ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ САМОЛЕТА И СРЕДНЕЙ. АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ХО РДЫ

I. Определение центра тяжести
Взвешивание самолета

Взвешивание самолета необходимо, во-первых, для точного определе­ния полетного веса самолета и, во-вторых, для определения его центра тяжести.

Так как. все летные данные самолета, а особенно скороподъемность и расход горючего, значительно изменяются в зависимости от полетного веса самолета, то ни одно испытание не может быть проведено без точ­ного определения веса самолета в каждом полете.

Для того чтобы не взвешивать самолет перед каждым полетом (взве­шивание самолета перед каждым испытательным полетом было бы очень желательно, но ввиду трудности выполнения на практике оно не всегда осуществимо), удобно произвести взвешивание пустого самолета со всем несъемным с него оборудованием и снаряжением. Тогда для определе­ния полетного веса самолета в каждом случае к этому весу добавляется та нагрузка, с которой производится испытательный полет. Все виды нагрузок, н том числе и экипаж, должны быть отдельно взвешены перед полетом.

Перед тем как приступить к взвешиванию, производится обмер само­лета. Обмер делается для того, чтобы иметь возможность вычертить на бумаге схему самолета (боковой вид). Можно было бы взять схему само­лета по заводским чертежам, однако это не рекомендуется ввиду воз­можных неточностей и несоответствия данного образца самолета перво­начальным чертежам.

Так как схема самолета нам нужна только для определения центра тяжести самолета, то нет необходимости точно вычерчивать боковой вид самолета полностью. Поэтому мы возьмем только нескольйо интересу­ющих нас точек и определим их расположение в схеме самолета. Такими точками являются (фиг. 99): 1) центр оси колес О, 2) носок мотора АТ, 3) какая-либо выбранная по нашему желанию точка на конце фюзеляжа А и, кроме того, сечение верхнего и нижнего крыльев.

Чтобы проверить одновременно с обмером и регулировочные данное самолета, обмер производим на самолете, поставленном в линию полета.

Для удобства измерений все размеры берем не в плоскости симме­трии самолета, а в плоскости колес. На фиг. 99 показаны 19 размеров, полностью определяющих схему самолета в интересующем нас виде. Все эти размеры легко снять с самолета, пользуясь линейкой, угломе* ром, отвесами и рулеткой. Кроме этих измерений, определяем еще на­правление оси мотора ММ’.

Пользуясь полученными размерами самолета, строим в масштабе (обычно 1Іі0 натуральной величины) схему самолета, как указано на фиг. 99. Схема эта вполне достаточна и для проверки регулировочных

данных крыльев самолета. После произведенных обмеров приступаем к взвешиванию самолета. Взвешивание производится на ровном горизон­тальном полу в закрытом от ветра помещении. Последнее — во избежа­ние влияния ветра на показания весов. Для взвешивания легких и сред­него веса самолетов обычно достаточно трех весов: под каждое колесо и под костыль (фиг. 100). Для более тяжелых самолетов надо иметь или специальные весы, позволяющие взвешивать груз, приходящийся на каждое колесо^ или ставить по двое весов под каждое колесо (или пару колес). Отсчеты по всем весам производим одновременно. В результате мы получаем три отсчета: один от нагрузки самолета на правое колесо Опр, другой от нагрузки на левое колесо Ол и третий от нагрузки на хвост ахв.

В боковом виде самолета веса 0|1р и Ga проектируются по одной вертикали (совпадают). Таким образом на нашей схеме (фиг. 100) мы имеем два приложенных к самолету веса: один в центре оси колес GKoJl = Опр -|- Ол и другой Gxo, приложенный к костылю.

Обозначим:

L — расстояние от оси колес до точки касания костыля форме весов,

G—вес самолета, равный

КОЛ * ап і

л;, — расстояние центра тяжести самолета от оси колес. Тогда сумма моментов относительно оси колес О будет:

G • ху — Gx в • L = О,

откуда

O^-L GX, L
‘ О Окол + С„ ‘

Откладываем вычисленное по этой формуле расстояние центра тя­жести по горизонтали от оси колес. Получаем точку С (фиг. 100).

