民用飞机配载平衡软件开发研究

民用飞机配载平衡软件开发研究

仲广志

(上海飞机客户服务有限公司，飞行运行支援部，上海市，200241)

摘要：飞机配载平衡工作是运行过程中的一项重要环节，直接影响飞机的飞行安全。舱单作为配载工作的主要输出，向运行人员提供了重量重心及配平值等重要数据。传统手工绘制舱单方法误差大、效率低，本文研究的民用飞机配载平衡软件以计算机化的方式进行舱单计算，并增加了很多实用性功能，提高了准确度及效率。

关键词：配载平衡软件、舱单、计算

ResearchontheDevelopmentofCivilAircraftWeightandBalanceSoftware

ZhongGuangzhi

(ShanghaiAircraftCustomerServiceCo.,Ltd,FlightOperationsSupportDept,Shanghai,200241)

Abstract：Aircraftweightandbalancecontrolisanimportantoperationalsession,whichwilldirectlyaffectflightsafety.Manifest,asthemainoutputofweightandbalancework,providescoreinformationincludingaircraft’sweight,centerofgravityandtrimsettingforoperators.Traditionalmanualmanifestisoflargeerrorandpoorefficiency.Thecivilaircraftweightandbalancesoftwaredoesthecalculationbycomputerandaddssomepracticalfunctionstoimproveaccuracyandefficiency.

Keyword：wightandbalancesoftware,manifest,calculation

0.引言

随着计算机软件技术的发展，行业内逐渐出现配载平衡计算相关的辅助系统，如中航信离港系统。但是出于对系统可靠性和稳定性的考虑，航空公司配载人员仍然需要保留手工舱单作为备份和参考，在系统出现问题时使用手工舱单进行计算。传统的舱单制作采取手工绘制的方法，由于考虑条件多且计算量大，经常会出现较大误差且效率较低。

目前客户航空公司航班越来越多，配载人员面临的工作量也越来越大。ARJ21-700飞机作为支线飞机，重心较为敏感，经常需要预配对客货安排做出分析，而离港系统在非实际运营时不能提供准确的预配计算。因此亟需一种计算机化的配载计算工具进行准确分析。

本文研究的民用飞机配载平衡软件基于ARJ21-700飞机数据进行开发，可以代替传统手工舱单绘制，提高工作效率和舱单计算准确性。同时该软件作为预配载的分析工具，可提前制定不同旅客人数的预配方案，提高飞机放行效率。

1.软件开发目标

开发ARJ21-700飞机配载平衡软件的总体目标是代替手工舱单绘制，并作为配载平衡工作的辅助工具，为日常航班配载计算提供便利。ARJ21-700飞机配载平衡软件为单机版软件，可将其作为飞机的配载平衡计算工具提供给航空公司及其代理单位配载工作人员使用。该软件具有较强的可兼容性，可使用于较大范围的操作系统、数据库、其他支撑软件以及通用硬件设施。该软件的安装程序和使用方式依据便捷、稳定和安全的原则开发。

2.软件功能设计

2.1.计算功能

软件可根据每架次航班使用空机重及指数、旅客人数、货物重量、燃油重量、航程油等信息计算起飞重量及重心、零油重量及重心、着陆重量及重心和起飞配平值。

2.2.输入功能

软件可选择不同注册号的飞机，可选择不同的机组组合，可选择输入运行限制重量（无油限重、起飞限重、着陆限重等），可输入加机组人数，可分别按分区输入成人、儿童、婴儿的数量以及货物的重量，可按具体座位输入成人、儿童、婴儿的数量，可分别按修正区输入机组、餐食或其他使用项的重量，可输入基本航班信息（航班号、起飞机场、目的机场等）。

2.3.输出功能

软件可输出电子化手工舱单，输出文件可用于打印纸质舱单。电子化手工舱单应按照IATA标准格式输出，包括AHM516及AHM519两部分，将这两部分文件并列打印在同一张A3大小的纸上最终形成纸质舱单。软件也可输出电子舱单，用以直接上传至飞机驾驶舱。

2.4.账户权限功能

根据客户工作流程设置配载软件使用账户的权限，不同岗位的配载工作人员对应不同的账户权限。设置“配载管理员”及“配载员”两种使用权限，并可分别设置用户名及密码。配载管理员的权限是管理机型基本信息，建立机队数据库；配载员的权限是输入并计算每架次航班的重量重心数据。

