第一章飞机载重与平衡控制

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1、第一章載重與平衡控制1-1為何需要載重與平衡影響飛機飛行安全最重要的因素是載重與平衡，一架超重的航空器或重心不在規定範圍之內，是非常危險而且沒有效率。在航空器設計之初，設計者暨工程師必須將飛機的載重與平衡考量在適當的位置，當航空器進行營運操作時，駕駛員及航空維修技術人員接續起此責任。現代航空器運用最佳技術和材料，使得航空器在最高速度、最大載重還能飛行最遠距離。在實際操作與維修時，必須要保持當時設計與製造的效能。不同的航空器有不同的載重需求，例如：運輸用途：高負載、長距離、高高度且高速。軍事用途：高機動性、高強度。商業用途：高速且長距離、是當地負重。農業用途：大負載、短距離

2、、機動性高和容易操作。訓練及私人用途：重量輕、低價、結構簡單、容易操作且安全係數高。如果不考慮航空器的個別差異，有兩種共通的特性需考慮，一是對重量的限制，一是對重心的範圍必須侷限於規定之範圍內。前者在航空器設計之初就決定最大重量(maximumweight)，所有航空器最大授權重量及設備列表都在都根據機型認證資料表（TCDS-TypeCertificateDataSheets），依照操作時的狀況，機翼或旋翼所能提供升力之大小，決定航空器起飛重量，此外航空器結構強度也會限制飛行安全的最大重量，理想重心的位置及重心所能移動的最大範圍，都是經過設計者精心計算。所謂重心(cent

3、erofgravity,CG)可視為飛機上某一點，將飛機在空中懸掛起會保持水平平衡姿態，通常我們計算飛機重心是利用下列公式：飛機總力矩飛機重心（從參考線算起）＝飛機總重製造廠商會提供航空器空重及空重重心的位置，所謂空重（emptyweight）是指機身、發動機及其它安裝在飛機上固定或永久性設備重量之和，空重重心就是上述設備的水平平衡點。航空維修技術人員在維修航空器或操作維修檢查工作要記錄最新的載重與平衡資料，尤其是經過修理(repairs)或變更(alterations)，更要記錄其變化。在每一次飛行前駕駛員要知道航空器最大容許總重，及重心限制。因此在駕駛員飛行檢查前，就

4、要知道飛機的負載及重心有無在限制範圍之內。在航太科技進步的同時，載重與平衡的技術因航空器的容量、效能及發動機數目的增加而日漸繁雜，因此需要駕駛員與飛機維修技術人員，知道並瞭解載重與平衡控制，如何操作和維持航空器重量重量和重心的位置，或者在重心範圍之外，如何調整貨物以矯正重心回復至允許範圍內。1-2載重控制重量是飛機在結構與操作的最重要參數，過重會讓航空器降低效能、緊急情況時增加危險係數。設計航空器經常是以最輕材質、最高強度為主，機翼或旋翼是設計可支持最大容許總重，若航空器重量繼續增加，那麼機翼或旋翼必須增加額外的升力，機身結構除了靜態的重量增加，還有飛行操縱之際的加速度所

5、造成的動態負載增加。例如3000磅的航空器水平飛行，機翼提供之升力就是3000磅，若以傾斜60度急速轉彎，飛機動態負載所瘦之力就是6000磅。劇烈的不協調動作或飛進擾動氣流之內，同樣會讓結構受到動態負載的衝擊，嚴重時足以產生失效，正常情況的動態負載設計其負載因子是可承受飛機總重的3.8倍，多用途種類的航空器在操作時需要支持負載因子至4.4，特技表演飛機甚至強度必須支撐結構至負載因子6.0。升力的產生是來自翼切形形狀、攻角角度、相對風的速度和空氣的密度，航空器從高的密度高度（壓力高度以非標準溫度做矯正）機場起飛，需要的速度將會比在海平面高度之機場起飛速度更快，才會有足夠的升

6、力，暗示著跑道長度要增加，比一般所用到的跑道距離要更長，這時候要查駕駛員操作手冊或飛機飛航手冊查閱在此種高度、溫度、風向、風速和的跑道情況，所能允許最大重量是多少。1-3載重影響大部分現代飛機都是設計讓航空公司有一些彈性空間，如果將飛機座位全部坐滿，行李艙塞滿行李，所有油箱加滿燃油，那麼航空器一定就會超重。這種類型的設計理念在於此次飛行的目的何在？最大距離或最大載重？如果最大距離是必須的，捨棄人員與行李的重量來達成目標。如果要求最大載重，那麼機上的燃油量會減少，飛行距離也會縮短。航空器超重將引起以下一些問題：＊航空器需要更大起飛速度，表示需要更長的跑道距離。＊降低爬升率、

7、爬升角度。＊降低實用升限（serviceceiling），實用升限是指標準大氣情況維持每分鐘100呎之穩定速率爬升，可達到的最大高度。＊降低巡航速度＊所短巡航距離。＊機動性或靈敏度降低。＊著陸速度變高，增加著陸跑道長度。＊超重將衝擊結構，引起損傷，尤其是起落架。駕駛員操作手冊或飛機飛航手冊都有相關圖表供參考，指示重量與飛航性能的關係，提出飛行前計畫時，要參考這些圖表決定飛機載重，期使飛行計畫能安全達成。1-4改變重量最大允許總重在設計之初已經決定，實際操作時最大的操作重量一定少於最大允許重量，如剛才所提的高密度高度機場起飛，或