经驾驶员的操作飞机能自动回到原来的状态,则称飞机具有俯仰稳定性。
这里我们介绍两个假想的点,一个是飞机的重心,另一个是飞机的气动焦点。简单来说,我们把重心想象成飞机全部的重量都集中在这一点,气动焦点则是飞机受到的附加升力集中在这一点。当飞机重心位于气动焦点之前的时候,我们就说这架飞机具有俯仰稳定性。当飞机受到扰动抬头的时候,即飞机攻角变大,附加升力增大相对重心形成一个低头的力矩,飞机就处于平衡状态了。
因此,飞机的重心位置对于飞机来说至关重要。
飞机的称重
飞机飞行有一个安全起降的重量,超过了这个重量,飞机将会出现不安全的情况。飞机超重了,起飞距离就会急剧增加,甚至出现无法起飞的现象;降落的时候,容易造成起落架折断、机身结构受损、刹车距离过长等情况,导致意外事故的发生。紧急情况发生时,飞机一般都会在空中放油减轻重量,然后才能降落。
因此,通过上述分析我们知道,飞机的重心位置和飞机的重量关系着飞行安全。每一架飞机都有自己的重量和重心数据,飞机的货物装载和乘客的安排都要根据这些数据来进行合理的布局。
但是飞机的重心和重量并不是一成不变的。当飞机经过一些重大维修或者改装的时候,飞机的重心和重量就会发生变化。例如前几年,我国对波音737NG进行了碳刹车改装,把重量较重的钢刹车换成较轻的碳刹车,因此就需要称重来重新确定重心和重量的数据。国家民航局规定,运输类飞机在4年之内至少要进行一次称重。
现代飞机主要通过飞机称重系统进行称重。整个称重系统由称台、引桥、轮挡和采集装置等构成。飞机的起落架都布置一套这样的系统,然后由牵引车把飞机牵引上去,之后机务人员记录每个起落架处称台的读数,通过系统的计算就能知道飞机的重量和重心范围了。
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