Раздел 6. Масса и центровка вс.

Равновесие (балансировка), устойчивость и управляемость самолета могут быть обеспечены только при строго определенных положениях его центра масс на средней аэродинамической хорде b_a=6,346 м, выраженных в % от ее начала, т.е. центровкой самолёта х_т=(х_т/b_a) 100%.

Самолет Ил-76 достаточно хорошо устойчив и управляем, а также обеспечивается нормальная его балансировка при таком положении центра масс:

а) предельно передняя центровка должна быть не менее 20% b_a;

б) предельно задняя – не более 40% b_a;

в) центровка пустого самолета 33…34% b_a.

Данные инструкции по расчету массы и центровки включают:

-          систему расчета;

-          ограничения по массам и центровкам;

-          определение допустимого веса транспортируемых грузов;

-          размещение коммерческой нагрузки;

-          расчет загрузи и центровки.

6.1. Система расчета.

-          аналитический способ;

-          компьютеризированный способ.

6.2. Ограничения по массам и центровкам.

6.2.1. Весовые ограничения:

Самолет Ил-76ТД может эксплуатироваться с аэродромов с бетонным и грузовым покрытием при весовых ограничениях, указанных в таблице 1.

Таблица 1

6.2.2. Диапазон допустимых центровок.

Предельно передняя эксплуатационная центровка……………………….20% САХ

Предельно задняя эксплуатационная центровка…………………………..40% САХ

Величина предельно допустимых эксплуатационных центровок самолета для взлета и посадки зависит от запаса (остатка) топлива и определяется по таблице 2.

Таблица 2

6.3. Определение допустимого веса транспортируемых грузов.

Вес грузов для транспортировки на различную дальность зависит от эксплуатационного веса и определяется уравнением:

G_гр = G_б/т – G_экспл

где          G_гр – вес груза, кг

G_б/т – максимальный вес без топлива. кг

G_экспл = G_неизм + G_зк + _Gсл.н

G_экспл – эксплуатационный вес, кг (состоит из «неизменного веса» пустого самолета, веса экипажа и веса служебной нагрузки вариантов применения)

G_неизм – «неизменный вес» пустого самолета, кг (состоит из веса пустого самолета, веса неизменной части служебной нагрузки и веса снаряжения).

6.4. Размещение коммерческой нагрузки.

Коммерческая нагрузка размещается в грузовой кабине. Кроме того, разрешается загружать рампу грузом до 5000кг.

Загружать самолет следует таким образом, чтобы обеспечить допустимую эксплуатационную центровку.

Часть оборудования, относящегося к служебной нагрузке, вариантов применения размещается в багажниках (См. РЗЦ самолета Ил-76 ТД часть 9).

6.5. Расчет загрузки и центровки.

6.5.1. Общие сведения.

1. Расчет загрузки и центровки самолета следует вести с помощью центровочного графика (см. п.6.5. фигура 1) по которому определяется центровка загруженного самолета без топлива. Если полученное значение лежит в пределах диапазона эксплуатационных центровок, то взлетная, полетная и посадочная центровки также будут находиться в допустимых диапазонах.

2. Определение взлетной и посадочной центровок производите с помощью таблицы 4 и центровочного графика (см. 6.5. фигура 3). В ней приведены центровки самолета при различном количестве топлива в зависимости от центровки самолета без топлива. В пределах обозначенных значений 20-40% САХ определяются взлетные, полетные и посадочные центровки самолета.

3. Для расчета по центровочному графику за исходные принимаются эксплуатационный вес и центровка самолета. Пример определения эксплуатационного веса и центровки произведен в 6.5.3.

4. Допустимый взлетный вес определяется в соответствии с указаниями изложенными в «Инструкции экипажу по летной эксплуатации самолета».

6.5.2. Учет веса грузов, размещаемых в отсеках грузовой кабины.

Грузовая кабина (шпангоуты 14-56) разбита на 15 отсеков. Границы и номера отсеков нанесены на борту самолета. Разбивка на отсеки приведена в разделе 6.5 (см. 6.5. фигура 1 и 6.5. фигура 2). На центровочном графике нанесены также «Шкалы грузовой кабины» для отсчета веса нагрузки. При расчете центровки по центровочному графику на шкалах соответствующих отсеков откладываются значения весов грузов, центр тяжести которых примерно совпадают с серединой отсека. Если положение центра тяжести не совпадает с серединой отсека, а находится на границе отсеков или вблизи нее, следует вес этого груза учитывать в двух смежных отсеках, разделив его обратно пропорционально длинам отсеков.

