飞机重量和重心计算

三角翼飞机重心计算方法一、三角翼飞机重心的重要性。

1.1 重心就像三角翼飞机的“命根子”。

它要是没找对地方，飞机飞起来就跟喝醉了酒似的，晃晃悠悠，那可不得了。

这就好比一个人挑担子，如果重心偏了，走路都走不稳。

对于三角翼飞机来说，重心位置合适，飞机在空中才能稳稳当当，飞行员操作起来也能得心应手。

1.2 从安全角度看，重心不对那就是个大隐患。

这可不是闹着玩的，就像在悬崖边上走钢丝，稍微有点偏差就可能坠入万丈深渊。

所以准确计算三角翼飞机的重心是至关重要的事儿。

二、计算三角翼飞机重心的基本要素。

2.1 首先得考虑飞机各个部件的重量。

这就像做菜得知道每种食材的分量一样。

飞机的机翼、机身、发动机等部件，每个都有自己的重量，这些重量分布可是计算重心的基础。

比如说机翼重多少，它在飞机上的位置在哪，这些都得搞清楚，一点也不能马虎，这就是所谓的“差之毫厘，谬以千里”。

2.2 然后是力臂的测量。

力臂就像杠杆的那个杆长，不同部件到某个参考点的距离就是力臂。

这个距离的测量必须精准，就像射击的时候瞄准一样，稍微偏一点，子弹就不知道飞到哪去了。

在三角翼飞机里，准确测量各个部件到参考点的力臂，才能准确算出重心位置。

2.3 燃油的重量和分布也不能忽视。

燃油在飞机飞行过程中是不断消耗的，就像人跑步的时候水分在不断流失。

燃油的重量变化会影响飞机的重心位置，所以在计算重心的时候，要把燃油的初始重量、消耗速度以及在飞机里的分布情况都考虑进去，不然飞机在空中可能就会出现“状况百出”的情况。

三、三角翼飞机重心计算的具体方法。

3.1 一种常用的方法是静力学计算。

这就像是搭积木一样，把各个部件的重量和力臂按照静力学的原理进行计算。

通过公式把各个部件的重量乘以它的力臂，然后把这些乘积加起来，再除以飞机的总重量，得到的结果就是重心的位置。

这个过程就像解一道复杂的数学题，每一步都得小心翼翼，不能出错。

3.2 还有一种方法是利用计算机模拟。

现在科技发达了，就像有了一个得力的助手。

一、基本原理⒈力矩(M)=重量(W)×力臂(A)，⒉总重量(WE)=所有装载项目重量之和，⒊总力矩=所有装载项目力矩之和，⒋重心位置(平均力臂)=总力矩÷总重量，⒌计算飞机空机重量、重心（必须注明称重点的位置），⒍从磅秤读数中减去皮重，再将每个称重点所的净重相加即为空重。

二、实用重心范围校验⒈满足平衡的条件：装载良好的飞机，其实际重心落在飞机的重心范围之内，⒉校验的条件：当空重重心处于规定的范围之内，并且按飞机制造商所规定的装载方式进行，则不须校验。

否则，只要两条件有一个不满足，则必须进行校验，⒊校验的内容：是否超过最大重量；实用重心是否超过规定的实用重心范围。

三、前极限的重量与平衡验算需要掌握下列资料⒈空飞机的重量、力臂和力矩⒉位于重心前极限之前的各有用载重项目的最大重量、力臂和力矩。

⒊位于重心前极限以后的各有用载重项目的最小重量、力臂和力矩。

四、后极限的重量与平衡验算需要掌握下列资料⒈空飞机的重量、力臂和力矩⒉位于重心前极限之后的各有用载重项目的最大重量、力臂、力矩。

⒊位于重心前极限之前的各有用载重项目的最小重量、力臂、力矩。

五、压舱物⒈永久压舱物：用以补偿取掉的或添置的设备项目以及准备长期留在飞机上的压舱物。

它一般是铅棒或铅板，用螺栓固定在飞机结构上。

它可以油漆成红色并标明永久压舱物不许拆除。

⒉临时压舱物或可拆装的压舱物：是为满足某些需要经常改变装载用的物体，它一般采用铅粒袋，沙袋或其它非永久设置的形式。

临时压舱物应标明，压舱物×××磅或公斤，需经重量与平衡验算后方可拆除。

⒊压舱物重量的计算：压舱物重量= （装载后重量，实用装载重心超出其极限的距离）/压舱物到重心极限位置的距离.六、飞机的基准面⒈飞机处于平飞姿态时，为考虑平衡问题选取一个假想垂直面，测量的所有水平距离都是相对于该垂直面的，这个垂直面即为基准面（Datum）。

