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或者维修,这个数据是不确定的。进一步的,这个信息被错误的简化为一个行之有效的程序
或者叫“经验规则”,例如“如果我有三位乘客,我只可以装载100 加仑的燃油,4 位乘客的
话,那么就只能装载70 加仑的燃油。”
不可否认的是,这个经验规则在大多数场合是适当的,但是就如这个标题“重量和平衡”暗示
的,不只要考虑飞机的重量,还要考虑它的重心(CG)的位置。重心的重要性在稳定性,可
控性和性能方面的讨论中应该已经很明显。如果所有飞行员理解和认识到重心对飞机的影响,
那么就可以从记录中去掉一种类型的事故:“事故的主要原因-飞机的重心超出后面的极限位
置和不平衡的载荷分布导致飞机呈不稳定性。飞行员在起飞时失控导致飞机坠毁。”
当深入思考的时候,业经证明的飞机的原因是如此的明显。例如,对飞行员来说如果没有承
载全部定额乘员,那么就可以承载额外的燃油来延长航程。此外,禁止承运行李也是不切实
际的,只有在处于旋转时它的重量才会对飞机飞行特性产生相反的效果。飞机有重量和配平
限制的两个基本原因:
1. 由于重量对飞机的主要结构和它的飞行特性有影响
2. 由于这个重量的位置也对飞行特性有影响,特别是在失速和旋转改出和稳定性中。
重量对飞行性能的影响
一架飞机的起飞/爬升和着陆性能是根据它的最大允许起飞和着陆重量来确定的。较重的总
重量会导致较长的起飞滑跑和较慢的爬升,着地速度越快,着陆滑行就越长。即使很小的过
载也会使得飞机不能越过障碍物,而这个障碍物在良好的条件下起飞时根本不用认真的考虑。
过载对性能的有害影响不限于起飞和着陆时的直接危险。过载对所有爬升和巡航性能都有相
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反的影响,它将导致爬升时的过热,发动机部件的附加磨损,燃油消耗的增加,巡航速度变
慢,还缩短了最大航程。
现代飞机制造商为制造的每一架飞机提供重量和平衡数据。通常这个信息可以在FAA 批准
的飞机飞行手册或者飞行员操作手册(AFM/POH)中找到。随着这些年飞机设计和制造技术
的进步,已经开发出为确定重量和配平数据的“易读图表”。这些飞机增加的性能和负荷能力
要求严格的遵守制造商制定的操作限制。对建议的任何偏差都会导致结构损坏或者甚至是飞
机结构的完全失效。即使一架飞机的载荷处于最大重量限制之内,重量的分布也必须使重心
处于限制范围以内。前面对航空动力学和载荷因子的简单学习说明了这个预防措施的原因。
后面的讨论重量和配平条件重要性的几个原因提供一些背景信息,这些条件对飞机的安全飞
行很重要。
飞行员经常完全不知道所飞飞机的重量和配平限制,也不知道这些限制的原因。在一些飞机
里,不可能坐满所有座位,或者行李箱不是满的,油箱也不是满的,而且也仍然处于有效的
重量和平衡限制内。作为一个例子,在一些流行的四座飞机上,当四个座位坐满还带一些行
李的时候,油箱可能不会加满。在一架双座飞机上,如果要打算练习旋转的话,就不允许在
座位后面的行李箱装行李。
重量对飞机结构的影响
额外重量对飞机机翼机构的影响是不容易明显看出来的。适航要求规定认证的普通类飞机结
构必须足够结识能够承受3.8G 的载荷因子,以承受机动和驟风导致的动态载荷。意思就是
飞机的主结构能够承受3.8 倍有效总重量而不会发生结构损坏。如果这被认为是载荷因子
的表现的话,100 磅过载会引起潜在的结构过载量为380 磅。在通用类和特技类飞机上相
同的考虑更加明显,它们分别要求载荷因子最大为4.4 和6.0。
过载导致的结构损坏会引人注目和非常悲惨,但是一般更多的是过载逐渐的影响结构组件,
这种形式的影响是难以检测的,而且维修费用昂贵。习惯性过载的最严重后果之一就是过载
的影响是积累的,在以后的完全正常操作中可能导致结构损坏。由于过载而作用于结构部件
上的应力确信会加速金属疲劳破损的发生。
飞行机动和阵风影响的载荷因子将会加重飞机总重增加的后果。一架能够承受大约3G 载荷
因子的飞机结构,如在从急俯冲改出时,必须要准备为每增加100 磅重量承受额外的300
磅重量。在特定的飞机上这就是由额外不必要的16 加仑燃油引起的。FAA 认证的民用飞机
被结构化的分析过,在最大总重的条件下测试过飞行,在标注的速度内飞行过。以超过这个
重量的总重飞行也是完全可能的,而且一般性能效率也是很好的。虽然如此,这个事实不应
该误导飞行员,因为飞行员可能没有认识到这样的载荷不是为这样的飞机设计的,也不知道
飞机的全部或部分结构上产生的载荷大小。
不管飞机是承载乘客还是货物,必须考虑结构。座位,行李舱,以及客舱地板是为特定载荷
或者载荷集中设计的。例如,一架轻型飞机行李舱可能由于支撑结构的极限强度而标称载货
量为20 磅,即使飞机不会过载或者在那个位置有更多重量也不会使得重心越限。
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重量对飞机稳定性和可控性的影响
过载对飞机的稳定性影响也没有被广泛的认识到。一架飞机载荷正常时,可以观察到它相当
稳定和可控,而当过载时会发现有相当不同的飞行特性。尽管重量的分布对稳定性有直接的
影响,无论重心的位置在哪里,都可以预料到飞机总重的增加可能会对稳定性有不利的影响。
如果总重过重,那么很多认证过的飞机的稳定性完全不能令然满意。
载荷分布的影响
重心的位置对作用于飞机机翼载荷的影响还没有被普遍的认识到,尽管它对爬升和巡航性能
非常重要。和一些飞行员的信念相反的是,靠前位置载荷的飞机会较重,从而比重心靠后的
同一飞机飞的较慢。
图3-39 说明了这个原因。对于靠前的载荷,大多数飞机就需要机头上仰配平以维持水平巡
航飞行。机头上仰配平导致就需要在机身后面的尾部翼面上产生更大的向下的负载,这增加
到机翼载荷上,如果维持高度的话要求机翼产生的总升力也增加。这样就需要机翼有更大的
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