6.5.3. Пример расчета центровки.

1. Определение эксплуатационных значений веса и центровки самолета.

Составление эксплуатационного веса и центровки самолета:

Таблица 3

Полученные данные запишите в графу «Определение эксплуатационного веса и центровки» на центровочном графике (см. 6.5. фигура 1).

Суммарный вес служебной нагрузки принимает 2.395кг.

Изменение центровки Х = -2.1.%САХ.

1. Пример расчета центровки.

Исходные данные:

Неизменный вес самолета (см. формуляр) ………………………89 780кг

Центровка неизменного веса самолета ………………………….31.7% САХ

Состав экипажа и его вес (6 человек) ……………………………480кг

Вес служебной нагрузки в варианте применения ………………2.395кг

Вес транспортируемого груза и расположение его

центра тяжести на самолете:

груз №1 с центром тяжести в отсеке №8 ……………..10 000кг

груз №2 с центром тяжести в отсеке №12 ……………10 000кг

Вес топлива на старте …………………………………………….40 000кг

Вес топлива на посадке …………………………………………..10 000кг

Определите:

- вес и центровку самолета на старте;

- вес и центровку самолета на посадке.

Последовательность расчета:

1. Определить эксплуатационный вес и центровку самолета.

В левую верхнюю таблицу, расположенную на центровочном графике (см. 6.5. фиг.1) внесите: значения веса (89 780кг) и центровки (31.7%САХ); неизменного веса самолета; веса экипажа (6 человек – 480кг) и его влияние на центровку самолета (-1.3%САХ).

Вес служебной нагрузки, необходимой для выполнения задания (2395кг) и ее влияние на центровку самолета (-2.1 %САХ).

Суммируя внесенные данные в таблицу, получает эксплуатационный вес пустого самолета (92 655кг) и его центровку (28.3%САХ).

2. Определить допустимый вес груза.

В среднюю верхнюю таблицу, расположенную на центровочном графике внесите значения:

-          максимально-допустимый вес самолета без топлива …………………138 000кг

-          эксплуатационный вес пустого самолета ………………………………92 655кг

Вычитая эксплуатационный вес пустого самолета из допустимого веса самолета без топлива, определите допустимый вес перевозимого груза (в нашем примере вес допустимого перевозимого груза составляет 45345кг). Следовательно перевозка груза весом 20000кг допустима.

1. Определите фактический вес самолета без топлива. В верхнюю правую таблицу на центровочном графике внесите значения:

-          эксплуатационный вес пустого самолета ………………………………92 655кг

-          вес транспортируемого груза……………………………………………20 000кг

(в том числе 10 000кг в отсеке №8 и 10 000кг – в отсеке №12).

Суммируя внесенные в таблицу данные, получите фактический вес самолета без топлива, равный 112 655кг.

1. Определите центровку загруженного самолета без топлива:

а) на шкале «Эксплуатационная центровка самолета» отметьте значения центровки самолета 28,3%САХ (точка «а»);

б) из точки «а» опустите вертикаль на шкалу грузового отсека №18 (точка «б») и по направлению стрелки влево отсчитайте два деления, соответствующие весу 10 000кг груза №1 (точка «в»);

в) из точки «в» опустите вертикаль на шкалу грузового отсека №12 (точка «г») и по направлению стрелки вправо отсчитайте два деления, соответствующие весу 10 000кг груза №2 (точка «д»);

г) из точки «д» опустите вертикаль на шкалу центровок до пересечения с горизонтальной линией соответствующие весу самолета без топлива (112655кг).

В точке пересечения вертикальной и горизонтальной линий (точка «е») находим центровку загруженного самолета без топлива, которая в нашем примере равны 28,8%САХ (по шкале «Центровка самолета без топлива»).

1. Определите центровку самолета на взлете и на посадке по таблице  4 и 6.5. фигура 3.

Центровка самолета в зависимости от запаса топлива составляет:

-          на взлете с запасом топлива 40 000кг – 30.6%САХ;

-          на посадке с грузом 20 000кг и остатком топлива 10 000кг – 30,1%САХ.