⒉飞机基准面是由飞机制造商决定。

第六节 飞机重心的计算一、飞机的重心和重心位置的表示1、飞机重心确保飞行安全的要求和条件是多方面的，重要的一点就是要保证飞机平衡。

飞机的重心必须在安全的范围内，保证飞机飞行具有良好的操作性和稳定性。

飞机重心具有以下特性：(1)飞行中，重心位置不随姿态改变。

(2)飞机在空中的一切运动，无论怎样错综复杂，总可以分解为：飞机各部分随飞机重心一道的移动和飞机各部分转绕着飞机重心的转动。

本节将着重介绍飞机的重心、重心计算的方法，以及飞机的平衡，稳定性和操纵性。

重力是地球对物体的吸引力，飞机的各部件（机身、机翼、尾翼、发动机等）、燃油、货物、乘客等都要受到重力的作用，飞机各部分重力的合力，叫做飞机的重力，用G 表示。

重力的着力点，叫做飞机的重心。

重心所处的位置叫做重心位置。

飞机在空中的转动，是绕飞机的重心进行的。

因此，确定飞机重心位置是十分重要的。

飞机重心的前后位置，常用重心到某特定翼弦上投影点到该翼弦前缘点的距离，占该翼弦的百分比来表示。

这一特定翼弦，就是平均空气动力弦（MAC ）。

所谓平均空气动力弦，是一个假想的矩形机翼的翼弦。

该矩形机翼和给定的任意平面形状的机翼面积、空气动力以及俯仰力矩相同。

在这个条件下，假想矩形机翼的弦长，就是给定机翼的平均空气动力弦长。

机翼的平均空气动力弦的位置和长度，均可以从飞机技术手册上查到。

有了平均空气动力弦作为基准，就可以计算飞机重心相对位置。

燃油的消耗等都使飞机重心位置发生变化。

有了平均空气动力弦作为基准，就可以计算飞机重心相对位置。

设重心的投影点到前缘点的距离为X T ，平均空气动力弦长为b A ，则重心相对位置可用下表示： 飞机各部分重力的合力叫飞机的重力G=G 1+G 2+G 3+G 4+G 5+. . . . .图7.6.1 飞机重心 图 7.6.3 平均空气动力弦 图 7.6.2 飞机重心相对位置 T = 100%X T b A2、飞机的机体轴通过飞机重心的三条互相垂直的、以机体为基准的坐标轴，叫机体轴。

飞行原理知识点1.后掠角：机翼四分之一弦线与机身纵轴垂直线之间的夹角。

飞行包线：飞机的平飞速度范围随飞行高度变化的曲线称为飞行包线。

以速度作为横坐标，以高度作为纵坐标，把各个高度下的速度上限和下限画出来，这样就构成了一条边界线，称为飞行包线，飞机只能在这个线确定的范围内飞行。

焦点：位于飞机重心之后最小阻力速度：平飞所需拉力最小的飞行速度迎角：相对气流方向（飞行速度方向）与翼弦之间的夹角2.升力基本原理: 空气流到翼型的前缘，分成上下两股，分别沿翼型的上下表面流过，并在翼型的后缘汇合后向后流去。

在翼型的上表面，由于正迎角和翼面外凸的影响，流管收缩，流速增大，压力降低；而在翼型的下表面，气流受阻，流管扩张，流速减慢，压力增大。

这样，翼型的上下翼面出现压力差，总压力差在垂直于相对气流方向的分量，就是升力升力方向:向上3.飞机俯仰稳定力矩:作用在飞机上的空气动力对其重心所产生的力矩沿横轴的分量。

俯仰阻尼力矩: .主要是由水平尾翼产生的4.着陆滑跑距离计算公式(三种情况):书上166页着陆距离:着陆空中段水平距离和着陆滑跑段距离组成。

5.飞机重心计算:力矩之和/飞机总重量=机头向后的延伸距离就是重心位置6.飞机五大部件:机身、机翼、尾翼、起落装置、动力装置7.国际标准大气规定：简称ISA，就是人为的规定一个不变的大气环境，包括大气温度、密度、气压等随高度变化的关系，得出统一的数据，作为计算的试验飞机的统一标准。

