Соси. Центр тяжести и центровка DA-42. Центр тяжести самолета и его свойства

• Название: Центр тяжести самолета и его свойства
• Анкор: Соси
• Дата: 17.01.2021
• Размер: 0.54 Mb.
• Имя файла: Центр тяжести и центровка DA-42.docx
• Тип: Документы; #168969

Центр тяжести самолета и его свойства
Ц.Т. – точка приложения равнодействующей всех сил веса, отдельных частей самолета.

Свойства Ц.Т.:

1. 
   Главные оси самолета пересекаются в Ц.Т. самолета.
   
2. 
   Все вращательные движения самолета происходят относительно Ц.Т.
   
3. 
   Если груз в самолете прочно закреплен, то при любых эволюциях самолета Ц.Т. остается на месте.
   
4. 
   При смещении груза в самолете Ц.Т. перемещается в ту же сторону.
   
5. 
   Все силы, не приложенные в Ц.Т., создают моменты относительно этой точки.
   

Средняя аэродинамическая хорда (САХ).

САХ – данного крыла называют хорду условного прямоугольного крыла, аэродинамически равноценного данному крылу.

Понятие САХ позволяет упростить анализ устойчивости и управляемости самолётов.

САХ обычно находят расчетным путем, но в некоторых случаях ее определяют графически. Самый простой способ: к длине корневой хорды прибавляют длину концевой хорды, а к длине концевой хорды прибавляют длину корневой хорды, соединив полученные точки прямой, находят точку пересечения ее со средней линией трапеции. Проведя через эту точку линию, параллельную хордам, получают САХ как отрезок между передней и задней кромками крыла. DA-42: САХ 



САХ предназначена для определения центровки самолёта.

Центровка самолёта, её виды. Пределы центровки.
Центровка – это расстояние от начала САХ до проекции ЦТ на неё, выраженное в процентах.



DA-42

Ограничения по массам:

– минимальная полетная масса – 1250 кг;

– максимальная взлетная масса – 1785 кг;

– максимальная масса без топлива – 1650 кг;

– максимальная посадочная масса – 1700 кг;

– максимальная загрузка носового багажного отсека – 30 кг;

– максимальная загрузка багажного отсека в кабине (за задними сиденьями) – 45 кг;

– максимальная загрузка дополнительного багажного отсека (за багажным отсеком в кабине) – 18 кг;

– общая максимальная загрузка багажного отсека в кабине и дополнительного багажного отсека – 45 кг.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Превышение указанных максимальных значений массы ведет к перегрузке самолета и ухудшению его пилотажных и летных характеристик.

Примечания:

1. Масса топлива, расходуемая на рулении, равна 3-8кг.

2. Превышение максимальной допустимой взлетной массы при отрыве запрещается.

3. Допускается посадка с массой от 1700 до 1785 кг. Такая посадка считается нештатной эксплуатационной процедурой.

4. Проведение проверки после жесткой посадки требуется только после фактической жесткой посадки, вне зависимости от фактической посадочной массы.

Различают следующие виды центровок:

1. 
   Предельно задняя допустимая центровка – это такая центровка, при которой самолёт обладает достаточной продольной устойчивостью при взлёте, в наборе высоты и при уходе на второй круг, т.е. когда используется  двигателя.
   

2. 
   Предельно передняя допустимая центровка – это такая центровка, при которой самолёт обладает достаточной управляемостью на планировании и при посадке.
   

При предельно передней допустимой центровке обеспечивается возможность создания самолёту посадочного положения и остаётся 20% запас хода руля высоты.

Ограничения по центровке DA-42:

1) крайнее переднее положение центра тяжести для полета:

– на 2,35 м сзади базовой плоскости при массе 1250 кг,

– на 2,35 м сзади базовой плоскости при массе 1468 кг,

– на 2,40 м сзади базовой плоскости при массе 1785 кг;

2) крайнее заднее положение центра тяжести для полета:

– на 2,42 м сзади базовой плоскости при массе 1250 кг,

– на 2,49 м сзади базовой плоскости при массе 1600 кг,

– на 2,49 м сзади базовой плоскости при массе 1785 кг.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Превышение пределов центровки ведет к ухудшению управляемости и устойчивости самолета.

Эксплуатационные центровки (диапазон центровок) – это центровки от предельно передней до предельно задней.

3. 
   Рекомендованные центровки – при которых наилучшая устойчивость и управляемость самолёта.
   
4. 
   Критическая (нейтральная центровка) – самолет обладает безразличным равновесием - когда ц.т. находится в фокусе самолета, безразличное равновесие является как бы границей между устойчивостью и неустойчивостью, поэтому перемещение ц.т. самолета вперед от его фокуса дает устойчивость, а назад от фокуса - неустойчивость. Она должна быть на 5-10% САХ больше предельной задней и в полёте не допустима.
   
5. 
   Запас центровки – разность между фактической и критической центровкой ВС (расстояние между ц.т. и фокусом самолета). Чем больше запас центровки, тем выше устойчивость по перегрузке, поэтому его называют также запасом устойчивости по перегрузке.
   