Самолет Ил-76

Выписка из РЦЗ

1. Особенности самолета

1.1. Самолет Ил-76 эксплуатируется в Аэрофлоте только в грузовом варианте с аэродромов с бетонным и грунтовым покрытием.

1.2. Самолет имеет герметичные багажно-грузовые помещения: грузовую кабину и расположенные под ее полом гр. Отсеки. Грузовая кабина оснащена такелажно-швартовочным и погрузочно-разгрузочным оборудованием и обеспечивает перевозку грузов широкой номенклатуры в контейнерах, на поддонах и непосредственно на полу кабины.

1.3. Такелажно-швартовочное и погрузочно-разгрузочное оборудование учитывается в дополнительном снаряжении самолета. Контейнеры и поддоны учитываются в коммерческой загрузке самолета:

m_к = m_гр + m_конт + m_подд.

1.4. Максимально возможная коммерческая загрузка зависит от покрытия аэродрома, комплектация служебной загрузки, заправки топливом и ограничивается m_к.max или m_{без т. max} (см. п.2).

1.5. Диапазон предельно допустимых полетных центровок самолета определяется заправкой топлива. С увеличением заправки диапазон предельно допустимых центровок уменьшается. (рис. 1). При этом уменьшается и m_пред.к.

m_T, T        84,6        80                70               60               50               40                30                20                10           0

Рис. 1.  Зависимость предельно допустимых центровок самолета Ил-76 от m_т

1.6. Центровка загруженного самолета достигает 40 % САХ. Центр колес основной (задней) опоры самолета находится на 68,4% САХ. Это исключает опасность опрокидывания загруженного самолета на хвост на земле. Для предупреждения опрокидывания во время загрузки на самолете предусмотрена хвостовая опора, которая устанавливается в рабочее положение оператором с помощью  гидропривода. Погрузочные работы на самолете допускается выполнять в любой последовательности.

1.7. При выполнении погрузочно-разгрузочных работ на самолете необходимо руководствоваться «Инструкцией по погрузке, выгрузке, швартовке техники и грузов на самолетах ИЛ-76Т в гражданской авиации» М., «Воздушный транспорт», 1979г. Утверждено МГА 07.08.78г.

1.8. Для исключения пересчетов ЦГ рекомендуется выполнить прикидку размещения загрузки с помощью специальной программы (рис. 2). Для этого необходимо определить секцию, в которой будет находиться общий ЦТ загрузки. Из середины этой секции провести вертикаль до пересечения с горизонталью, соответствующей этой общей загрузке. Если точка пересечения находится в «Зоне допустимого местоположения ЦТ загрузки», то диапазон допустимых полетных центровок  самолета будет выдержан. Можно приступить к расчету по ЦГ.

1.9. Полеты без коммерческой загрузи выполняются без балласта.

1.10. Уборка шасси в полете практически не влияет на центровку самолета.

2. Ограничения по массе и центровке самолета

m_гр, Т

35

30

25

20

15

10

1                    2                         3                       4                     5                   6           7  8       9      10   11      12        13              14

Размеры и № № грузовых секций

Рис. 2. Зависимость допустимого местоположения результирующего ЦТ грузов самолета Ил-76 от их суммарной массы (m_гр)

3. Компоновка самолета Ил-76

3.1. Варианты

Самолет Ил-76 эксплуатируется в Аэрофлоте только в качестве грузового самолета с тремя вариантами перевозки коммерческой загрузки:

-          перевозка колесной и гусеничной техники;

-          перевозка грузов в контейнерах и на поддонах;

-          перевозка длинномерных и крупногабаритных грузов.

Кроме того, предусмотрен вариант для перебазирования самолета.

3.2. Компоновка и размеры грузовых помещений самолета

3.2.1.  Компоновка

Гермоотсек фюзеляжа двухпалубный. На верхней палубе расположена кабина (высота пола от земли – 2,2м, размер люка 5,5х5,6), на нижней палубе – грузовые и технические отсеки (размер люков: гр.отсека №1 – 1,13х1,05м; гр.отсека №2 – 0,55х0,56м) (рис.3).

рис.3. Компоновка грузовых помещений самолета Ил-76Т

3.3. Основное и дополнительное снаряжение самолета

3.3.1. Основное снаряжение:

- масло                                               160кг;

- вода и химжидкость     –

- кислород                         10кг;

- бортовой паек                               40кг

Итого                                210кг, Δх = -0,3% САХ.

