行调整后重新计算。
在飞机初步方案设计阶段，对各部件、各系统的质量和质心计算是比较困难的。将这些
质量和质心求出来以后，进一步计算全机的质心就比较容易了。其原理很简单，用静力矩平
衡解析法即可求出，但为了能把质心调整到所需要的位置，往往需要进行多次反复的计算，
计算的工作量比较大。
用于计算的坐标系的原点，可以取
机身头部最前的端点，这样，可以使所
有载重的坐标均为正值，也可以把坐标
原点取机翼根弦的前缘点，这样，位于
坐标原点之前的载重坐标为负值。一
般，取飞机设计水平基准线（通常即机
身轴线）为ox 轴，如图8.5 所示。
坐标轴选定后，分别对飞机各组成
部分相对坐标原点的静力矩进行计算，
得出每一组成部分的静力矩（mgx)i及
（mgy)i，然后将各部分静力矩的总和
除以全机的质量即得到飞机质心的坐标，计算公式为： Σ
Σ =
i
i
G mg
mgx
x
( )
( )
,
Σ
Σ =
i
i
G mg
mgy
y
( )
( )
（8.8）
图8.5 飞机质心定位坐标
前已提到，飞机质心的位置是相对于平均空气动力翼弦而言的，而且一般都用其与平均
空气动力翼弦之比的百分数的相对值来表示，所以用公式（8.8）求出飞机质心的位置需
按下式换算：
A b
×100％
−
=
A
G A
G b
x x x （8.9）
（一）飞机质心定位第一次近似计算
对于飞机质心位置的近似计算和质心的定位，不是一次就能完成的，而是一个反复进行、
逐步逼近的过程。
在第一次进行飞机质心位置的近似计算时，飞机各部分的质量分类比较粗，各部分的质
量及质心位置也都是采用初步的估算值，或按同类飞机的统计数据选取，然后列表进行计算。
表格形式如表8.3 所示。
第一次质心定位计算时，可以采用：
1．机翼质心位置在40％～42％ A 处； b
2. 尾翼质心位置在45％～50％尾翼的平均气动力弦处；
3. 机身的质心位置，对于采用直机翼的飞机，取在50％机身长度处；对于采用后掠翼
的飞机，取在60％机身长度处；
· 134 ·
4．设备和操纵系统的质心取在机身的质心上；
5. 燃油单独考虑每一个油箱的体积和质心，煤油的质量密度按0.8（0.78～0.83）g/cm3
计算；
6.飞行员的质量，军用机取100kg；民航机取80kg；随机服务员70kg；旅客75kg：每
名旅客的行李15kg。
表8.3 飞机质心定位细目表
部件、载重 mgx(10N·m) x(m) mg(10N) y(m) mgy(10N·m)
Ⅰ 结构
机翼
机身
平尾
垂尾
前起落架（收上）
主起落架支柱
Ⅱ 动力装置
中部的发动机
两侧的发动机
中部发动机短舱
两侧发动机短舱
燃油系统
Ⅲ 设备和操纵系统
Ⅳ 装备
飞行员
随机工程师
服务员
专用设备
Ⅴ 燃油
第一组
第二组
第三组
Ⅵ载重
乘员
行李
总 合 Σ(mgx)i Σ(mg)i Σ(mgy)i
各种载荷及飞机各部件的相互位置，坐标数据取自飞机的总体布置图。在进行质心定位
过程中，飞机各部件和载荷的相互位置可能需要调整和变化，所以进行飞机总体布置要与飞
机质心定位工作平行进行，相互协调。
(二）飞机质心位置的调整
经过第一次的近似计算以后，所求出的飞机质心位置xG 应在一定的范围之内。
· 135 ·
对直机翼飞机 0.20～0.25
对χ = 35 ~ 40 的后掠翼飞机 0.26～0.30
对χ = 40 ~ 50 的后掠翼飞机 0.30～0.34
对小展弦比三角翼飞机 0.32～0.36
如果计算结果xG 的值达不到上述范围，则需要对飞机的质心位置进行调整和重新计算，
调整的方法有两种：
1．调整装载
通过前后移动一些质量较大的装载设备，来调整飞机质心的位置。如果对某一质量为
的装载，移动的距离，则飞机质心的移动量为
mi
Δxi ΔxG
m0
m
b
x
x i
A
i
G ⋅
Δ
Δ = （8.10）
其中m0 为全机的质量。
这种调整飞机质心的办法最简单，但由于现代飞机内部空间比较紧张，可移动的装载有
限，故这一办法往往不能解决问题。
2．移动机翼，
显然，如果将机翼在机身上的安装位置向后移，则平均气动力翼弦也将随之后移，而飞
机的质心位置也就相对前移了，这是调整飞机质心位置很有效的办法。但是另一方面，由于
机翼的后移，机翼部分的质量也要同时后移，机翼质量是飞机质量的重要组成部分，这就使
飞机的质心势必将略向后移一些，综合这两方面的影响，移动机翼翼Δx 距离后，飞机质心的
新位置将为：
⎥ ⎥
⎦
⎤
⎢ ⎢
⎣
⎡
− + Δ
+ Δ
= Σ 1 ( )
0
翼
翼翼x x
m
m x m x
b
x A
i i
A
G (8.11)
飞机质心位置的移动量为：
翼
翼x
m
m
b
x
A
G Δ ⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡
Δ = 1 ( −1)
0
（8.12）
从（8.12）式可以看出，机翼的后移量使飞机质心前移的作用不是全部有效，而只是等
于( / 0 1) 的那一部分有效（约85％）。 m m − 翼
中国航空网 www.aero.cn
航空翻译 www.aviation.cn
本文链接地址：飞机总体设计(41)
