飞机的重心与焦点如何匹配

Answer 1

飞机的重心位置是相对于平均气动弦的，通常以平均空气动力弦（MAC）的百分比来表示。重心是飞机重力的作用点，其位置用占平均空气动力弦长度的百分比来表示，即%CG = （重心投影距MAC前端的长度 / MAC长度）× 100%。例如，0% MAC（LEMAC）表示重心位于MAC的最前端，而100% MAC（TEMAC）表示重心位于MAC的最后端。
压力中心是流体静止或忽略粘性效应情况下，分布在一个面上的压力的方向处处与这个面垂直的点。压力的合力可以用一个力来代表所有作用在这个面上的压力。翼型上升力的作用点，即升力作用线与弦线的交点，称为压力中心。压力中心随着迎角的变化而变化。
飞机的焦点是飞机迎角改变时，飞机附加升力的作用点。在亚音速情况下，焦点的位置不随迎角的变化而变化，通常位于离翼型前缘22%到25%弦长处。焦点的位置对于飞行器的纵向稳定性至关重要，重心与焦点的位置关系决定了飞机的纵向静稳定性。如果飞机在遇到乱流或阵风时趋向于恢复到之前的状态，则可以认为飞机的状态是稳定的。为了保持稳定性，重心必须位于焦点之前。
重心位置对飞机的性能有显著影响，因为它决定了纵向力量的平衡。当重心前移时，机头下俯的力矩增加，需要更大的向上的力量来抵消这个力矩。这导致升力增加，以平衡重力和向上的力量。因此，前移的重心会引致更大的失速速度。例如，在A330/A340飞机上，当重心从26%位置前移时，失速速度增加了1.5节。
起飞性能也受到重心位置的影响。起飞速度和相关距离都与失速速度有关。例如，V2（起飞安全速度）必须大于1.13倍的VS1G（单发起飞安全速度）。如果重心前移，VS1G会增加，进而导致V2增加，可能增加起飞距离（TOD）或减少起飞重量（TOW）。