Завантаження та центрування.

З чотирьох основних сил, що діють на літак, ми бачили в попередніх розділах, і з деякими деталями фактори, які в основному впливають на три з них: підйом, опір та тяга чи тяга, залишаючи детальну силу детальніше детальніше глибина.: вага.

Ця сила не менш важлива, ніж інші, набагато менше, насправді, якби літаків не існувало, у них не було б причин існувати; більше того, вага - одна з найбільших проблем, яку потрібно вирішити при проектуванні літака. У цій главі розглядаються два основні аспекти ваги щодо польоту: його кількість та розподіл у літаку, оскільки обидва принципово впливають як на його цілісність конструкції, так і на її характеристики та контроль.

Повертаючись до деяких відомих понять, вага - це сила гравітаційного притягання, що здійснюється перпендикулярно поверхні Землі (точніше до центру Землі) з напрямком вниз і з інтенсивністю, пропорційною масі тіла, на якому Він здійснюється. Ця гравітаційна сила постійно тягне літак до землі, тому йому потрібно протидіяти підйомною силою, щоб утримати літак у польоті.

Другий закон Ньютона говорить про знамениту формулу F = m * a що зазначено як: Сила дорівнює масі, примноженій на прискорення. У нашому випадку ми могли б стверджувати, що: вага літального апарату (F) дорівнює його масі (м), помноженій на прискорення (а) завдяки силі тяжіння (9,8 м/с 2). Оскільки цей останній фактор практично постійний, ми можемо це підтвердити вага літального апарату прямо пропорційна його масі. На наступному малюнку вага вказаний як W (вага).

центрування

4.2.1 Контроль ваги.

Таким чином, основним фактором, який слід враховувати при проектуванні літаків, є вага, оскільки, хоча виробники намагаються зробити їх якомога легшими, не жертвуючи безпекою або міцністю, вага є обмеженням через свій вплив на:

  • Конструктивні елементи, які повинні витримувати цю вагу, в основному крила.
  • Продуктивність та маневреність літака, що є функцією його ваги.
  • Динамічні навантаження, які певні маневри, наприклад різкі повороти або польоти в умовах сильної турбулентності, створюють на конструкції літака.
  • Стійкість або нестабільність літака і, отже, його безпека.
  • Кількість підйомної сили, яку потрібно генерувати, яка, як ми вже говорили, обмежена.

З усіх цих причин виробник вказує максимальну вагу, яку може підтримувати літак (екіпаж, пасажир, вантаж, паливо тощо), а також конкретний діапазон положень центру ваги для забезпечення безпечного та ефективного польоту літака відповідно до вашого дизайну.

Однією деталлю, яку слід враховувати, є те, що максимальна вага одного і того ж літака може бути різною залежно від його категорії (Звичайний, Службовий, Пілотажний). Цей факт пов’язаний з максимальним коефіцієнтом навантаження, що підтримується літаком, тим, який він може отримати, не спричиняючи структурних руйнувань. Цей коефіцієнт варіюється від однієї категорії до іншої (+3,8 до -1,52 Звичайний, +4,4 до -1,76 Службовий та +6,00 до -3,00 Пілотаж), і чим вищий сертифікований коефіцієнт навантаження, тим нижчою є максимально допустима вага.

4.2.2 Обмеження ваги.

Обмеження, встановлені виробниками, мають дві причини: структурну, щоб вони не заподіювали шкоду літаку, яка може стати незворотною, та ефективність. Важливо зазначити, що, хоча вони і залишають запаси безпеки, ці обмеження слід ретельно дотримуватися і не впадати в помилку, вважаючи, що не перевищення максимальної ваги є достатнім, оскільки існують інші фактори, що впливають на експлуатаційні характеристики літака (гарячі та вологі дні, горна злітно-посадкова смуга, висотний аеродром тощо), які знижують межі безпеки і в поєднанні з надмірною вагою можуть зробити політ непередбачуваним.

Хоча пілот не може явно знизити висоту аеродрому або змінити погодні умови, він може зменшити перевезену вагу, кількість пасажирів або кількість заправленого палива, беручи до уваги, що останній зменшує радіус дії літака, або в останньому випадку, відмовтеся від здійснення польоту в цих умовах.

Як ми побачимо в наступному розділі, серед даних, які виробники включають до Посібника з експлуатації пілотів (POH) або еквівалентного Керівництва з польоту літака (AFM), є різні максимальні значення для літака, а також достатня кількість інформації для обчислити його вагу та положення центру ваги. Зазвичай вони включають попередньо розраховані таблиці, форми та приклади графіків, які, як правило, є достатніми та достатніми для загального використання приватними пілотами; Однак пілот повинен знати основні принципи цих розрахунків і застосовувати їх сам, якщо це необхідно.

4.2.3 Вплив зайвої ваги.

Пілот літака повинен усвідомлювати, оскільки це його відповідальність, про негативні наслідки, які може спричинити надмірна вага літака; Перевищення меж може призвести до значно нижчих показників, ніж очікувалося за звичайних умов, але гірше те, що це може зменшити рівень безпеки до можливої ​​катастрофи. Перше попередження про цю погану роботу через надмірну вагу зазвичай виникає під час зльоту, що, звичайно, не найкращий час для пілота та літака, щоб зіткнутися з проблемами.

