如何設定重心位置

m504736

設定飛機重心之前，要先知道主翼的氣動中心位置。氣動中心(AC，Aerodynamic Center)的學理是飛行力學(Flight Dynamics)的入門課程。

氣動中心是主翼升力的集中點，其所在的翼弦稱為平均氣動弦(MAC, Mean Aerodynamic Chord)，MAC在物理學上的意義是主翼面積的等分線。因為主翼上下表面壓力分佈的幾何集中點約在翼弦的25%前後(視翼型而異)，設定重心時，一般往機頭方向取5~10%弦長做為安定裕度(Static Margin)，於是重心(CG, Center of Gravity)應設在平均氣動弦的15~20%處。重心越往前, 飛行感覺越遲鈍，越往後感覺越靈敏，當重心設定在25%之後時，飛機失去縱向安定，無法保持水平飛行。

以下介紹面積等分線的計算公式。
假設一個任意形狀的平板，如圖一的右主翼：

MAC=2/3*Cr*(1+l+l*l)/(1+l)
y=b/6*(1+2*l)/(1+l)
where:
MAC=平均氣動弦長Mean Aerodynamic Chord，
Ct=翼尖弦長Chord of Tip,
Cr=翼根弦長Chord of Root
l=Ct/Cr，漸縮比Taper Ratio ， l發音Lamda
y=MAC沿翼展所在位置
b=翼展(左翼尖至右翼尖)
舉例如：Cr=38公分，Ct=24公分，b=172公分，則：
l=Ct/Cr=0.6316
MAC=31.5公分，
y=39.8公分，
除了公式之外，也可以用畫圖的方式來求得MAC所在的位置，這應用到兩種等分面積的學理，步驟如下：
(1)將Cr及Ct的中間點相連，如圖中的紅線，
(2)在Cr的後面接上Ct，在Ct的前面接上Cr(方向不能顛倒)，將兩點相連，如圖中的藍線，
(3)在紅線與藍線的交點畫出翼弦，這條翼弦就是平均氣動弦，重心就設定在15%~20%處。
(4)連接左右主翼的重心，通過飛機中心線的位置即飛機重心位置。請注意，重心並不是在「翼根」弦長的15~20%處哦!
其它如圖二及圖三的三角翼及圓盤機，理論也一樣，只不過Ct=0。很多人以為圓盤的氣動中心在圓心，不是哦！

[ 本帖最後由 m504736 於 2013年1月11日 09:38 AM 編輯 ]

relliklin

原來如此~~讚!感謝分享所學!

dksw

專業，非常感謝這麼專業的分享 ！

yamaimo1025

請問串翼機的重心如何量測?

m504736

原帖由 yamaimo1025 於 2010年11月30日 11:22 PM 發表
請問串翼機的重心如何量測?

很榮幸為你解答. 這兩個主翼是前低後高, 後面的主翼不會受到前面主翼流場的干擾,  這種情況比較簡單, 方法是先算各自的翼面積(也就是升力), 以及各自的氣動中心, 再用槓桿原理, 如附圖, 即可求得全機的氣動中心, 至於重心要往前設多遠, 需要用分析或實驗來求得, 而最簡單的方法就是做縮小比例的硬紙板飛機, 用迴紋針配重, 往前丟出, 如果會抬頭, 那是重心太後面了; 如果一下就撞地, 那是重心太前面了, 多調整丟幾次就會知道最佳的重心位置. .
平飛時, 主翼並不是完全水平, 而是帶一點攻角, 前主翼下游的流場方向會稍微往下, 如果後主翼低於前主翼, 那後主翼就位於前主翼的流場下游, 飛行攻角會稍低於前主翼, 升力表現較差, 要求全機的氣動中心是比較困難的, 要用分析或實驗的方法來求得.

[ 本帖最後由 m504736 於 2010年12月2日 12:13 AM 編輯 ]

chaohsinming

專業，感謝分享 ！
以後重心就可以自己計算了!!!!!