ВЗВЕШИВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ

Для того чтобы в процессе испытаний знать вес самолета и положение центра тяжести его в каждом полете, перед началом испытаний производится взвешивание самолета и определение его центра тяжести. Взвешивание производится в ангаре с го­ризонтальным полом при закрытых воротах, для того чтобы не вносить погрешности в показания весов из-за влияния ветра. При взвешивании как основные колеса, так и хвостовое или но­совое колесо устанавливаются на весы. Амортизация шасси должна быть заклинена, чтобы не происходило смещения фю­зеляжа и крыльев относительно оси колес.

Самолет обычно взвешивается в двух вариантах: 1) пустой самолет с несъемным оборудованием и 2) с нормальной полет­ной нагрузкой. В последнем случае баки самолета должны быть полностью заправлены, для того чтобы не было переливания горючего при изменении наклона самолета в процессе взвеши­вания.

Как известно, центром тяжести твердого тела называется точка, через которую при любом положении тела проходит рав­нодействующая сил тяжести. Следовательно, достаточно для не­скольких положений самолета найти линии действия равнодей­ствующей сил тяжести; на их пересечении и должен находиться центр тяжести.

Этот способ определения центра тяжести практически сво­дится к тому, что самолет взвешивается в каждом варианте в трех положениях, обычно в следующих:

самолеты с хвостовым колесом:

1) при стояночном угле,

2) в линии полета,

3) с поднятым вверх хвостом, когда нагрузка на хвостовое колесо близка к нулю;

самолеты с носовым колесом:

1) при полностью опущенном хвосте,

2) в линии полета,

3) при промежуточном положении хвоста.

В процессе каждого взвешивания необходимо производить замеры, указанные на фиг. 2. 1. Линия АВ представляет собой так называемую хорду обмера, параллельную плоскости симметрии самолета. :В качестве хорды обмера удобнее всего

ВЗВЕШИВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ

Фиг. 2. 1. Схема измерений при взвешиваниях для определения центра тяжести самолета.

взять какое-либо сечение крыла, расположенное внутри колеи шасси. Для измерений пользуются нивелиров, отвесами и ру­леткой или стальной линейкой. Из шести замеров, указанных на фиг. 2. 1, обязательными являются только три, а остальные

п

U

ВЗВЕШИВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ

Фиг. 2. 2. Определение центра тяжести по результатам взвешиваний.

служат лишь для контроля. В качестве основных величин обычно берут расстояния /zi, h2 и L, а расстояния /ь 12 и а используют для контроля.

Для определения положения центра тяжести самолета отно­сительно хорды обмера строят чертеж типа фиг. 2. 2 в масштабе V20, V 1о или Vo в зависимости от размеров самолета. Из концов А а В отрезка длиной Ь, равной хорде обмера, проводят дуги окружностей радиусами ht и h2. Общая касательная к этим

3*

окружностям является линией горизонта, проходящей через ось колеса при положении самолета, соответствующем данному взвешиванию. Построив линии горизонта I—I, II—II и III—III для трех взвешиваний, находим точку О пересечения этих ли­ний, соответствующую центру оси колеса. От точки О по соот­ветствующей для каждого взвешивания линии откладываем расстояние OD, равное

PnjLt

1 а

где Рні — показание весов при данном взвешивании под носо­вым (или хвостовым) колесом за вычетом тары (козелков), а G — чистый вес самолета.

Восставив из точки D перпендикуляр к линии горизонта для соответствующего взвешивания, находим точку С пересечения трех перпендикуляров, являющуюся проекцией центра тяжести самолета на плоскость симметрии. Понятно, что при указанном графическом построении вследствие неточностей обмеров и по­строения вместо точки пересечения трех перпендикуляров полу­чают небольшой треугольник, размеры которого тем меньше, чем точнее произведены обмеры, взвешивание и построение. В ка­честве проекции центра тяжести самолета обычно принимают точку, соответствующую центру тяжести указанного треуголь­ника. В тех случаях, когда треугольник получается слишком большим, нужно проверить все вычисления и построения, а при отсутствии в них явных ошибок вновь произвести взвешивание для повторного определения центра тяжести.

На основе обмеров самолета строят так называемый цен­тровочный чертеж, на котором хорда обмера и центр тяжести самолета координируются относительно средней аэро­динамической хорды.

Положение центра тяжести самолета с убранным шасси, а также для разной полетной загрузки определяют расчетным путем, исходя из центровки, найденной при взвешиваниях. Для этого по весу добавочных грузов и по их координатам опреде­ляют статические моменты относительно каких-либо принятых осей, а затем находят новое положение центра тяжести по фор­мулам

__ G0xr0+%gx

Хт~ G ’

боУтоЧ—^ gy

——

где G0 — исходный вес самолета, для которого известны коор­динаты центра тяжести хт0 и ут0 относительно приня­тых осей;

G — новый полетный вес, для которого определяется цен­тровка (G = Go + ^g);

%gx и 2ЯУ — алгебраические суммы статических моментов до­бавочных грузов относительно принятых осей.

При испытаниях на устойчивость и управляемость указан­ным способом можно учесть для каждого режима изменение положения центра тяжести из-за выгорания горючего в полете; для этого в полете регистрируется при помощи указателя рас­хода горючего вес выгоревшего горючего и отмечается порядок его расходования из баков.

ВЗВЕШИВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ

Фиг. 2.3. Силы, действующие на самолет при взвешивании.

Одним из больших недостатков изложенного графического способа определения центра тяжести самолета по взвешиванию является невозможность быстро определить построением поло­жение центра тяжести, для того чтобы своевременно обнаружить ошибки при взвешивании и обмерах и исправить их. Поэтому часто применяется графоаналитический метод экспе­риментального определения центра тяжести самолета, сущность которого сводится к следующему 1.

Взяв уравнение моментов всех сил относительно центра оси колеса О (фиг. 2.3), получим

PJL cos a = G (хт cos а — ут sin а),

откуда

Так как для всех трех взвешиваний G, L, хт и у, т постоянны, то последнее равенство представляет собой уравнение прямой линии в координатах Рн и tg а. Следовательно’, откладывая для каждого взвешивания по оси абсцисс тангенс угла наклона са­молета, а по оси ординат — соответствующее давление на носо­вое (или хвостовое) КОЛЄСО’, мы получим три точки, которые [3] должны лежать на одной прямой в случае правильности всех измерений (фиг. 2.4).

Координаты центра тяжести можно легко определить по от­резкам Р„о и tg а0, отсекаемым указанной прямой на оси ординат и оси абсцисс

ВЗВЕШИВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ

ут =—- 1 —

tg а0 G

(при а = аэ линия действия силы G пройдет через точку О на фиг. 2.3).

ВЗВЕШИВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ

Фиг. 2.4. Проверка правильности определения центра тяжести самолета.

При тщательном выполнении всех измерений, применении нивелира и заклинивании амортизационной стойки продольная центровка может быть определена с точностью до 0,25% хорды.