称重平衡系统在大型飞机重量重心测量上的应用

称重平衡系统（Weight and Balance System，WBS）是大型飞机很重要的一套系统，主要用来实时测量、计算飞机的重量和重心位置，从而可以连续反馈飞机的重量和重心，向飞行控制系统传输信息，由飞行控制系统调整空投时的飞行姿态；通过显示器向机组人员实时显示飞机的重量和重心；同时通过超限告警（视觉和听觉）来提高系统的安全性。 对飞机重量和重心的准确、实时测量非常重要，飞机自身重量的增加会改变飞机的重心，降低飞机的商载效率，严重时还会影响飞行安全，例如，更换波音747机身表面的油漆，会出现新旧油漆总重量相差上百千克的情形。重量改变可能会导致： （1)实际重心偏后，飞机拉起时尾部摩擦跑道导致起火； （2)实际重心偏前，飞机冲到跑道尽头仍然拉起困难； （3)直升机重心偏离旋翼轴心，使飞行员难以操纵飞机。 目前，国外许多型号的大型飞机像空客、波音等都采用了WBS系统自动测量飞机的重量重心数据。在ISO6702-1 国际标准中就有关WBS系统要求进行了详细的描述，在 ARINC737-1 国际标准中也对系统的详细设计和性能要求作了叙述。[1-2] 对于重量的测量，一般都采用了借助飞机腹下顶孔作为承力点，在顶孔与承力点之间用轮辐式传感器作为测量部件，由液压千斤顶提升飞机使传感器承重的方式。这种方式测量繁琐，不具有实时性，数字化程度低，对于重心的获得主要是基于专门的地勤人员手工测量和手动计算。而由太原航空仪表有限公司进行研制的WBS系统，与传统的重量测量和重心解算方法相比具有以下优点： （1)为大飞机实时提供适宜飞行操作的重量重心数据； （2)在重量重心以及姿态发生变化的情况下，能够实时修正并显示最新的重量重心数据； （3)精确的重量和重心管理，能够在重量重心超限情况下给出故障告警显示。 WBS系统的发展 国外WBS系统于90年代初应用在大型飞机上，主要针对飞机整体称重，WBS系统采用的是应变传感器和压力传感器。 由于飞机称重平衡系统可以实时确定飞机重量和重心，并严格控制飞机操作的安全和经济指标，因此，已经逐渐受到大型飞机的青睐，美军运输机C-130飞机、波音公司777和空中客车A340等都采用了该系统。其中，最新的波音777使用了美国CRANE公司的称重平衡系统，有效改善了飞机整体性能，提高了装卸效率，极大地减少了维护成本。 称重平衡系统基本功能组成 系统模块主要包括称重平衡计算机、传感器数据管理与显示计算机、起落架液压缓冲器中压力传感器组（用于飞机整体称重）[2]和货舱地板电阻应变式传感器组（用于货舱地板称重）。系统的主要功能就是接收各种信号，解算并输出显示实时的重量重心数据，同时向飞控系统输出相应的重量重心信息，用于飞行状态控制。 系统主要实现2部分功能，第一部分是地面情况下飞机整体的实时称重与重心解算；第二部分是货舱地板的实时称重与重心解算。 称重平衡系统设计原理 1 飞机地面整体重量重心测量设计原理 （1)称重工作原理。 飞机总重量由机身下部的起落架液压缓冲器支撑，各液压缓冲器所承受的压力加上飞机轮胎、刹车系统以及转向梁的重量就是整个飞机的总重量。采用一套分别安装于飞机各起落架液压缓冲器上的称重传感器，能够精确测量每个液压缓冲器承受的压力，从而实现飞机的准确秤重。 (2) 平 衡工作原理。 平衡主要是测量飞机的重心。在地面情况下，飞机重心位置是通过各承力起落架液压缓冲器相对于基准位置的力矩之和，对比飞机总重量进行解算的。飞机重心位置应该控制在飞机生产厂要求的范围内，一般是以飞机MAC的百分比来表示。 (3)系统组成 系统主要由称重平衡计算机(WBC)、传感器数据管理与显示计算机(SDM)、传感器模块(LS)3 部分组成。重量及重心的实时显示由传感器数据管理与显示计算机完成。 称重传感器相关文章:称重传感器原理

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