飛機的穩(wěn)定性和操縱性

飛機的穩(wěn)定性和操縱性12.1

穩(wěn)定性的基本概念

穩(wěn)定性的基本概念

通常稱飛機飛行狀態(tài)及受擾前飛機平衡狀態(tài)為配平狀態(tài)，因此穩(wěn)定性問題就是研究飛機在配平狀態(tài)受到外界擾動而偏離配平狀態(tài)時，飛機自身能否有力矩產(chǎn)生使之回到原配平狀態(tài)的能力。即要飛機平衡狀態(tài)的性質。穩(wěn)定性的基本概念動穩(wěn)定性實質上就是真正的飛機穩(wěn)定性。是指飛機在配平狀態(tài)下受到擾動，擾動消失后，飛機自動恢復原平衡狀態(tài)的能力。動穩(wěn)定性其實就是阻尼特性，描述了受干擾的系統(tǒng)是否能真正恢復平衡。描述動穩(wěn)定性的程度可以用系統(tǒng)恢復平衡快慢來衡量。靜穩(wěn)定性是指飛機在配平狀態(tài)下受到擾動，擾動消失瞬間，飛機自動恢復原平衡狀態(tài)的趨勢。因此靜穩(wěn)定性不是真正的穩(wěn)定性，具有靜穩(wěn)定性的飛機，不一定具有動穩(wěn)定性，但是通常靜穩(wěn)定性是飛機動穩(wěn)定性的前提，特別是靜穩(wěn)定性與相應的飛機靜操縱性具有密不可分的關系。12.2

飛機縱向靜穩(wěn)定性

影響迎角靜穩(wěn)定性的因素在焦點位置不變的情況下，重心前移增大，迎角靜穩(wěn)定性增強減小，迎角靜穩(wěn)定性減弱。如果重心位置移至與焦點重合，＝0，此時飛機為中立穩(wěn)定。所以焦點所在的位置，又稱中立重心位置（簡稱中性點）。超聲速飛機比亞聲速飛機飛行，飛機迎角靜穩(wěn)定性有明顯的增強。這是因為超過臨界Ma之后，隨著Ma增大，焦點位置急劇后移。在重心位置不變的情況下，便要增大。掠翼飛機大迎角飛行時會產(chǎn)生翼尖分離，翼尖分離后，當迎角增大時，翼尖部分的升力減小，相當于在翼尖部分作用了一個向下的升力增量，使飛機焦點前移，導致縱向力矩曲線向上彎曲，減小，迎角靜穩(wěn)定性減弱。A）重心位置B）飛行馬赫數(shù)C）大迎角12.3

飛機橫航向靜穩(wěn)定性飛機方向靜穩(wěn)定性飛機橫向靜穩(wěn)定性方向靜穩(wěn)定性的含義和條件

方向穩(wěn)定性原理與俯仰方向一樣，只是產(chǎn)生穩(wěn)定力與阻尼力的部件是垂直尾翼以及腹鰭。方向穩(wěn)定力矩是在側滑中產(chǎn)生的。方向靜穩(wěn)定性是指，飛機受到擾動偏離原方向平衡狀態(tài)產(chǎn)生側滑角△β，在擾動消失瞬間飛機自動恢復原平衡狀態(tài)的趨勢。飛機具有方向靜穩(wěn)定性，或稱方向靜穩(wěn)定飛機不具有方向靜穩(wěn)定性，或稱方向靜不穩(wěn)定飛機方向中立靜穩(wěn)定影響方向靜穩(wěn)定性的因素A）馬赫數(shù)飛機的方向靜穩(wěn)定性隨Ma的變化規(guī)律為：隨著Ma的增大，亞聲速階段基本不變；跨聲速階段增大；超聲速階段下降。B）迎角當飛行迎角增大時，一是會使垂尾前緣的有效后掠角增大，減小，二是使垂尾相對氣流的翼展縮短、順氣流翼弦增長，有效展弦比減小，翼尖渦增強，側洗加大；此外，迎角增大使翼身組合體對垂尾的遮蔽作用加大，也會使垂尾的減小。因此，飛機的方向靜穩(wěn)定性一般會隨迎角的增大而減弱。飛機橫向靜穩(wěn)定性

橫向靜穩(wěn)定性是指，飛機受到擾動偏離原橫向平衡狀態(tài)產(chǎn)生坡度，在擾動消失瞬間飛機自動恢復原橫向平衡的趨勢。飛機橫向靜穩(wěn)定，或者稱飛機具有橫向靜穩(wěn)定性飛機橫向靜不穩(wěn)定，或者稱飛機不具有橫向靜穩(wěn)定性飛機橫向中立靜穩(wěn)定12.4

飛機的操縱性飛機的操縱其他類型的操縱舵面飛機的操縱飛機的操縱01飛機的縱向操縱02飛機的橫向操縱03飛機的方向操縱04V形尾翼V形尾翼是飛機尾翼的一種形式，由左右兩個翼面組成，像是固定在機身尾部，帶大上反角的平尾。V形尾翼兼有垂尾和平尾的功能。對于正常式布局的一般飛機而言，向后拉桿時，升降舵后緣向上偏轉，產(chǎn)生向上的空氣動力，使飛機抬頭，當向前推桿時，升降舵后緣向下偏轉，產(chǎn)生向下的空氣動力，使飛機低頭。對于一般飛機而言，向左壓桿時，飛機左側副翼向上偏轉，產(chǎn)生向下的氣動力，右側副翼向下偏轉，產(chǎn)生向上的氣動力，從而使整個飛機向左滾轉，向右壓桿則產(chǎn)生向右的滾轉。操縱者左壓遙桿/向前蹬左腳蹬，方向舵向左偏轉，在垂直尾翼上產(chǎn)生向右的附加側力，此力使飛機產(chǎn)生向左的偏航力矩，使機頭向左偏轉，如圖所示；右壓遙桿/向前蹬右腳蹬，飛機產(chǎn)生向右的偏航力矩，使機頭向右偏轉。其他類型的操縱舵面1.差動平尾、差動鴨翼、差動襟翼（襟副翼）2.升降副翼3.開裂式方向舵其他類型的操縱舵面平尾、鴨翼或者襟翼正常工作時，位于機身或尾翼兩側的操縱面會同步向上或向下偏轉。為了彌補副翼滾轉效率的不足，在一些飛機上設計了可以差動的平尾、鴨翼或者襟翼。對于無水平尾翼的無尾布局飛機，為了實現(xiàn)俯仰控制，設計了升降副翼，成為同時實現(xiàn)飛機俯仰（縱向）和滾轉（橫向）操縱的主操縱面，兼有升降舵（或全動式水平尾翼）和副翼的功能。既沒有水平尾翼，也沒有方向舵的飛翼式布局飛機，其左右機翼后側的操縱舵面不僅要能同步上下偏轉實現(xiàn)俯仰操縱，還要能差動實現(xiàn)滾轉操縱，通過左右舵面不對稱開裂角度造成兩側機翼的阻力差，實現(xiàn)偏航操縱。1.差動平尾、差動鴨翼、差動襟翼（襟副翼）2.升降副翼3.開裂式方向舵本章思考題1