Нарушать пределы установленных центровок – запрещается.

• 
  При нарушении предела передней центровки:
  

• 
  на взлёте самолёт долго бежит;
  
• 
  в полёте опускает “нос”;
  
• 
  на посадке может не хватить руля высоты для создания посадочного положения.
  

• 
  При нарушении предела задней центровки:
  

• 
  в полёте самолёт кабрирует;
  
• 
  теряет скорость;
  
• 
  легко срывается в штопор и плохо выходит из штопора.
  

Влияние центровки на устойчивость и управляемость ВС – при смещении центровки вперед плечо L↗, Мстаб↗, продольная устойчивость улучшается, но управление затрудняется и смещении центровки назад, устойчивость ухудшается, а управление улучшается.
Влияние центровки на равновесие ВС:

1. 
   Чем более передней будет центровка самолета, тем больше будет пикирующий момент крыла, поэтому в случае увеличения угла атаки момент крыла будет стремиться уменьшить его.
   
2. 
   Чем более задней будет центровка самолета, тем больше будет кабрирующий момент крыла, поэтому в случае увеличения угла атаки момент крыла будет стремиться еще больше увеличить его.
   

Общие сведения о центровке DA-42

Центр масс (CG) – воображаемая точка, в которой, по предположению, сосредоточена масса самолета, принятая для расчета веса и центровки. Расстояние от этой точки до базовой плоскости равно плечу момента центpа тяжести.

Плечо момента центpа тяжести– плечо момента, полученное делением суммы отдельных моментов самолета на его общую массу.

Пределы центра тяжести– диапазон положений центра тяжести, в пределах которого должна осуществляться эксплуатация самолета при определенной массе.

Базовая плоскость (DP) – воображаемая вертикальная плоскость, от которой производится измерение всех горизонтальных расстояний при расчете центpа тяжести.

Базовая плоскость расположена на расстоянии 2,196 м (86,46 дюймов) впереди от крайней передней точки корневой нервюры крыла (см. рис. 7.1).



Рис. 7.1. Расположение базовой плоскости на схеме самолета

Масса пустого самолета– масса самолета, включающая неиспользуемый остаток топлива, все рабочие жидкости и максимальное количество масла.

Максимальная взлетная масса – максимальная допустимая масса для взлета.

Максимальная посадочная масса – наибольшая масса для посадки при максимальной скорости снижения. Данная скорость используется при прочностных расчетах для определения нагрузок на шасси в условиях особо жесткой посадки.

Плечо момента – горизонтальное расстояние от базовой плоскости до центpа тяжести элемента.

Момент – произведение массы элемента на его плечо момента.

Расходуемое топливо – количество топлива для планирования полета.

Неиспользуемый (нерасходуемый) остаток топлива – количество топлива в баке, которое невозможно использовать для полета.

Полезная нагрузка – разность взлетной массы и массы пустого самолета.

Протокол взвешивания и определения центровки

Масса пустого самолета и соответствующая центровка перед поставкой самолета эксплуатанту вносятся в Протокол взвешивания и определения центровки (рис. 7.2). Все изменения конфигурации установленного постоянного оборудования, все случаи ремонта самолета, влияющие на массу или центровку пустого самолета, должны регистрироваться в Протоколе взвешивания и определения центровки.

Для расчета полетной массы и соответствующей центровки (или момента) необходимо всегда пользоваться текущими значениями массы пустого самолета и соответствующей центровки (или момента), указанными в Протоколе взвешивания и определения центровки.

Условия для определения массы пустого самолета:

1) набор оборудования в соответствии с Перечнем установленного оборудования;

2) залиты следующие рабочие жидкости:

– тормозная жидкость,

– гидравлическая жидкость (системы уборки шасси),

– масло маслосистемы двигателя (2  6,0 л),

– охлаждающая жидкость (2  6,0 л),

– масло редуктора (2  0,9 л);

3) неиспользуемый остаток топлива в основных топливных баках (2  3,8 л), в дополнительных топливных баках (при наличии дополнительных баков, 2  1,9 л).

DA 42

Серийный номер:

Регистрация:

Дата

Запись №

Описание детали или модификации

Изменение массы

Текущая масса пустого самолета

Увеличение (+)

Уменьшение (–)

Масса

Плечо момента

Момент

Масса

Плечо момента

Момент

Масса

Плечо момента

Момент

Принят на обсл.

Снят с облс.

При поставке

Рис. 7.2. Форма протокола взвешивания и определения центровки

Примечания:

1. После изменения конфигурации установленного оборудования необходимо заново определить массу пустого самолета и соответствующую центровку путем расчетов или взвешиванием.

2. После ремонта или окраски необходимо заново определить массу пустого самолета и соответствующую центровку путем взвешивания.

