Если центр тяжести самолета смещен слишком далеко назад, он станет более неустойчивым.
Если ЦТ смещен слишком далеко вперед, сопротивление увеличится из-за увеличения угла атаки.
Но каковы преимущества работы с ЦТ вблизи задней или передней границ ЦТ? В каких ситуациях человек решил бы это сделать?
ЦТ рядом с кормой уменьшает сопротивление за счет уменьшения необходимой прижимной силы, которая должна обеспечиваться (обычно) хвостовым оперением .
Это также важно для соревнований по планированию (чаще всего у вас есть водяной балласт в вертикальном хвостовом оперении, чтобы компенсировать эти любовные ручки). Пилотажные планеры иногда имеют задний свинцовый балласт, чтобы обеспечить такие маневры, как штопор, которые невозможны с передним ЦТ.
Задние ЦТ имеют пониженную устойчивость, что может быть серьезной проблемой для безопасности полета (например, в случае неустранимого штопора ).
Некоторым истребителям присуща нестабильная аэродинамика (см. сверхманевренность ), которая обеспечивает большую маневренность (например, скорость поворота), но требует постоянного ввода данных от системы управления полетом (и горе, если это не удается , например, через колебание, вызванное пилотом ).
Передний центр тяжести приводит к большей стабильности полета и снижению опасности внезапного сваливания, но также и к увеличению лобового сопротивления (из-за увеличения прижимной силы, необходимой для хвостового оперения). В экстремальных случаях это также может ограничить маневренность и привести к приземлению в виде блина (хвостовое оперение может создать только такое количество подъемной/прижимной силы, прежде чем само свалится, и в этот момент он больше не будет держать вас носом).
Основное преимущество работы с задним ЦТ, как уже упоминалось, заключается в том, что он может заметно снизить сопротивление. Это происходит потому, что для поддержания горизонтального полета в заданной конфигурации требуется меньшее усилие на хвост. В результате вы можете сжигать меньше топлива для поддержания той же скорости (или увеличивать скорость без дополнительного расхода топлива) по сравнению с передним ЦТ.
Пока вы уверены, что остаетесь в пределах CG вашего самолета, вы можете проверить это, попросив пассажира сдвинуть свое сиденье назад во время круиза.
Есть, конечно, некоторые опасения по поводу безопасности. Ответ @yankeekilo подробно описывает это, но, по крайней мере, следует повторить, что задний cg по своей природе менее стабилен.
ЦТ, направленный вперед, значительно облегчает выход из сваливания, а в некоторых случаях может значительно усложнить выход из сваливания, поскольку меняется плечо момента ЦТ вашего самолета. Это изменение может оставить хвостовое оперение с недостаточным входом во время медленного полета, поэтому вы, в первую очередь, можете никогда не достичь сваливания; это также делает приземление опасным, поскольку может не хватить дальности управления для вспышки. Если это произойдет, вас задавит тачка или дельфинит самолет .
Ну вот и все!
Обратите внимание, что смещение центра тяжести назад, за нейтральное положение, сделает самолет статически неустойчивым и снова увеличит триммерное сопротивление, потому что теперь хвостовое оперение будет работать с аномально высокими коэффициентами подъемной силы, которые сопровождаются высоким индуктивным сопротивлением.
Типичное применение для переднего положения ЦТ - это управляемый вручную самолет большой дальности, который будет летать в порывистую погоду. Тогда будет выгодно иметь высокую стабильность.
Типичными приложениями для задних положений центра тяжести являются самолеты с оптимизированными характеристиками или маневренностью, такие как планеры или пилотажные самолеты.
Терри