飞机的装载配平介绍.ppt

1、中国民航大学 空管学院 航务系,飞机的装载与配平,多 媒 体 教 学,中国民航大学 空管学院 航务系,课程性质：飞行运行方向专业课，通过学习加强 学员对装载配平知识的掌握，提高综 合运用能力与实际动手能力，使广大 学员的理论知识更好地服务民航生产 实践。 学时： 要求：正确理解基本概念，掌握飞机进行装载配 平的原理，能够熟练进行飞机的装载配平 工作,课程说明,中国民航大学 空管学院 航务系,在做飞行计划时已保证 TOWMTOW、LWMLW、ZFWMZFW, 但仅保证重量不超过最大允许值还不够, 还必须保证飞机的重心在任一时刻不超出允许的范围。对每种机型都根据操纵性、稳定性的要求及飞机结构限制确

2、定了一个允许的重心范围(见下面的图), 因此必须正确按排旅客及货物的位置, 以便保证在起降及飞行中任一时刻飞机重心不超出允许范围，此外，还必须正确地配平(TRIM,概 述,中国民航大学 空管学院 航务系,中国民航大学 空管学院 航务系,超过重量限制或重心限制可能会危及安全，例如，可能造成起飞时飞机擦尾、结构损伤、气动不稳定性、地面不稳定性(飞机倾复)、旅客上机下机不安全、耗油增加、疲劳寿命缩短、损伤跑道等。配平不正确会危及起飞时的安全，因为安定面配平的结果会影响驾驶杆的杆力，正确地配平抬前轮时会产生可接受的杆力，不正确的配平可能导致起飞时擦尾、或过早(如杆力太轻)或过晚(如杆力太重)的抬前轮，

3、抬前轮过早可能导致俯仰角过大、爬升梯度减少、甚至失速，抬前轮过晚会使起飞距离增长、到障碍物的距离缩短，在受近距障碍物限制时，抬前轮过早或过晚都可能导致受控飞行撞地(CFIT,中国民航大学 空管学院 航务系,19702005年全球有82起事故是由载重平衡问题造成的，2004年MK(毛里求斯)航空公司的波音747-200F在加拿大哈利法克斯起飞时由载重平衡问题导致坠毁,中国民航大学 空管学院 航务系,装载配平单确定重心的力学原理,装载配平单确定重心的力学原理是合力之矩定理: 一个力系的合力对任一点之矩等于各分力对同一点的力矩之和。 对空间力系, 力矩是矢量。对平面力系, 力矩可用标量表示。对确定飞

4、机重心的情况而言, 是平面力系, 而且是平行力系。确定飞机重心的情况可简化为如下例所示。 例: 设右图示的系统由板子及三个重物组成，其重量分别为WE、WF、WC、WP, 试确定这个系统的重心。这个例子中的板子重量WE相当于飞机的使用空机重，WP为旅客重, WF相当于油量, WC相当于货物, 整个系统的重心相当于飞机的重心,中国民航大学 空管学院 航务系,可取任一点O做为矩心(O点可在板子以外),规定抬头力矩(顺时针)为正,低头力矩(逆时针力矩)为负,此系统的合力(相当于飞机总重): WEWPWFWC，按合力之矩定理有: WXWELEWPLPWFLFWCLCMEMPMFMC ； 式中: X、LE

5、、LP、LF、LC分别为各力对矩心O点之力臂, 在O点之后的力臂为正，由上式算出的X即重心到O之力臂。这样就确定了力系之合力(即飞机之重心)之位置,中国民航大学 空管学院 航务系,确定平均气动弦的方法,中国民航大学 空管学院 航务系,中国民航大学 空管学院 航务系,在装载配平工作中MAC仅仅用于表示重心的位置，也可以用SMC来给出重心位置,中国民航大学 空管学院 航务系,站位、平衡力臂与指数,站位(STATION)和平衡力臂(BALANCE ARM)都是沿飞机纵轴的坐标，但平衡力臂B.A.是到零站位的实际距离，而站位B.S.(Body Station)一般不是实际距离(仅对原型机B.A.B.S

6、.到零站位的实际距离)，因此，在装载配平计算中应该使用平衡力臂而不是站位来计算力矩。 由于飞机重量（使用空机重、油量、货物等）很大, 所以计算出来的力矩很大，使用不方便,所以使用的是缩小了一定倍数的力矩 - 即指数(INDEX,中国民航大学 空管学院 航务系,对737系列737-100是原型机，对757系列757-200是原型机，对767系列767-200是原型机,中国民航大学 空管学院 航务系,对737-300，平均气动弦长MAC=134.5英寸，MAC前缘的BA=625.6英寸，C.G. DATUM的BA=648.5英寸，MAC/4点的BA=659.225英寸（C.G. DATUM一般不在