Принцип расчета центровки

Для обеспечения летно-технических, пилотажных характеристик и безопасности полетов эксплуатация самолета должна осуществляться в пределах диапазона допустимых значений веса и центровки. Пилот обязан контролировать вес и центровку самолета и не допускать превышения установленных пределов. При этом необходимо учитывать смещение центровки по мере выработки топлива.

Примечание:Если установлена дополнительная противообледенительная система необходимо учитывать следующее:

– по мере выработки топлива положение центра тяжести (ЦТ) смещается вперед;

– по мере расходования противообледенительной жидкости положение ЦТ смещается назад.

Для расчета полетной массы и соответствующей центровки необходимы следующие данные:

– плечо момента (удаление груза от базовой плоскости),

– схема загрузки,

– расчет варианта загрузки,

– допустимый диапазон центровок,

– допустимый диапазон моментов.

Принцип расчета центровки заключается в уравновешивании моментов перед и за центром тяжести (рис. 7.3).



Рис. 7.3. Принцип расчета центровки самолета

Для понимания принципа расчета необходимо знать распределение массы (груза) по длине фюзеляжа, расстояния (плечи), на которых распределены эти грузы, и суммарный момент, создаваемый этими грузами. Рассмотрим пример в соответствии с рис. 7.3:

	Вес, кг	Плечо, м	Момент, кгм
Два пилота заняли передние кресла	160	2,3	368,0
Багажный отсек в кабине	10	3,89	38,9
Дополнительный багажный отсек в кабине	5	4,54	22,7
Суммарный вес: 175 Суммарный момент: 429,6

Положение центра тяжести определяется делением суммарного момента на суммарный вес: (см. рис. 7.3).

При этом необходимо проверить, находится ли полученное значение центра тяжести в допустимом диапазоне, установленном РЛЭ (рис. 7.4). Ниже в таблице приведен пример расчета центровки самолета для конкретных условий и показаны его результаты (см. столбец «DA 42, пример» и рис. 7. 4).

Расчет варианта загрузки:

1. В таблице в графе «Ваш DA- 42» заполняем строку «Масса пустого самолета» (масса – 1250 кг, момент при массе пустого самолета – 2937,5 кгм) (данные взять из протокола взвешивания и определения центровки).

Расчет варианта загрузки и центровки

Исходные данные		DA 42 (пример)		Ваш DA 42
		Масса, кг	Момент, кгм	Масса, кг	Момент, кгм
1	Масса пустого самолета (указана в Протоколе взвешивания и определения центровки)	1250,0	2937,5	1250,0	2937,5
2	Передние кресла Плечо: 2,3 м	160,0	368,0	160,0	368,0
3	Задние кресла Плечо: 3,25 м	70,0	227,5	80,0	260,0
4	Носовой багажный отсек Плечо: 0,6 м	5,0	3,0
5	Багажный отсек в кабине Плечо: 3,89 м	10,0	38,9	10,0	38,9
6	Дополнительный багажный отсек Плечо: 4,54 м	5,0	22,7
7	Противообледенительная жидкость (1,1 кг/л) Плечо: 1,0 м	27,5	27,5	10,0	10,0
8	Суммарная масса и суммарный момент с пустыми топливными баками (сумма пп. 1–7)	1527,5	3625,1 ЦТ 2,373 м	1510,0	3614,4 ЦТ 2,393 м
9	Расходуемое топливо, основные баки (0,84 кг/л) Плечо: 2,63 м	159,0	418,2	100,0	263,0
10	Расходуемое топливо, дополнительные баки (0,84 кг/л) Плечо: 3,20 м	84,0	268,8
11	Суммарная масса и суммарный момент с топливом и противообледенительной жидкостью (сумма пп. 8–10)	1770,5	4312,1 ЦТ 2,435 м	1610,0	3877,4 ЦТ 2,408 м

2. Передние кресла заняли инструктор и курсант (2  80 кг = 160 кг), момент при этом составит 368,0 кгм.

3. В заднем кресле – один пассажир (80 кг), момент при этом составит 260,0  кгм.

4. В багажный отсек кабины положен багаж (10 кг), который создал момент 38,9 кгм.

5. Залита противообледенительная жидкость (10 кг), момент от которой составил 10 кгм.

6. В строке 8 в графе «Ваш DA 42» записываем суммарную массу и суммарный момент с пустыми топливными баками:

m = 1510 кг и М = 3614,4 кгм.

Центр тяжести при этом составит:

6. В строке 11 записываем суммарную массу и суммарный момент с топливом и противообледенительной жидкостью:

m = 1610 кг и М = 3877,4 кгм.


Центр тяжести в этом случае составит:

7. Если положения ЦТ и значения соответствующих масс находятся в допустимых пределах (согласно рис. 7.4), вариант загрузки является допустимым.

Результаты расчетов показывают, что центровка на взлете (2,408 м) и на посадке (2,393 м) находятся в допустимом диапазоне. При необходимости, для смещения центровки на посадке назад, необходимо переложить 10 кг из багажного отсека в кабине в дополнительный багажный отсек.

Рис. 7.4. Допустимый диапазон центровок самолета DA-42