标准海平面,海平面高度为0、气温288.15k15℃或59℉、气压1013.2mbar或1013.2hpa或29.92inpa即标准海压、音速661kt、对流层高度为11km或36089ft、对流层内标准温减率为每增加1km温减6.5℃或每增加1000ft温减2℃，从11～20 km之间的平流层底部气温为常值－56.5℃或216.65k8.飞机低速飞行有哪些阻力：摩擦阻力、压差阻力、干扰阻力、诱导阻力9.飞机在稳定飞行时遇到逆风或顺风时,上升角\上升率\下降梯度\下降距离如何变化顺风上升，上升角和上升梯度都减小，逆风上升，上升角和上升梯度都增大；在上升气流中上升，上升角和上升率增大，在下降气流中上升，上升角和上升率减小。

飞机重心计算
飞机重心计算是航空工程领域中非常重要的一个计算问题。

飞机的重心位置会影响到其飞行性能、稳定性和控制能力，因此必须进行精确的计算。

首先，飞机的重心位置需要在设计过程中进行计算，以确保其在正常操作和紧急情况下的安全性。

飞机的重心位置通常被定义为飞机的重心质心的位置，它是飞机重量分布的中心。

飞机的重心位置可以通过不同的方法进行计算，其中最常用的方法是通过飞机的几何形状和重量分布的几何中心来计算。

这种方法通常被称为“几何法”。

另一种计算飞机重心位置的方法是通过测量飞机的重量和力矩，然后计算出重心位置。

这种方法通常被称为“权衡法”。

在进行飞行操作之前，飞机的重心位置必须被精确地计算并确认。

如果重心位置不正确，飞机可能会无法正常起飞、飞行或着陆。

因此，在进行任何飞行操作之前，必须进行仔细的重心计算和验证。

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教材教法飛機載重與平衡實習-小飛機重心計算影響飛機飛行安全最重要的因素是載重與平衡，一架超重的航空器或重心不在規定範圍之內，是非常危險而且沒有效率。

在航空器設計之初，設計者暨工程師必須將飛機的載重與平衡考量在適當的位置，當航空器進行營運操作時，駕駛員及航空維修技術人員接續起此責任。

如果不考慮航空器的個別差異，有兩種共通的特性需考慮，一個是對重量的限制，另一個是對重心的範圍必須侷限於規定之範圍內。

前者在航空器設計之初就決定最大重量(maximum weight)，所有航空器最大授權重量及設備列表都在都根據機型認證資料表（Type Certificate Data Sheets，TCDS），依照操作時的狀況，機翼或旋翼所能提供升力之大小，決定航空器起飛重量，此外航空器結構強度也會限制飛行安全的最大重量；而理想重心的位置及重心所能移動的最大範圍，都是經過設計者精心計算的。

所謂重心(center of gravity，CG)可視為飛機上某一點，將飛機在空中懸掛起會保持水平平衡姿態，通常我們計算飛機重心是利用下列公式：飛機總力矩飛機重心（從參考線算起）＝飛機總重製造廠商會提供航空器空重及空重重心的位置，所謂空重（empty weight）是指機身、發動機及其它安裝在飛機上固定或永久性設備重量之和，空重重心就是上述設備的水平平衡點。

航空維修技術人員在維修航空器或操作維修檢查工作要記錄最新的載重與平衡資料，尤其是經過修理(repairs)或變更(alterations)，更要記錄其變化。

航空器超重將引起以下一些問題：＊航空器需要更大起飛速度，表示需要更長的跑道距離。

＊降低爬升率、爬升角度。

＊降低實用升限（service ceiling），實用升限是指標準大氣情況維持每分鐘100呎之穩定速率爬升，可達到的最大高度。

＊降低巡航速度＊所短巡航距離。

＊機動性或靈敏度降低。

＊著陸速度變高，增加著陸跑道長度。

＊超重將衝擊結構，引起損傷，尤其是起落架。

轻型飞机重量重心的测量及计算方法研究刘福佳;顾超【摘要】飞机重量重心测量是为了验证飞机理论重量重心的准确性,是飞机总装完成后和使用过程中维修前后的必要环节.根据飞机重量重心测量原理,结合轻型飞机的设计特点和使用要求,给出了适合轻型飞机的称重目的、称重状态要求、称重技术要求、称重设备要求;并给出了轻型飞机重量及重心的测量方法;最后推导出了轻型飞机重量及重心的计算公式.为轻型飞机在生产阶段重量及重心的测量与计算提供一种简单的操作方法及计算公式,保证实际测量飞机重量及重心位置的准确性.【期刊名称】《沈阳航空航天大学学报》【年(卷),期】2018(035)002【总页数】5页(P17-21)【关键词】轻型飞机;重量和重心;称重要求;测量方法;计算公式【作者】刘福佳;顾超【作者单位】辽宁通用航空研究院设计部,沈阳110136;辽宁通用航空研究院设计部,沈阳110136【正文语种】中文【中图分类】V221+.5飞机重量重心的变化影响飞机、机动、起降等性能，直接影响飞机的安全性[1-4]。