7、MAC/4点上），见下图。如重心的平衡力臂为BA，则用MAC的百分数表示的重心位置是,中国民航大学 空管学院 航务系,指数的定义,对BAE146-100: INDEX重量到重心基准点的力臂(kgm)300 对A310-200: INDEX(HARM26.67)W(kgm)2000 矩心,即C.G.DATUM取在25MAC处,该点到0站位(STATION)的距离为26.67 m,HARM是重量W所在位置到0站位的距离,见下图。更准确地说，26.67m是C.G.DATUM的平衡力臂(BALANCE ARM), HARM是重量W所在位置的平衡力臂,中国民航大学 空管学院 航务系,对B757-200:

8、INDEX(BA1037.8)W(kg-in)/75000 MAC(BA991.9)/199.7100,对不同机型缩小的倍数可能是不同的。所谓指数即缩小了一定倍数的力矩, 因此指数的加减即代表了力矩的加减,中国民航大学 空管学院 航务系,基本使用指数(BOI)与干使用指数(DOI,使用空机重OWE中包括机组、乘务组、配餐等的重量。对同一架飞机机组、乘务组的人数或配餐标准可能会发生变化, 所以, 使用空机重OWE也会变化。 按基本配备(标准机组、乘务组人数和标准配餐等)时的使用空机重称为基本使用重量(常用BOW表示)。 基本使用指数(BOI - Basic Operating weight In

9、dex)就是把按使用空机重计算的指数再加某一正数得到的值。例如， 对A310-200：BOI(HARM26.67)BOW200040 对B737-300: BOI(HARM648.5)BOW3000040 对B757-200: BOI(HARM1037.8)BOW7500050 基本使用重量BOW及其重心位置的HARM(或BA)可通过对飞机称重得到,中国民航大学 空管学院 航务系,如机组、乘务组人数和配餐和基本配备中的标准不同,则要对基本使用重量做修正,修正机组、乘务组人数和配餐等重量后的使用空机重称为干使用重量(常用DOW表示),对基本使用指数BOI做相应的修正后得到的指数称为干使用指数(D

10、OI- Dry Operating weight Index)。通常在载重配平图表上给出了对BOI进行修正的方法或数据。 加一个正数的目的是为了保证ZFW对应的指数恒为正,否则,即使OWE(DOW)对应的指数为正, 加上业载后有可能使指数为负,再和燃油指数运算时出现负数相加减的情况,易出错。 飞机在大修之后OWE及重心位置可能会变化,DOI（BOI）也就相应变化, 大修之后应重新称重确定DOI（BOI）。因此同一机型的每架飞机的DOI（BOI）都可能不同,中国民航大学 空管学院 航务系,中国民航大学 空管学院 航务系,中国民航大学 空管学院 航务系,装载配平单上确定飞机重心的图解方法,为使用方

11、便, 在装载配平单上是使用图解而非计算方法来确定飞机重心的。以BAE146-100的装载配平图为例加以说明,为了能用图解法确定重心, 必须在图上能做力矩加减，所以这种图横坐标是按力矩大小来刻度的，代表的是力矩大小。纵坐标代表重量，对BAe146-100，矩心取在35SMC处，此点称为重心基准(C.G.DATUM)。如大小不同的重力都作用在重心基准(C.G. DATUM)点，则它们对该点的力矩恒为0,因此反映35SMC这一位置的线是垂直于横轴的直线,中国民航大学 空管学院 航务系,如大小不同的重力都作用在28SMC处, 虽力臂相同, 但力矩是随重量增大而线性增大的(指绝对值)因此在图上反映28M

12、AC这一位置的线是一条斜的直线。同理反映32、39、43SMC位置的线都是一条斜线。按照力矩正负的不同, 分别向两个方向倾斜。做出这种图之后就可用图解法确定重心。以例1来说明:例1中力矩ME、MP为负，MF、MC为正。先把其中之一, 如ME标在图上，再依次加上其余的几个力矩，则AB线就反映了合力之矩的大小，代表重量W=Wi之线与AB线之交点即反映了合力之作用点即重心位置,中国民航大学 空管学院 航务系,飞机的配平工作非常重要，正确的配平来自重量、重心的精确计算, 旅客、货物、加油量影响飞机的重量、重心, 旅客、货物和加油量等信息必须及时通知配载部门。配平工作可以由装载配平单(WEIGHT AN