2.5.数据管理功能

软件可按照飞机的不同构型新增、更改、删除飞机的基本空机重量及基本空机指数，可更改旅客重量标准，可新增、更改、删除配载员的用户名及密码，上述功能需要以配载管理员权限登录使用。软件可导入或导出所有飞机的基本数据，便于数据传递。

3.软件计算逻辑设计

根据机型基本信息及航班实时信息，通过重量重心计算的基本原理及算法，计算出起飞重量及重心、零油重量及重心、着陆重量及重心和起飞配平值。逻辑示意图如下图所示。

3.1.机型基本信息

a)飞机使用空机重及指数；

b)客舱及货舱限重；

c)燃油指数；

d)水平安定面配平值；

e)乘客标准重量。

3.2.航班实时信息

a)客舱旅客数量；

b)货舱货物重量；

c)燃油及航程油重量；

d)E区和F区修正重量。

3.3.计算公式

a)平均气动弦表示的重心

CG——重心相对机翼平均气动力弦的位置；

HCG——机身坐标系下，飞机重心纵向坐标，即飞机的平衡力臂；

HA——机身坐标系下，机翼平均气动力弦前缘点的纵向坐标；

cA——机翼平均气动力弦弦长。

b)指数方程

Index——重量指数；

W——指数计算对象的重量，单位kg；

Y——机身坐标系下，指数计算对象的航向坐标；

Yidex0——机身坐标系下，指数基准点的航向坐标；

C——指数缩小常数，可取10的整数倍；

K——重量指数取正常数。

对于每一个型号的民用飞机，“Yidex0”、“C”和“K”的值是特定的，与其它型号不同，长度单位应统一，如：mm或ft。

4.软件代码实现设计

4.1.整体结构

a)顶层结构

4.2.数据设计

a)内部数据

包含燃油指数表、安定面配平量插值表、分区力臂表、分区重量限制表和包线数据；

b)中间变量

DOA,DOB,DOC,DF1,DF2,DF3,DA1,DA2,DOW,GI,BIC。各分区及燃油重量对重心的影响，用于绘制包线；

c)其他变量

Errorinform（错误信息），mycon（数据库连接），templatePath（数据临时路径）；

d)结果数据

零油重量，起飞重量,零油重心,起飞重心，水平安定面配平值；

e)数据库数据

基本空机重量及指数，成人重量标准，儿童重量标准，婴儿重量标准；

f)用户输入数据

航班信息，客舱按区或者按排的重量、种类及人数，货舱分区的重量及种类（包括E、F区），燃油及航程油量。

5.界面设计

5.1.登录界面

计算界面包括基本信息、装载信息、航班信息、燃油信息、计算信息及功能按钮。基本信息显示飞机注册号、飞机型号、机组组合选择、加机组选择、客户化运行限制重量等。装载信息显示客货舱布局图、客舱各分区人数限制、货舱各分区重量限制、按区输入人数、按排输入人数、按区输入货物重量等。航班信息显示飞机架次、航班号、起飞机场、目的机场等。燃油信息显示起飞燃油及其限制、航程油及其限制。计算信息显示基本空机重及指数、加机组人数、机组调整人数、使用空机重及指数、调整重量偏差、干使用重量及指数、旅客数量、货物重量、零油重量、燃油重量、起飞重量、航线油量、着陆重量、业载重量、剩余业载重量等。功能按钮显示清空数据键、保存输入键、手工舱单输出键、电子舱单输出键。

5.3.管理界面

管理界面包括飞机信息管理、标准重量管理、账户管理、数据导入导出。飞机信息管理可以根据飞机构型新建、修改、删除飞机信息。标准重量管理可以自定义设置成人、儿童、婴儿的标准重量。账户管理可以新建、修改、删除配载员的用户名及密码，修改配载管理员的用户名及密码。数据导入导出可以根据飞机信息的标准格式将数据导入或导出。

6.结论

本文研究的民用飞机配载平衡软件功能全面、计算准确、界面简洁、操作方便，可以代替传统手工舱单制作，并作为预配载分析工具为特殊装载情况提前做出预案，提高了计算准确性和效率。该软件具有可扩展性，只需更换后台数据即可应用于其他机型。该软件具有较强的可兼容性，可使用于较大范围的操作系统及硬件。

本文首次系统地提出了一种民用飞机配载平衡软件开发方案并完全自主地实施编程，最终形成民用飞机配载平衡软件。该软件已应用于ARJ21-700飞机商业运营中，为航空公司节省了纸质舱单打印及存储费用，避免了一定量的不正常航班。该软件的开发具有重要理论和现实意义，其实际应用经验也具有重要的推广价值和经济价值。