Egyensúly, stabilitás és súlypont - A hátrányos egyensúly hatása

Az egyensúly a repülőgép CG helyére utal, és fontos a repülés stabilitása és biztonsága szempontjából. A CG egy olyan pont, ahol a repülőgép egyensúlyba kerülne, ha ezen a ponton felfüggesztenék.

A repülőgép kiegyensúlyozásának elsődleges problémája a CG elülső és hátsó elhelyezkedése a hossztengely mentén. A CG nem feltétlenül fix pont; helye a súly eloszlásától függ a repülőgépen. Mivel a változó terhelésű elemek eltolódnak vagy elköltöznek, ennek következtében a CG helyzete eltolódik. A tömegközéppont vagy a CG tartomány pozíciójának előre és hátra vonatkozó határai közötti távolságot a gyártó tanúsítja egy repülőgép számára. A pilótának tudatában kell lennie, hogy ha a CG-t túlságosan előre tolják a hossztengelyen, orr-nehéz állapot alakul ki. Ezzel szemben, ha a CG-t túlságosan hátrafelé tolják a hossztengelyen, farok nehéz állapotot eredményez. Lehetséges, hogy a pilóta nem tudta irányítani a repülőgépet, ha a CG helyzete instabil állapotot produkált. [10-1. Ábra]

10-1. Ábra. Oldalsó és hosszanti egyensúlyhiány.

A CG elhelyezkedése az oldalirányú tengelyre vonatkoztatva szintén fontos. A törzs középvonaltól balra található minden súlyelemhez egy azonos súly tartozik a megfelelő helyen a jobb oldalon. Ezt felboríthatja a kiegyensúlyozatlan oldalirányú terhelés. Az oldalsó CG helyzetét nem számítják ki minden repülőgépen, de a pilótának tisztában kell lennie azzal, hogy az oldalirányban kiegyensúlyozatlan állapot következtében káros hatások jelentkeznek. Repülőgépen az oldalirányú egyensúlyhiány akkor következik be, ha az üzemanyag-terhelést rosszul kezelik azáltal, hogy a motor (oka) t egyenletesen szállítják a repülőgép egyik oldalán lévő tartályokból. A pilóta kompenzálni tudja a kapott szárny-nehéz állapotot a kárpit beállításával vagy állandó kontrollnyomás tartásával. Ez a művelet a repülőgép kezelőszerveit korszerűtlen állapotba helyezi, növeli az ellenállást és csökkent működési hatékonyságot eredményez. Mivel a repülőgép repülési kézikönyve (AFM) szükség esetén foglalkozik az oldalirányú mérleggel, és a hosszirányú egyensúly kritikusabb, ezért a kézikönyvben az egyensúlyra való további hivatkozás a CG hosszirányú elhelyezkedését jelenti.

Repülési műveltség ajánlja

Kiegyensúlyozatlan repülőgép repülése fokozhatja a pilóta fáradtságát, ami nyilvánvalóan befolyásolja a repülés biztonságát és hatékonyságát. A pilóta természetes korrekciója a hosszirányú kiegyensúlyozatlanság érdekében a trimm megváltoztatása a túlzott kontrollnyomás eltávolítása érdekében. A túlzott trimmelés azonban nemcsak az aerodinamikai hatékonyságot, hanem az elsődleges vezérlési távolságot is csökkenti a trimmelés irányában.

A kedvezőtlen egyensúly hatása

A kedvezőtlen egyensúlyi feltételek ugyanúgy befolyásolják a repülési jellemzőket, mint a túlsúlyos állapotoknál említettek. Alapvető fontosságú, hogy betartsák az összes repülőgépre megállapított súly- és súlyhatárokat. A maximális súlykorlátozás felett történő üzemeltetés veszélyezteti a repülőgép szerkezeti integritását, és hátrányosan befolyásolhatja a teljesítményt. A stabilitást és az irányítást a helytelen egyensúly is befolyásolja.