13、D BALANCE CHART)来完成。配载人员在装载配平单上合理按排旅客、货物，确定飞机的重心及配平值(配平调整片的刻度或水平定安面的调定值), 飞行员要根据此单检查旅客、货物的装载情况并在驾驶舱内对配平片或安定面进行调整、使飞机配平并使驾驶员在起飞操作时能有正常的杆力感觉,飞机的配平,中国民航大学 空管学院 航务系,BAe146的水平安定面就是固定的，配平时改变的是升降舵调整片(Elevator Trimmer)的角度,中国民航大学 空管学院 航务系,驾驶员用安定面配平手轮人工操纵水平安定面，或用安定面配平电门进行电动操纵。自动驾驶仪通过数字飞行操纵系统(DFCS)自动操纵安定面,中国民航

14、大学 空管学院 航务系,因为安定面配平值与重心、襟翼位置、重量、推力有关。下面是737装载配平手册中确定安定面配平值的图表,中国民航大学 空管学院 航务系,中国民航大学 空管学院 航务系,对于FLAPS1 AND 5，FMC按下面这种数值表计算配平值（737-300,中国民航大学 空管学院 航务系,中国民航大学 空管学院 航务系,中国民航大学 空管学院 航务系,在设定起飞推力时安定面配平值必须在绿带内 * 如果不在，当油门推到起飞推力位置时就发出起飞构形警告音响 * 注意：水平安定面应该调定到推荐的安定面配平位置以确保有正常的抬头特性和杆力 (正常的杆力约20-25 LB), 由上图白色条带的

15、下端指示的是配平值,前面给出的767-300确定配平值的图表与推力无关受推力影响忽略不计, 这种图表可以选择用英制或公制单位。FMC根据这种数值表计算配平值。 注意：仅仅让配平值在绿带之内是不够的，必须使用正确的配平值,中国民航大学 空管学院 航务系,中国民航大学 空管学院 航务系,中国民航大学 空管学院 航务系,中国民航大学 空管学院 航务系,例如: 如果正确的配平值是8，但按配平值3配平，此时配平值3在绿带之内，所以不会有起飞构形告警音响。 但是： - 在VR时抬前轮所需要的力将超过正常值(如果正确配平,安定面本 应产生帮助抬头的力, 而现在产生的是飞机低头的力) - 达到35ft高的距离

16、将会增加 - 初始爬升速度可能会增加 如果正确的配平值是3，但按配平值8配平，此时配平值6在绿带之内，所以不会有起飞构形告警音响。 但是： - 在VR之前可能会自动抬头、杆力太轻(如果正确配平,安定面本应 产生帮助压住机头的力, 而现在产生的是飞机抬头的力) - 可能造成机尾擦地,中国民航大学 空管学院 航务系,对波音飞机的配平图表： 配平调定值增大，水平安定面向下偏转，平尾产生附加的向下的力，使机头上仰；配平值减小，水平安定面向上偏转，平尾产生附加的向上的力，使机头向下。 配平调定值与飞机重量、重心、襟翼位置和推力大小有关。重量增大，配平值增大；重心向后，配平值减小；推力减小，配平值增大；襟

17、翼角度增加，配平值减小。 见以下各图的说明,中国民航大学 空管学院 航务系,下图是作用在飞机上的力和力矩的示意图，由于阻力比较小，特别是它的力臂很小，所以阻力对力矩的贡献可以忽略,中国民航大学 空管学院 航务系,中国民航大学 空管学院 航务系,有些机型在根据起飞重心、起飞重量确定配平调定值时，不仅要考虑襟翼位置，还要考虑推力的大小，例如，有的机型规定在使用全推力到推力减少15时查一张图表，减推力超过15查另一张图表或把由上一张图表查出的配平调定值做一些修正。（如不知道减推力的程度，可按使用全推力到推力减少15的情况查图表,中国民航大学 空管学院 航务系,中国民航大学 空管学院 航务系,推力减少

18、15，配平值约增加0.30.5(即安定面向下偏得更多些，增加些抬头力矩,中国民航大学 空管学院 航务系,FMC计算的配平值的精度是0.25，即算出的配平值是5.0、5.25、5.50、5.75、.,中国民航大学 空管学院 航务系,装载配平图的使用举例,飞机制造厂家可以提供多种形式的装载配平图,用户可自行选择,也可要求做一些修改,由飞机家提供满足要求的装载配平图表。装载配平图表彼此可能有很大不同，但原理是相同的。我们以A310为例讲一下装载配平图的使用方法,例 A310-200执行上海至成都的航班, 已知: 基本使用重量(机组2人, 乘务员7人)BOW80000 kg, BOI39.9, MZFW111500kg, MTOW131