作者：飞行部二大队赵含青
关键词：着陆载荷、载荷因子、升力公式、加速度计
引言
飞机的着陆载荷是衡量飞机结构强度与飞行安全的核心指标之一。波音737作为全球运营量最大的民航客机之一，其落地载荷偏大是行业内公认的技术特征。实测数据显示，该机型接地载荷常高于同级别其他客机。
一个飞行器所承受的载荷可分为两大类，第一种由飞行员作用或适当时也可由自动驾驶仪作用所直接形成的载荷，归类为机动载荷（manoeuvring loads），是飞行器完成规定动作所产生的载荷。第二种载荷由操作飞行器（空中飞行或地面滑行）的环境不理想所致，可能是大气中的湍流或跑道的不平度等。本文主要介绍飞机的着陆载荷。着陆载荷是指当飞机触地时，或试图与地面接触时出现的载荷。
一.物理学原理
关于落地载荷通常意义是飞机在接地时起落架受到的向上的冲击力与自身重量的比值。通常情况下用Nz表示。这里我们需要引进载荷因子与坐标轴系的概念。载荷因子一般分为两种：一种是限制载荷因子，另一种是极限载荷因子；作用主要是用于飞机的结构设计与维修评估。由于飞机是在三维空间运动，为了更方便地表述各运动方向上的受力分布，我们通常会将飞机划为三个轴系。飞机的重心总作为原点O，Ox轴从重心指向机头，Oy轴指向右侧机翼，Oz轴向下，从而构成了右手系。
众所周知，升力公式为L=1/2CLV²S。牛顿第二定律的核心公式为F=ma。力乘以距离在物理学中等于功。这是力学中的基本概念，表示力对物体作用并在力的方向上产生位移的效果。我们首先假设飞机在着陆时起落架压缩行程为s。那么根据能量守恒定律，我们可以得出：
其中v为起落架垂直方向的下降率。不难看出我们想要减小起落架受到的总冲击力，从物理学意义上可以通过减小下降率，或者增加升力来实现。但实际737飞机上并没有直接测量着陆载荷和起落架行程的相关部件。那么我们的着陆载荷从何而来呢？
二.737载荷数据从何得来
实际上737飞机并不会直接测量相关起落架部分的着陆载荷，而是通过速度加速度计（accelerometer）测量各坐标轴的加速度和速度推算出着陆载荷。加速度主要是通过测量各轴方向上的加速度计的电信号位移实现，速度通过加速度对时间进行积分算出。
对于航空器来说，加速度计的安装位置通常会靠近起落架和重心。737飞机的加速度计安装在右轮舱前壁面，B系统液压油箱的前面。
由此我们可以看出加速度计位于主起落架前面，而根据飞机的平均空气动力弦来看，重心基本位于翼根位置，而在着陆时飞机总升力则位于重心的后面。
现代民用飞机的快速存储记录器（Quick Access Recorder,QAR）包含丰富的飞行数据，其中包括但不限于飞行高度、速度、加速度、舵面位置、发动机状态参数、机载系统状态参数等。传统的QAR使用光盘或PCMCIA作为数据记录介质，但随着无线快速存取记录器（WQAR）的应用，对于飞机维护和监控飞行品质带来了更大的便利。
三.关于着陆载荷常见问题分析
1飞机CDU查出载荷与FROMS系统不一致？
飞机CDU查出的载荷为飞机状态监控系统（ACMS），但实际上是通过数字式飞机综合数据记录器（DAR）驱动，习惯上也将DAR称为QAR。另外WQAR通常采集的是落地前后共8秒的载荷，且每四分之一秒采集一次，相对更为精准。
2减速板下压造成着陆载荷更大？
通过上面的分析我们可以看出飞机主要通过垂直加速度和垂直速度推算出着陆载荷。当减速板伸出时，飞机阻力增大，升力减小，使飞机向下的力进一步增大，从而导致着陆载荷的陡增。
3杆的延迟性是否真实？
上文我们所有的理论分析都是在假定飞机是刚性机体的前提下得出的。但是实际上真实情况并不是这样。因为载荷作用必定会引起机体的变形。而飞机具有静稳定性，并且由于力矩的原因，当杆力作用在飞机尾翼时，升力的传导必然产生一定的延迟性。
4翼根载荷与翼尖载荷？
不难看出，据笔者了解，飞机实际上并没有相关载荷的测量。除非在飞机出场时在相关位置加装测量部件。
5为什么落地译码过两天才能查到？
我们的飞机采用的是WQAR系统进行采集。而WQAR系统通过3G信号进行传输，所以根据落地机场信号的强弱有所延迟。
6着陆横向过载真实吗？
根据中国飞机强度研究所报告得出以下结论：下沉速度对飞机的着陆载荷影响最显著，敏感系数为1.084；滚转角次之，敏感系数为0.385；俯仰角影响最弱，敏感系数为0.030。因此我们可以看出横向过载对于飞机着陆载荷存在着一定的影响。
7减震支柱的长短对着陆载荷有影响吗？
随着飞机重量的增大，飞机在着陆时受到的冲击能量也会增加。因此，地面载荷和缓冲器吸收能量显著增大，缓冲效率也会相应地降低。当机组向机务工程师反映相关情况时，机务会向起落架充气来增加起落架的减震效果。
8为什么同样的下降率载荷却差别很大？
通过部分译码分析笔者发现同样150尺的下降率，如果我们是从300尺减速到150尺的载荷会明显低于从100尺加速到150尺的载荷。所以我们在最后着陆时一定要防止掉机头的现象发生从而减小重着陆载荷事件的发生。
参考文献：《民航飞行数据智能分析与应用》孙见忠 丁旋 闫洪胜
《飞机载荷与结构布局》（英）丹尼斯 豪 著
《民航飞行品质监控与数据分析》 张秀艳 罗其俊
《运输类飞机全机着陆地面载荷及影响因素》 刘小川 惠旭龙等
《飞行原理》 朱一锟
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