3.3.2. Дополнительное снаряжение (служебная загрузка).

3.3.2.1. Комплекты дополнительного снаряжения.

* Морские контейнеры – 305кг.

** Морские контейнеры – 2 522кг; Δх = =2,1 % САХ

3.3.2.2. Состав комплектов дополнительного снаряжения

Продолжение

Большая часть дополнительного снаряжения размещения в грузовой кабине, частично – в передней части гр.отсека №1, а лежаки – в кабине экипажа.

4. МАССА, ГАБАРИТЫ ГРУЗА И ТАКЕЛАЖНО-ШВАРТОВОЧНОЕ

ОБОРУДОВАНИЕ

4.1. Параметры грузовых помещений

4.2. Предельные габариты груза

4.2.1. Грузовая кабина

Предельные габариты грузов:

-          ширина  – 3,15 м;

-          высота   – 3,25м.

4.2.2. Грузовой отсек № 1

Предельные габариты технического имущества, перевозимого в гр.отсеке № 1, определяются в основном размерами проемов люков 1 130 х 1 050 мм с учетом предохранительных зазоров по 50мм с каждой  стороны.

4.2.3. Грузовой отсек № 2.

Предельные габариты грузов (технического имущества), перевозимых в гр.отсеке № 2, определяются в основном размерами проема люка 550х560мм с учетом предохранительных зазоров по 50 мм с каждой стороны.

4.2.4. Такелажно-швартовочное и погрузочно-разгрузочное оборудование.

Характеристика такелажно-швартовочного и погрузочно-разгрузочного оборудования, используемого в различных вариантах перевозки, дана в п.3.3.2.2. Более подробное описание такелажно-швартовочного оборудования изложено в «Инструкции по погрузке, выгрузке, швартовке техники и грузов на самолете Ил-76Т в гражданской авиации». М., «Воздушный транспорт», 1979г., Утверждено МГА 07.08.78г.

5. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА КОММЕРЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКИ

Расчет производится с помощью ЦГ, составляется схема загрузки самолета (рис.4).

Рис. 4. Схема загрузки  самолета Ил-76Т

5.1. Исходные данные

5.1.1. Исходными параметрами расчета коммерческой загрузки по ЦГ являются m_снар+э и Х_снар+э:

m_{снар.сам.+э} = m_сам + m_{осн.снар} + m_{доп.снар}. + m_э;

х_{снар.сам+э} = х_сам. + Δх_{осн.снар.} + Δх_{доп.снар}. + Δх_э, где m_сам и х_сам – выписываются из таблицы формулярных данных (см.Ч. 1, пп. 1.3 и 1.4);

-          m_{осн.снар} = 210кг. Здесь учтены и продукты (см. п. 3.3.1);

-          Δх_{осн.снар.} = – 0,3% САХ;

-          m_{доп.снар}. и Δх_{доп.снар}. берутся из п.3.3.2. в зависимости от вида перевозимого груза;

-          m_э = 560 кг (7 человек по 80кг, включая двух операторов);

-          Δх_э = -1,6% САХ.

Примечание. В случае отсутствия операторов – m_э = 400 кг; Δх_э = – 1,2% САХ.

5.1.2. Если состав основного и дополнительного снаряжения рассчитываемого самолета отличается от приведенных в п.3.3, то все отклонения необходимо учитывать в ЦГ.

5.2. Особенности центровочного графика самолета Ил-76Т

5.2.1. Программа расхода топлива в полете автоматически выдерживает диапазон допустимых эксплуатационных центровок (см. рис.1).

5.2.2. Расчет коммерческой загрузки выполняется без учета топлива с обязательным выдерживанием диапазона предельно допустимых полетных центровок самолета (см. п.1.5).

5.2.3. Грузы в упаковке, в контейнере или на поддоне, ЦТ которых находятся в середине секций грузовой кабины или грузовых отсеков (багажников), учитываются в соответствующих строках ЦГ (см. рис.6). Если ЦТ груза в упаковке, в контейнере или на поддоне находится на границе двух смежных секций, то массу этого груза следует условно поделить между этими секциями обратно пропорционально длине каждой смежной секции (см. п.5.3.3). Полученные условные массы учесть в соответствующих смежных строках ЦГ.

