飞机的稳定性和操纵性,飞机的稳定性和操纵性,12.1,稳定性的基本概念,稳定性的基本概念,通常称飞机飞行状态及受扰前飞机平衡状态为配平状态,因此,稳定性问题就是研究飞机在配平状态受到外界扰动而偏离配平状态时,飞机自身能否有力矩产生使之回到原配平状态的能力,即要飞机平衡状态的性质稳定性的基本概念,动稳定性,实质上就是真正的飞机稳定性是指飞机在配平状态下受到扰动,扰动消失后,飞机自动恢复原平衡状态的能力动稳定性其实就是阻尼特性,描述了受干扰的系统是否能真正恢复平衡描述动稳定性的程度可以用系统恢复平衡快慢来衡量静稳定性,是指飞机在配平状态下受到扰动,扰动消失瞬间,飞机自动恢复原平衡状态的趋势因此静稳定性不是真正的稳定性,具有静稳定性的飞机,不一定具有动稳定性,但是通常静稳定性是飞机动稳定性的前提,特别是静稳定性与相应的飞机静操纵性具有密不可分的关系12.2,飞机纵向静稳定性,影响迎角静稳定性的因素,在焦点位置不变的情况下,重心前移增大,迎角静稳定性增强减小,迎角静稳定性减弱如果重心位置移至与焦点重合,0,此时飞机为中立稳定所以焦点所在的位置,又称中立重心位置(简称中性点)超声速飞机比亚声速飞机飞行,飞机迎角静稳定性有明显的增强。
这是因为,超过临界Ma之后,随着Ma增大,焦点位置急剧后移在重心位置不变的情况下,便要增大掠翼飞机大迎角飞行时会产生翼尖分离,翼尖分离后,,当迎角增大时,翼尖部分的升力减小,相当于在翼尖部分作用了一个向下的升力增量,使飞机焦点前移,,导致纵向力矩曲线向上弯曲,减小,迎角静稳定性减弱A)重心位置,B)飞行马赫数,C)大迎角,12.3,飞机横航向静稳定性,飞机方向静稳定性 飞机横向静稳定性,方向静稳定性的含义和条件,方向稳定性原理与俯仰方向一样,只是产生稳定力与阻尼力的部件是垂直尾翼以及腹鳍方向稳定力矩是在侧滑中产生的方向静稳定性是指,飞机受到扰动偏离原方向平衡状态产生侧滑角,在扰动消失瞬间飞机自动恢复原平衡状态的趋势飞机具有方向静稳定性,或称方向静稳定,飞机不具有方向静稳定性,或称方向静不稳定,飞机方向中立静稳定,影响方向静稳定性的因素,A)马赫数,飞机的方向静稳定性随Ma的变化规律为:随着Ma的增大,亚声速阶段基本不变;跨声速阶段 增大;超声速阶段 下降B)迎角,当飞行迎角增大时,一是会使垂尾前缘的有效后掠角增大,减小,二是使垂尾相对气流的翼展缩短、顺气流翼弦增长,有效展弦比减小,翼尖涡增强,侧洗加大;此外,迎角增大使翼身组合体对垂尾的遮蔽作用加大,也会使垂尾的 减小。
因此,飞机的方向静稳定性一般会随迎角的增大而减弱飞机横向静稳定性,横向静稳定性是指,飞机受到扰动偏离原横向平衡状态产生坡度,在扰动消失瞬间飞机自动恢复原横向平衡的趋势飞机横向静稳定,或者称飞机具有横向静稳定性,飞机横向静不稳定,或者称飞机不具有横向静稳定性,飞机横向中立静稳定,12.4,飞机的操纵性,飞机的操纵 其他类型的操纵舵面,飞机的操纵,飞机的操纵,01,飞机的纵向操纵,02,飞机的横向操纵,03,飞机的方向操纵,04,V形尾翼,V形尾翼是飞机尾翼的一种形式,由左右两个翼面组成,像是固定在机身尾部,带大上反角的平尾V形尾翼兼有垂尾和平尾的功能对于正常式布局的一般飞机而言,向后拉杆时,升降舵后缘向上偏转,产生向上的空气动力,使飞机抬头,当向前推杆时,升降舵后缘向下偏转,产生向下的空气动力,使飞机低头对于一般飞机而言,向左压杆时,飞机左侧副翼向上偏转,产生向下的气动力,右侧副翼向下偏转,产生向上的气动力,从而使整个飞机向左滚转,向右压杆则产生向右的滚转操纵者左压遥杆/向前蹬左脚蹬,方向舵向左偏转,在垂直尾翼上产生向右的附加侧力,此力使飞机产生向左的偏航力矩,使机头向左偏转,如图所示;右压遥杆/向前蹬右脚蹬,飞机产生向右的偏航力矩,使机头向右偏转。
其他类型的操纵舵面,1.,差动平尾、差动鸭翼、差动襟翼(襟副翼),2.,升降副翼,3.,开裂式方向舵,其他类型的操纵舵面,平尾、鸭翼或者襟翼正常工作时,位于机身或尾翼两侧的操纵面会同步向上或向下偏转为了弥补副翼滚转效率的不足,在一些飞机上设计了可以差动的平尾、鸭翼或者襟翼对于无水平尾翼的无尾布局飞机,为了实现俯仰控制,设计了升降副翼,成为同时实现飞机俯仰(纵向)和滚转(横向)操纵的主操纵面,兼有升降舵(或全动式水平尾翼)和副翼的功能既没有水平尾翼,也没有方向舵的飞翼式布局飞机,其左右机翼后侧的操纵舵面不仅要能同步上下偏转实现俯仰操纵,还要能差动实现滚转操纵,通过左右舵面不对称开裂角度造成两侧机翼的阻力差,实现偏航操纵1.差动平尾、差动鸭翼、差动襟翼(襟副翼),2.升降副翼,3.开裂式方向舵,本章思考题,1.静稳定性与动稳定性有什么联系和区别?,2.什么是迎角静稳定性,受哪些因素的影响?,3.如何提高飞机的方向静稳定性和横向静稳定性?,4.飞机如何进行纵向、横向和方向操纵?,5.飞机的稳定性与操纵性有什么联系?,感 谢 聆,听,。