Что означает %MAC?

%MAC (процент средней аэродинамической хорды) — это математический расчет, показывающий, где центр тяжести находится над крылом. Расчеты довольно просты, и общая формула одинакова для всех самолетов. Все, что нужно сделать, это выяснить числа и подставить их в формулу.

Как рассчитывается %MAC?

Пилоты, диспетчеры или мастера по загрузке рассчитают вес и балансировку относительно исходной точки самолета. К сожалению, нам нужно изменить точку отсчета от (исходной точки) до передней части крыла, называемой средней аэродинамической хордой передней кромки (LEMAC). Также рассчитывается средняя аэродинамическая хорда задней кромки (TEMAC). TEMAC - LEMAC = ширина крыла.

LEMAC и TEMAC легко рассчитать для самолетов с прямым крылом. Это просто измерение, где крыло начинается и заканчивается от исходной точки. Для самолетов со стреловидным крылом все не так просто. В результате инженеры-аэродинамики выясняют, где среднее значение LEMAC, путем усреднения корня и законцовки крыла. Тот же процесс происходит для расчета TEMAC.

%MAC — это просто расчет того, насколько далеко CG находится от LEMAC. Если CG находится в LEMAC, мы можем сказать, что это 0% MAC. CG при TEMAC означает, что CG находится на уровне 100% ПДК.

На картинке ниже мы видим, что %MAC составляет около 10% MAC.

Вот общая формула:

Формула великолепна, потому что все числа относительно одинаковы для каждого самолета. Например, 13% MAC означает, что мы, скорее всего, достигли или приблизились к нашему пределу форвардного CG. Это должно мгновенно дать пилоту представление о том, как самолет будет реагировать, в отличие от пилота, пытающегося понять, что означает ЦТ в 2341,0 дюйма от исходной точки для этого конкретного самолета. Последнее число может быть разным для каждого типа самолета, но 13% ПДК будет одинаковым. Единственная разница заключается в том, где находится передний предел ЦТ для этого конкретного самолета.

Немного предыстории, и, возможно, инженер сможет развить мысль. Основная формула веса и баланса:$\mathrm{Weight} (W) \times \mathrm{Arm} (A) = \mathrm{Moment} (M)$. Что может быть неочевидным, так это то, что мы можем использовать эту формулу для выяснения того, почему %MAC важен.

Взгляните на картинку выше. Есть момент между ЦТ и ЦТ и еще один момент между ЦТ и прижимной силой хвоста. Эти моменты должны уравняться, чтобы самолет находился в равновесии. Если центр тяжести движется вперед, момент № 1 увеличивается, и для компенсации прижимная сила хвоста должна увеличиваться. Мы можем увеличить силу опускания хвоста с помощью триммера стабилизатора поднятия носа. Тот же анализ можно провести, когда центр тяжести перемещается назад.

В этом случае для каждой комбинации %MAC и воздушной скорости существует определенная настройка триммера по тангажу. Большинство пилотов реактивных самолетов устанавливают конкретную настройку триммера шага взлета для взлета на основе %MAC, чтобы, если пилот потерял двигатель после$V_1$триммер будет установлен на скорость около$V_2$.

Как отмечает @abelenky в своем комментарии, это средняя аэродинамическая хорда крыла. Это не совсем среднее математическое значение хорды крыльев, а размер, который включает демпфирующий эффект тангажа крыла, масштаб которого зависит от квадрата его хорды. Часть % просто показывает, что эта длина дана в процентах от средней аэродинамической хорды.

Далее вам нужно место для этой единицы длины. Это может быть фактическое положение MAC крыла, другие самолеты используют переднюю кромку корня крыла в качестве нулевой точки по длине. Все расстояния измеряют в своей собственной системе координат , положительной в обратном направлении. Руководство по эксплуатации самолета должно дать точное определение того, как измерить правильное положение ЦТ.

Если фактическое местоположение CG попадает в диапазон, указанный обоими числами, вы можете идти. Если ЦТ опережает меньшее число, вашей власти управления может быть недостаточно, усилия управления тангажем будут слишком большими для комфорта, и ваша скорость вращения и скорость сваливания возрастут. Если ЦТ находится позади большего числа, ваша статическая устойчивость слишком мала или самолет может быть даже нестабилен. Кроме того, силы управления тангажем будут очень низкими, поэтому вы рискуете повредить самолет слишком большими усилиями управления.

В документе сказано, что оптимальное положение ЦТ составляет от 13% ПДК до 33% ПДК.

Возможно, лучшая формулировка этого утверждения состоит в том, что «допустимая позиция ЦТ ...» или что-то в этом роде. Обычно термин «оптимальное положение ЦТ» используется не для диапазона, а для заданного положения ЦТ, которое оптимизирует то, что вы хотите оптимизировать. Обычно для самолетов транспортной категории он используется для обозначения целевого нулевого веса топлива CG, который обеспечивает наилучшую экономию топлива.

Как оказалось, диапазон от 13% ПДК до 33% ПДК является типичными ограничениями центра тяжести для посадки 747-х, а также нулевым топливом, ограничениями на руление и взлетом при малом весе. Часто используемое значение оптимальной нулевой массы топлива для максимальной экономии топлива составляет 26,6% ПДК. Впереди этого значения будет означать, что вы сожжете больше топлива, ниже значения вы сожжете меньше топлива, но начнете иметь нежелательные эффекты, которые перевешивают экономию топлива.

Если вы хотите увидеть графическое отображение таких ограничений, перейдите на 747.terryliittschwager.com , выберите любой самолет и, когда откроется страница самолета, прокрутите вниз до РАБОЧИХ КОНВЕРТОВ в нижней части страницы. При желании можно добавить топливо и груз и посмотреть, как это повлияет на ЦТ.