5.2.4. Для ускорения расчета коммерческой загрузки рекомендуется выполнять прикидочный расчет (см. п.1.8).

5.2.5. Зона допустимых центровок самолета на земле ограничена справа Х_земл = 55% САХ (см.п.2)

5.2.6. Взлетно-посадочные центровки самолета с учетом топлива определяются по графику (рис.5) в соответствии с подсчитанными m_т.взл., m_т.пос. и х_{без т.}

5.2.7. Расчет коммерческой загрузки выполняется по ЦГ, образец бланка которого представлен на рис. 6.

5.3. Пример расчета коммерческой загрузки самолета Ил-76Т

5.3.1. Исходные данные.

m_сам = 83 910 кг (формулярные данные из табл.);

Х_сам = 33,3% САХ (формулярные данные из табл.);

m_э+бпр =  5х80 +2х80 = 560 кг;

m_прод = 40 кг (включены в m _{осн.снар.});

m_к = 20 000 кг (два груза массой по 10 000 кг каждый);

m_т.взл. = 40 000 кг;

m_т.пос. = 10 000 кг;

m_{доп.взл.} = 152 000 кг (грунтовая ВПП).

5.3.2. Предварительный расчет.

Исходными данными для расчета коммерческой загрузки по ЦГ являются масса и центровка пустого снаряженного самолета с экипажем и бортоператорами (см. верхнюю часть ЦГ, рис.6):

m_{снар.сам+э} =  83 910+210+2 556+560 = 87 246 кг*;

Х_{снар.сам+э} = 33,3 – 0,3 – 2,2 – 1,6 = 29,2% САХ* (см. п.5.1.1.).

Расчет m_пред.к масса и размещение грузов показаны на ЦГ (см. рис.6).

Прикидка размещения грузов (см. п.1.8.).

Первый груз намечается разместить в секции № 8, второй – в секции № 12 (см. рис.2).

Результаты предварительного расчета.

m_к = 20 000кг, что меньше m_гр.max = 30 000кг (см.п.2) и

m_пред.к = 27 764 кг. (см. рис.6)

m_{без т.} = 87 240+20 000 = 107 240 кг, что меньше m_{без т.max} = 118 000 кг (см. п.2).

Х_{без т.} = 29,6% САХ (см. рис.6) и находится в диапазоне предельно допустимых полетных центровок самолета без топлива с учетом ограничений от заправки топлива (см. рис.1).

Диспетчер по центровке составляет схему загрузки (см. рис.4).

5.3.3. Окончательный расчет.

Данные предварительного расчета изменились: ЦТ второго груза оказался на границе секций № 12 и 13. Длины этих секций разные: l₁₂ = 730мм; l₁₃ = 1 150мм (см. рис. 2). Второй груз необходимо учесть по строкам секций № 12 и № 13 – составляющие массы груза секций № 12 – m₁₂ и № 13 – m₁₃ определяются по формулам (рис. 7):

m₁₂ = m        t₁₃ = 10 000                    1150           = 6 120 кг;

t₁₂ + t₁₃ 730 + 1150

m₁₂ = m        t₁₂ = 10 000                    730             = 3 880 кг;

t₁₂ + t₁₃ 730 + 1150

Пересчет ЦГ приводит к изменению центровки:

Х_{без т.} = 30,3% САХ (см. рис.6 – сплошная линия). Однако и она находится в диапазоне предельно допустимых полетных центровок самолета.

Окончание расчета и заполнение нижней таблицы ЦГ.

m_взл = m_экспл + m_к = 127 240+ 20 000 = 147 240 кг, что меньше m_{доп.взл} = 152 000 кг (в этом рейсе m_{доп.взл.} = m_взл.max);

m_пос = m_взл – Δm_т = 147 240 – 30 000 = 117 240 кг, что меньше m_пос.max = 135 500 кг (см.п.2).

В соответствии с п.5.2.6 определются  Х_взл = 31,6% САХ (см. рис. 5 и 6). Они находятся в диапазоне полетных центровок как при m_т = 40т; Х = 22,9÷38,5% САХ, так и при m_т = 10т; Х = 22,0÷40% САХ (см. рис. 1).

Все ограничения выдержаны. Расчет закончен. ДЦ вносит изменения в схему загрузки (см. рис.4) и оформляет ЦГ.