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[原创] 飞机重心CG值的百分比——不是你想象的那样简单

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 楼主| 发表于 2019-8-1 10:08:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 5271081文字狱 于 2019-8-1 10:25 编辑

      
       玩过插件机的飞友都知道,当我们在飞行管理计算机FMC中计算起飞配平的时候,需要输入飞机的重心位置,如下图:




       但是大家有没有想过,这里的百分比代表的什么意思呢? 我们可能会想当然的认为,22%的意思是重心位于机身的22%长度处。但是根据我们的常识,正常的飞机配重应该会使重心在机身中部,22%这个数值显然太靠前了,会导致飞机头重脚轻,是不符合常理的。


       也许有飞友会说,这张图只是一个个例,可能是因为这架飞机本身就没有正确配重。然而当我们回想每一次的fmc设置,是不是基本都是20%-30%这些数据呢?实际上,这个范围内的数值是非常正常的,而cg重心值的意义,也并不是我们简单想象的那样。


       说到重心的定义,我们先要来说一下飞机的弦长。由于飞机的机翼是一个三角梯形,所以在不同位置的弦长都是不一样的,因此我们定义了平均弦长这个概念。传统意义上的平均弦长(缩写为s.m.c.)的计算公式为:(需要了解基本的积分知识,不想看的同学可以跳过)。公式中的Cy代表在机翼y处对应的弦长,y代表从飞机中轴线为原点开始算的机翼位置,即y=0表示飞机中轴线位置,y=c 代表翼梢的位置。




       这个弦长就是平均化的弦长。然而在研究飞行动力学的过程中,我们通常会用到另外一种弦长,叫做平均气动弦长(缩写为m.a.c.),它的计算公式为:




       好了,现在让我们忘记这些复杂的公式,只需要记得,我们可以在机翼上找到这个“平均弦长“(m.a.c)的位置。接下来,我们把这条弦投影到飞机的中轴线上,如下图所示:
      图示的c就是平均弦长(m.a.c.),然后投影到了飞机的中轴线上,飞机的重心cg也在这条中轴线上。

      有些飞友可能已经猜到了,没错,重心的百分比就是指重心在这条平均弦长(m.a.c.)中轴线上的比例位置。如,22%就代表,重心与平均弦投影前端的距离占整个投影长度的22%。一般来说,这个数值会在10%-40%的范围内(经验数值),因此我们每次都会遇到20%,30%左右的中心数值,是非常正常,而且是必须如此的。(如果超出10%-40%范围可能会导致飞机的气动不稳定或者增加机动面负载及超额配平等)。大家可以在之后每次飞行的FMC调定中随时检验这个定律是否正确 ~~

        恭喜大家又从成功探索到了FMC中隐藏的飞行动力学知识!




参考资料:Flight Dynamics Principles,M.V.Cook ,978-0-7506-6927-6,2007










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发表于 2019-8-1 10:23:46 | 显示全部楼层
感谢硬核知识科普,占楼

点评

第一次论坛发帖,感谢捧场^ ^  发表于 2019-8-1 10:26
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发表于 2019-8-1 10:40:11 | 显示全部楼层
顶上去!这个问题困扰我好久了!感谢楼主!
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发表于 2019-8-1 11:18:59 | 显示全部楼层
1/up0.1                         
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发表于 2019-8-1 13:53:40 | 显示全部楼层
挖槽,数学渣,告辞
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发表于 2019-8-1 15:55:46 | 显示全部楼层
冷知识科普,顶起来
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发表于 2019-8-1 16:07:07 来自手机 | 显示全部楼层
看不懂,没学过,但还是要支持一下
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发表于 2019-8-21 19:57:20 | 显示全部楼层
学习了!这还挺复杂的啊
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发表于 2019-10-1 20:29:00 | 显示全部楼层
顶起来顶起来
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发表于 2019-10-27 14:44:51 | 显示全部楼层
感谢楼主科普,顶上去
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