飞机的重量重心贯穿了整个飞机的研制阶段，在生产阶段需要实际测量飞机的重量和重心[5-8]，而采用的测量方法的好坏也最终决定了实际测量数据的准确性和可靠性。

本文根据《飞机设计手册》第8册[3]提供的飞机重量和重心测量原理，并结合轻型飞机的设计及使用特点，给出了轻型飞机重量和重心的测量要求、测量方法和计算方法，以确定轻型飞机实际重量和重心，为检验轻型飞机重量和重心理论值与实际值的符合性提供一种准确有效的方法。

1 轻型飞机称重及重心测量目的及要求1.1 轻型飞机称重的目的(1)确定飞机的实际重量和重心位置；(2)检验飞机重量、重心理论值与实际值的符合性；(3)根据特定的飞行要求配置所需的飞机重心[9-13]。

1.2 轻型飞机称重状态要求(1)空机状态，按“基本空机重量”状态配套齐全的飞机。

民用飞机依据CCAR-23部或CCAR-25部的规定；(2)特定状态，根据有关配套文件的规定。

飞机转动惯量测量方法1. 重量及重心的调配模型的重量m 用满足精度的磅秤直接进行测量。

飞机模型的重心常用吊挂法进行测量，步骤如下：（1）安装设备和配重时，应使质量分布对称于xoz 平面，保证Yc=0，在模型xoz 平面内选择吊挂点A ，在模型机身侧面水平基准线上，A 点的前后各选一点B 和D ，并测出B 、D 两点的距离L BD 。

将模型在A 点吊起，并置于平台上方。

模型的重心c 必然通过吊挂点A 的铅垂线，模型转过一个角度，在平台上测得B 、D 两点的高度为h B 和h D ，由下列公式求出倾斜角。

BD BD L h h −=αsin图2重心测量原理图（2）保持吊挂位置不变，在E 点加配重，使模型调成水平，即h B =h D 。

所加配重质量为mp ，A 点和E 点的位置x A 和x E 可以测出来。

得到重心在A 点之前的距离为m x x m x A E p )(−=∆（3）zx ∆∆=αtan 由上式可以得到重心c 在吊挂点A 之下的距离。

图3重心测量原理图2. 惯量矩的测量双摆线法测量飞机的惯量矩，I z ，I y ，I x 的测量。

测量Iz 的方法是借助专用的轻型框架把飞机模型水平吊挂在两根钢索上，如下图所示。

钢索上端用万向接头固定在梁架上，下端用万向接头与卡住模型前后机身的框架相连。

钢索应有足够的长度，一般应为模型长度的几倍，才能保证测量结果的准确性。

钢索还应有足够的强度，单根钢索的承载能力应为模型重量的三倍以上。

两根钢索平行于模型的z 轴，且距z 轴的距离相等，因此钢索的上下四个连接点均位于模型的xoz 平面内。

测量出模型在水平面内绕z 轴作小幅摆动的周期Tz ，由下面的公式可以计算出模型绕z 轴的惯性矩Iz 。

即z x z z H mgR T I 212216π=图4Iz 惯量测试原理图Iy 的测量方法与Iz 的基本相同，只是模型不是水平，而是侧向吊挂在两根钢索上，如下图所示。

两根钢索与模型的y 轴平行，且距y 轴的距离相等，钢索上下的四个连接点均位于模型的xoy 平面内。

轻型复合材料电动飞机重量及重心估算研究
刘福佳;顾超
【期刊名称】《科技创新与应用》
【年(卷),期】2016(000)005
【摘要】在飞机初步方案设计阶段，对各部件、各系统的重量和重心计算是比较困难的，将这些重量和重心求出来以后，进一步计算全机的重量和重心就比较容易了。

文章结合某型双座电动复合材料飞机重量和重心数据，给出了在初步方案设计时，轻型复合材料电动飞机的重量及重心的估算方法。

【总页数】2页(P17-17,18)
【作者】刘福佳;顾超
【作者单位】沈阳航空航天大学辽宁通用航空研究院，辽宁沈阳 110136;沈阳航空航天大学辽宁通用航空研究院，辽宁沈阳 110136
【正文语种】中文
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