Нижче наведено деякі найважливіші недоліки експлуатаційних характеристик, які створює перевантажений літак

Поки що ми зосередились особливо на вазі як кількісному факторі та наслідках, які перевищення його меж справляє на політ; Однак, хоча важливо дотримуватися обмежень ваги з точки зору кількості, це ще важливіше, якщо є можливість дотримуватися обмежень з точки зору розподілу; Навіть якщо літак тримає свою вагу в межах, неналежний його розподіл може мати серйозні наслідки.

4.2.4 Центр ваги та рівноваги.

Центром ваги (далі - КГ) є точка тіла, в якій сила тяжіння, що впливає на масу зазначеного тіла, вважається діючою, тобто там, де вага вважається прикладеною.

CG, в свою чергу, є центром рівноваги або центром рівноваги. Якби літак був підвішений у цій точці, він був би підвішений у ідеальному рівновазі. Крім того, оскільки літак може вільно рухатися в будь-якому напрямку, всі його рухи здійснюються поворотом на CG.

Звичайно, CG не обов'язково є фіксованою точкою, але її положення, більше в одну чи іншу сторону або далі вперед чи назад, є функцією розподілу ваги в літаку.

Важливість розташування КГ надається її визначальним характером з точки зору стійкості та безпеки літака. Літак з його CG. У межах, встановлених виробником, він є керованим, реагує на засоби управління передбачуваним чином і, отже, літає безпечно, тоді як переміщення CG поза цими межами може зробити його некерованим, ставлячи літак і пасажирів у дуже компрометуючі ситуації. в серйозному ризику.

На наступному малюнку показано літак і точки прикладання підйомних та вагових сил (Центр тиску або підйому та Центр ваги). Масштаб на малюнку вказує на те, що цей літак є поздовжньо стійким завдяки правильному розташуванню його ваги.

4.2.5 Боковий зсув центру ваги.

Через те, що поперечний баланс відносно легко контролювати, за винятком дуже перебільшених випадків, що не є звичним, оскільки поздовжнє управління є набагато критичнішим, у посібниках польоту зазвичай немає посилань на поперечне положення КГ і хоча це зазвичай не обчислюється, розумно пілоту знати його наслідки.

Основна причина бічного зміщення КГ пов'язана з дисбалансом палива, що зберігається в крилах (нерівномірність заправки, витрата одного бака більше, ніж іншого тощо)

Перш ніж заглиблюватися в вплив CG поза зоною дії на поздовжню вісь, нагадаємо, що, як пояснювалося в розділі, присвяченому стабільності, поздовжня стійкість стосується руху літака на його поперечній осі або осі висоти тону (ніс вгору/вниз). Цю стійкість головним чином вирішує горизонтальний стабілізатор хвоста, спеціально розміщений у найбільш віддаленій від крил деталі, щоб підкреслити ефект важеля, і який зазвичай має нижчий кут падіння, ніж крила (зміщення).

Фактичне положення CG може змінюватися від одного рейсу до іншого багатьма змінними факторами, розподіл предметів пасажира, багажу та вантажу є тими, що визначають це місце розташування, що, як ми побачимо нижче, є найбільш критичним у умови рівноваги та стабільності. Літак.

У деяких літаках неможливо зайняти всі місця, завантажити весь вантаж та наповнити паливні баки, і за цих умов дотримуватися затверджених обмежень ваги та балансу. Якщо здійснюється максимальна пасажиромісткість, пілот повинен часто зменшувати паливне навантаження або кількість багажу.

4.2.6 Центр ваги вперед.

Розташування CG перед попередньою межею, встановленою виробником, створює важкий ніс літака, а це означає, що літак прагне підняти хвіст і опустити ніс, так що для польоту врівноваженим нам доведеться опустити хвіст, який може мати навіть негативний кут атаки. Ця ситуація К.Г. настільки просунутий може дати:

4.2.7 Затримка центру ваги.

Перевищення задньої межі КГ призводить до того, що літак перебуває у найбільш нестабільному стані для польоту, ускладнюючи повернення його до прямолінійного і рівного стану польоту після маневру або після зіткнення.

Якщо навантаження на літак (пасажир, багаж, вантаж тощо) розподіляється таким чином, що CG призводить до положення за задньою межею, встановленою виробником, літак, як правило, падає на хвіст, а отже підняти ніс (піднімаючи вгору). Завдяки ефекту важеля ця тенденція зростає із збільшенням переміщення КГ.

Центр ваги, віддалений від задньої межі, може мати такі наслідки:

На малюнку вище показано, як літати прямо і рівно, у літаку з далеко позаду CG необхідно підтримувати ненормальний кут атаки на хвостовому елеваторі (негативний зсув).

Із двох ситуацій, ХГ із затримкою або затримкою, безсумнівно, найгіршою є ситуація із затриманою КГ, гіршою навіть за перевищення максимально дозволеної ваги. Однак, навіть беручи це до уваги, не будьте необережними з обмеженнями ваги та балансу літака. Авіабудівники вже проводять достатню кількість випробувань, щоб встановити максимально широкі межі на основі льотних характеристик, для яких розроблений літак. Немає причин для того, щоб ми самостійно розширювали націнку.

У наступній главі докладно описані розрахунки та перевірки ваги літака та його розподілу.