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如何設定重心位置

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發表於 2010年11月29日 10:51 PM | 顯示全部樓層 |閱讀模式
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 ]

圖一

圖一

圖二

圖二

圖三

圖三

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拜讀恨晚!!  發表於 2016年12月2日 09:46 AM
ksh
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發表於 2010年11月29日 11:19 PM | 顯示全部樓層
原來如此~~讚!感謝分享所學!

 

 

發表於 2010年11月30日 09:25 AM | 顯示全部樓層
專業,非常感謝這麼專業的分享 !

 

 

發表於 2010年11月30日 11:22 PM | 顯示全部樓層
請問串翼機的重心如何量測?
rutan_quickie.JPG

 

 

 樓主| 發表於 2010年12月1日 11:49 PM | 顯示全部樓層
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 ]
串翼的氣動中心.JPG

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發表於 2010年12月4日 07:17 PM | 顯示全部樓層

回復 1樓 m504736 的帖子

專業,感謝分享 !
以後重心就可以自己計算了!!!!!

 

 

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