飞机的平衡、稳定性与操纵性.ppt

飞机飞行状态的变化，归根到底，都是力和力矩作用的结果。飞机的平衡、稳定性和操纵性是阐述飞机在力和力矩的作用下，飞机状态的保持和改变的基本原理。本章主要内容4.1飞机的平衡4.1.1飞机的坐标轴和重心横轴绕横轴（OZ轴）的转动称为俯仰转动绕立轴（OY轴）的转动称为偏转绕纵轴（OX轴）的转动称为滚转重心（CenterofGravity）重心CG重心位置的表示平均空气动力弦（MAC）几何中心飞机的平衡包括作用力平衡和力矩平衡两个方面。本节只分析各力矩的平衡。4.1.2飞机的俯仰平衡
飞机的俯仰平衡是指作用于飞机的各俯仰力矩之和为零，迎角不变。CP机翼产生的俯仰力矩的大小最终只取决于飞机重心位置、迎角和飞机构型。平尾产生的俯仰力矩水平尾翼产生的俯仰力矩取决于机翼迎角、升降舵偏角和流向水平尾翼的气流速度。螺旋桨的拉力或发动机的推力，其作用线若不通过飞机重心，也会形成围绕重心的俯仰力矩。获得俯仰平衡的条件：4.1.3飞机的方向平衡
飞机的方向平衡是指作用于飞机的各偏转力矩之和为零，侧滑角不变或侧滑角为零。侧滑是指相对气流方向与飞机对称面不一致的飞行状态。偏转力矩主要有:获得方向平衡的条件：4.1.4飞机的横侧平衡
飞机的横侧平衡是指作用于飞机的各滚转力矩之和为零，坡度不变。滚转力矩主要有:获得横侧平衡的条件：4.1.5影响飞机平衡的主要因素加减油门襟翼收放起落架收放保持俯仰平衡的主要方法一边机翼变形导致两侧阻力不同、两侧发动机工作状态不同以及螺旋桨副作用影响等。一边机翼变形导致两侧升力不同、油门改变和重心移动等。本章主要内容4.2飞机的稳定性飞机的稳定性是指，飞机受扰偏离原平衡状态，偏离后飞机能自动恢复到原平衡状态的能力。4.2.1稳定性概念及条件物体受扰后的运动过程中，自动出现的、力图使物体最终回到原平衡状态的、方向始终与运动方向相反的力矩，称为阻尼力矩。倒立单摆的稳定性静稳定性与动稳定性静稳定性与动稳定性飞机稳定性的定义飞机的稳定性水平尾翼俯仰稳定力矩主要由平尾产生瞬间受扰机头上抬焦点与俯仰稳定力矩焦点位置的确定焦点位置的确定焦点位置的确定焦点与俯仰稳定力矩俯仰阻尼力矩的产生俯仰稳定性的判别俯仰力矩系数曲线α短周期运动方向稳定力矩主要是在飞机出现侧滑时由垂尾产生的。由垂尾产生的方向稳定力矩垂尾面积的影响机身上反角在侧滑中的作用上反角使侧滑前翼迎角大，阻力大，从而产生方向稳定力矩。后掠角的存在，使侧滑前翼的相对气流有效分速大，因而阻力更大，从而产生方向稳定力矩。机身、背鳍和腹鳍的方向稳定力矩的产生方向阻尼力矩的产生方向稳定性与侧滑角主要横侧稳定力矩的产生上反角情况下，侧滑前翼的迎角更大，升力大于侧滑后翼的升力，从而产生绕纵轴的横侧稳定力矩。侧滑前翼的升力大于侧滑后翼的升力，是机翼能够具有横侧稳定性必要条件。其他横侧稳定力矩的产生上单翼飞机横侧稳定性强垂尾产生的横侧稳定力矩在飞机的设计中，为取得合适的横侧稳定性，往往采用这几种机翼构型的组合。下图为上单下反后掠布局。横侧阻尼力矩的产生滚转附加气流速度飘摆飘摆螺旋不稳定脉冲气
流冲击重心位置靠前，飞机的俯仰稳定性越强。
重心位置靠前，飞机的方向稳定性有所增加，但不明显。
重心位置前后移动，对横侧稳定性无影响。飞行高度飞机受扰左倾，左翼下沉，迎角增大，右翼上扬，迎角减小。若受扰前在临界迎角附近，就可能导致迎角大，升力反而小，从而导致横侧阻尼力矩方向改变，飞机进一步左倾，出现机翼自转现象。飞机的稳定性分析本章主要内容4.3飞机的操纵性操纵性的定义：
飞机的操纵性是指飞机在飞行员操纵升降舵、方向舵和副翼下改变其飞行状态的特性。操纵性的主要研究内容：
飞行状态的改变与杆舵行程和杆舵力大小之间的基本关系，飞机反应快慢，以及影响因素等。4.3.1飞机的俯仰操纵性4.3.1飞机的俯仰操纵性拉杆平尾上的向下附加升力会打破原有俯仰平衡，使飞机抬头。重心直线飞行中，驾驶盘前后的每一个位置（或升降舵偏角）对应着一个迎角。一个迎角对应一个速度。
驾驶盘位置越靠后，升降舵上偏角越大，对应的迎角也越大。反之，驾驶盘位置越靠前，升降舵下偏角越大，对应的迎角也越小。迎角与速度关系平飞中，升降舵偏角（即杆的前后位置）与速度的关系是:
小速度时，升降舵上偏；随着速度增加，升降舵减小上偏角，大速度时，升降舵下偏。俯仰操纵力矩
=俯仰稳定力矩+俯仰阻尼力矩飞行员操纵驾驶盘，要施加一定的力，这个力简称为杆力。杆力的产生和影响因素杆力的产生:杆力的影响因素某一速度下平飞时，杆力为零；大速度下变化单位速度，杆力变化量大；小速度下变化单位速度，杆力变化量小。调整片的作用飞行中调整片可以减小和消除杆力。调整片可以改变不同速度下的杆力大小4.3.2飞机的方向操纵性（无滚转）垂直尾翼上的向右附加气动力会打破原有方向平衡，使飞机机头左偏。稳定力矩