Stabilitás

Orr-nehéz állapotban történő betöltés problémákat okoz az orr irányításában és emelésében, különösen felszállás és leszállás közben. A farok nehéz állapotában történő terhelés komoly hatással van a hosszanti stabilitásra, és csökkenti a talajból és a centrifugákból való kilábalás képességét. A farok nehéz terhelése nagyon könnyű irányító erőket is eredményez, ami egy másik nemkívánatos jellemző. Ez megkönnyíti a pilóta számára, hogy akaratlanul túlterhelje a repülőgépet.

Stabilitás és súlypont

A CG helyének határértékeit a gyártó határozza meg. Ezek azok az elülső és hátsó határértékek, amelyeken túl a CG-t nem szabad repülés közben elhelyezni. Ezeket a határértékeket minden repülőgépre vonatkozóan közzéteszik a típusalkalmassági bizonyítvány adatlapján (TCDS), vagy a légi jármű specifikációjában, valamint az AFM vagy a pilóta üzemeltetési kézikönyvében (POH). Ha a CG a betöltés után nincs a megengedett határokon belül, akkor a repülés megkísérlése előtt néhány elemet el kell helyeznie.

Az elülső CG határértéket gyakran olyan helyen állapítják meg, amelyet a repülőgép leszállási jellemzői határoznak meg. A leszállás során a repülés egyik legkritikusabb fázisa, az előre haladó CG határérték túllépése túlzott terhelést okozhat az orrkeréken, hajlamos az orrfutásra a farokkerék típusú repülőgépeken, csökken a teljesítmény, nagyobb az elakadási sebesség és nagyobb az irányítóerő.

Ellenőrzés

Szélsőséges esetekben az elülső határon túli CG-hely az orr nehézségét okozhatja, ami megnehezíti vagy lehetetlenné teszi a leszállást. A gyártók szándékosan helyezik az elülső CG határértéket a lehető legmesszebbre, hogy segítsék a pilótákat a leszálláskor bekövetkező károk elkerülésében. A csökkent statikus és dinamikus hosszirányú stabilitás mellett a megengedett hatótávolságú CG elhelyezkedés hátsó része által okozott egyéb nemkívánatos hatások magukban foglalhatják az extrém irányítási nehézségeket, az erőszakos leállási jellemzőket és a nagyon könnyű irányító erőket, amelyek megkönnyítik a repülőgép akaratlan túlterhelését.

Korlátozott előremenő CG-határértéket is megadnak annak biztosítására, hogy a minimális légsebesség mellett elegendő lift/vezérlés lehajlás álljon rendelkezésre. Ha a szerkezeti korlátozások nem korlátozzák az elülső CG helyzetét, akkor az abban a helyzetben helyezkedik el, ahol teljes emelő/irányító elhajlás szükséges a magas AOA eléréséhez a leszálláshoz.

A hátsó CG határ a leghátsó helyzet, ahol a CG elhelyezhető a legkritikusabb manőverhez vagy művelethez. Amint a CG hátrafelé mozog, kevésbé stabil állapot következik be, ami csökkenti a repülőgép képességét arra, hogy manőverezés vagy turbulencia után jobbra álljon.

Egyes repülőgépeknél mind az elülső, mind a hátsó CG határértékek megadhatók, amelyek a bruttó tömeg változásaként változhatnak. Bizonyos műveleteknél, például akrobatikus repülésnél, a futómű visszahúzásánál, vagy a repülési jellemzőket megváltoztató speciális rakományok és eszközök felszerelésénél is megváltoztathatók.

A CG tényleges helyét számos változó tényező módosíthatja, és általában a pilóta vezérli. A poggyász és a rakomány elhelyezése határozza meg a CG helyét. Az utasok számára az ülések hozzárendelése a kedvező egyensúly elérésének eszközeként is használható. Ha egy repülőgép farok nehéz, akkor logikus, ha nehéz utasokat helyezünk elülső ülésekre. Az üzemanyag-égés az üzemanyagtartályok elhelyezkedése alapján is befolyásolhatja a CG-t. Például a legtöbb kis repülőgép üzemanyagot szállít a szárnyakban, a CG közelében, és az üzemanyag elégetése alig befolyásolja a megterhelt CG-t.