Очевидно, что центр тяжести самолета лежит на перпендикуляре, вос­становленном в точке С к горизонтальной прямой линии пола. Но нам неизвестно расстояние центра тяжести по вертикали, а для его опре­деления у нас пока нет никаких данных. Поэтому сделаем еще одно взвешивание самолета, но уже в другом положении самолета.

При первом взвешивании мы поставили самолет на весах в поло­жении стоянки на месте, т. е. колеса на платформах передних, а костыль на платформе задних весов. Поднимем теперь хвост самолета, примерно, в линию полета и поставим его на подставку, поставленную на задние весы (фиг. 101), я произведем взвешивание. Новым положением само­лета мы изменили соотношение нагрузки на колеса и на костыль, почему отсчеты Окол и Gx|j и размер L будут иметь другие значения. Следова­тельно, изменится и xv

Вычислим эту новую координату центра тяжести и, аналогично преды­дущему, проведем к линии пола перпендикуляр CD{, на котором дол­жен лежать центр тяжести самолета в новом положении (фиг. 101). Положение линии пола и восстановленного к ней перпендикуляра CD относительно схемы самолета в первом случае взвешивания тоже про­чертим на фиг. 101.

Теперь на фиг. 101 мы имеем два положения самолета относительно линии пола и в каждом случае имеем перпендикуляр, на котором лежит
центр тяжести самолета. Так как за время взвешивания нагрузка само­лета не менялась, а изменялось только положение самолета относительно пола ангара, то очевидно, что центр тяжести самолета ле7кит на пере­сечении обоих перпендикуляров, т. е. в точке Oj.

Если сделать взвешивание самолета еще в третьем положении с еще более поднятым хвостом, то прочерченный аналогично предыдущим слу­чаям перпендикуляр к линии пола пройдет через ту же точку Oj.

Но определение центра тяжести самолета так, как это мы только что делали на фиг. 101, неудобно тем, что приходится для каждого случая взвешивания снова чертить схему самолета соответственно положению его на весах. Проще и удобнее считать наоборот, т. е., что нанесенная на бумагу схема самолета остается на месте при всех случаях взвеши­вания, а изменяется положение линии пола относительно схемы само­лета. Это никаких принципиальных изменений во взвешивании и опре­делении центра не вносит, а только облегчает чертежную работу.

Для того чтобы определить положение линии пола относительно не­подвижно закрепленной схемы самолета, в каждом случае взвешивания измеряем расстояние точек М и А самолета от пола (размеры ух и у2 на фиг. 100 и 101). Из этих же точек М и А на схеме самолета ра­диусами, равными расстояниям jy, и у2, проводим окружности. Касатель­ная, проведенная снизу к этим двум окружностям, и будет линией пола (фиг. 102),

Взвешивание самолета рекомендуется производить в трех положениях самолета на весах. Тогда мы получаем три положения линии пола и три перпендикуляра (фиг. 102), которые должны пересекаться в одной точке. На практике ввиду небольших неточностей отсчетов при взвешивании самолета и при построении эти три перпендикуляра не пересекаются со­вершенно точно в одной точке, а образуют маленький треугольник. Если треугольник этот большой, то взвешивание самолета надо произвести заново. Если же размеры его невелики, то за центр тяжести самолета принимают центр тяжести площади этого треугольника, лежащий на пересечении его медиан.

Примерные положения самолета на весах можно указать следую­щие: 1) колеса и костыль самолета поставлены прямо на платформы

весов (положение стоянки самолета на месте), 2) хвост поднят настолько, что самолет находится в линии полета, и 3) хвост поднят возможно выше, желательно до такого положения, когда он становится невесо­мым. В последнем случае вес самолета целиком приходится на колеса, и центр тяжести его лежит в вертикальной плоскости, проходящей через ось колес.