飞行原理 第四章飞行的平衡，稳定性，操纵性

飞行原理 第四章：飞行的平衡性、稳定性、操纵性

飞机的平衡，稳定性，操纵性

• 平衡
  • 重心
    • 质量的集中体现
    • 平衡点
    • 位置
      • 平均空气动力弦（大飞机）
        • 假想的矩形机翼翼弦（面积，空气动力，俯仰力矩都与原机翼相同）
      • 平衡立臂（小飞机）
  • 机体轴
    • 飞机的横轴（俯仰平衡）
      • 运用于飞机的各俯仰力矩只和为零。飞机取得俯仰平衡后,不绕横轴转动，保持迎角不变。
      • 影响飞机俯仰平衡的主要因素
        • 加减油门
        • 收放襟翼
        • 收放起落架
        • 重心变化
        • 可以通过前后移动驾驶盘偏转升降舵或使用俯仰配平片，利用偏转升降舵产生的俯仰操纵力矩来保持飞机的俯仰平衡。
    • 飞机的立轴（方向平衡）
      • 作用于飞机的各偏转力矩只和为零。飞机取得方向平衡后，不绕立轴转动，侧滑角不变或侧滑角为零。
      • 影响飞机方向平衡的主要因素
        • 机翼变形
        • 多发飞机不对称的拉力或推力
        • 螺旋桨飞机油门改变
        • 适当的蹬舵或使用方向配平片，利用偏转方向舵产生的方向操纵力矩来保持飞机的方向平衡。
    • 飞机的纵轴（横侧平衡）
      • 作用于飞机的各滚转力矩只和为零，飞机取得横侧平衡之后，不绕纵轴滚转，坡度不变或者坡度为零。
      • 影响飞机横侧平衡的主要因素
        • 一边机翼变形
        • 螺旋桨飞机油门改变
        • 重心左右移动
        • 适当转动驾驶盘或使用副翼调整片，利用偏转副翼产生的横侧操纵力矩来保持飞机的横侧平衡。
• 稳定性
  • 飞行中受到小扰动后能自动恢复原来平衡状态的能力。
  • 静稳定性
    • 反应系统对干扰的初始反应
      • 正静稳定性
      • 中立静稳定性
      • 负静稳定性
  • 动稳定性
    • 描述随着时间变化系统的反应
      • 正的动稳定性（稳定）
      • 中立动稳定性
      • 负的动稳定性（不稳定）
  • 俯仰稳定性
    • 飞行中，飞机受微小扰动以致俯仰平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机自动恢复原俯仰平衡状态的特性。
    • 俯仰稳定力矩
      • 俯仰稳定力矩主要由水平尾翼产生
        • 焦点;附加升力的着力点
        • 只有焦点在重心之后，飞机才具有俯仰稳定性，焦点越靠后，俯仰稳定性越强。
    • 俯仰阻尼力矩
      • 俯仰阻尼力矩主要由水平尾翼产生
        • 平尾处气流流速的存在，产生了俯仰阻尼力矩。
  • 方向稳定性
    • 飞行中，飞机受扰动以致方向平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机自动恢复原来方向平衡的特性。
    • 方向稳定力矩
      • 方向稳定力矩主要是飞机侧滑时，由垂直尾翼产生。
        • 方向稳定力矩的作用是消除侧滑
      • 机翼上反角
      • 机翼的后掠角
    • 方向阻尼力矩
      • 方向阻尼力矩主要由垂直尾翼产生。
  • 横侧稳定性
    • 飞行中，受扰动以致横侧平衡状态遭到破坏，在扰动消失后飞机自动恢复原来横侧平衡状态的特性。
    • 横侧稳定力矩
      • 侧滑;相对气流方向与飞机对称面不一致
        • 左侧滑;相对气流来自左前方。
        • 右侧滑;相对气流来自右前方。
      • 当飞机受扰发生滚转时，总是伴随着侧滑。
      • 主要由侧滑时机翼的上反角和机翼的后掠角产生。
    • 横侧阻尼力矩
      • 横侧阻尼力矩主要由机翼产生
  • 方向稳定性与横侧稳定性的关系
    • 飘摆（荷兰滚）现象
      • 稳定力矩由迎角改变提供
      • 阻尼力矩由速度改变提供
      • 荷兰滚的修正
        • 对于大飞机
          • 飘摆阻尼器
            • 防止荷兰滚
            • 用于协调转弯
        • 对于小飞机
          • 协调转弯时需要同时压盘蹬舵
    • 螺旋下降
  • 影响飞机稳定性的因素
    • 重心位置
      • 对俯仰稳定性影响大
      • 对方向稳定性影响小
      • 对横侧稳定性无影响
    • 速度变化
      • 同高度，速度越大，阻力力矩越大。
      • 同高度，速度越大，稳定性越强。
    • 高度变化
      • 高度越大，稳定性越弱。
    • 大迎角飞行
      • 机翼自转
        • 大迎角或接近临界迎角时，飞机的横侧阻尼力矩方向发生变化，丧尸横侧稳定性，出现机翼自转现象。
• 操纵性
  • 飞机的俯仰操纵性
    • 飞行员操纵驾驶盘偏转升降舵后，飞机绕横轴转动而改变迎角的飞行特性。
    • 直线飞行中迎角改变的基本原理
      • 俯仰操纵力矩=俯仰稳定力矩
      • 驾驶盘的每一个位置，都对应一个迎角或飞行速度。
      • 小速度平飞需要升降舵上偏，大速度平飞需要升降舵下偏。
      • 改变同样的速度或迎角大小时，在小速度范围下所需的舵面偏角比大速度下所需要的舵偏角大。
    • 曲线飞行中迎角改变的基本原理
      • 俯仰操纵力矩=俯仰稳定力矩+俯仰阻尼力矩
    • 驾驶杆力
      • 杆力的产生和影响因素
        • 驾驶杆力是为了克服铰链力矩
        • 小速度平飞，升降舵向上偏转，拉杆。 大速度平飞，升降舵向下偏转，推杆。
        • 改变同样的速度或者迎角大小时，在小速度范围下，所需的杆力要比大速度范围下所需的杆力小
      • 配平片的作用
        • 减小或者消除杆力
  • 飞机的方向操纵性（飞机无滚转）
    • 飞行员操纵方向舵后，飞机绕立轴偏转而改变其侧滑角等飞行状态的特性
    • 方向操纵力矩=方向稳定力矩
    • 不带滚转的直线飞行中，每一个脚蹬位置对应一个侧滑角。蹬右舵，左侧滑。蹬左舵，右侧滑。
  • 飞机的横侧操纵性（飞机无侧滑）
    • 飞行员操纵副翼以后，飞机绕纵轴滚转而改变其滚转角速度，坡度等飞行状态的特性。
    • 横侧操纵力矩=横侧阻尼力矩
    • 在无侧滑的横侧操纵中，驾驶盘左右转动的每一个位置，都对应着一个稳定的滚转角速度。
  • 方向操纵性和横侧操纵性的关系
    • 无论蹬舵或压盘，都能造成飞机偏转和滚转。
      • 盘舵互换
  • 影响飞机操纵性的因素
    • 飞机重心位置前后移动对操纵性的影响和重心的前后极限位置
      • 重心前限
      • 重心后限
      • 有利重心范围
    • 飞行速度对飞机操纵性的影响
      • 飞行速度大，飞机反应快，飞机操纵性好; 飞行速度小，飞机速度慢，飞机操纵性差。
    • 飞行高度对操纵性的影响
      • 高空飞行有杆，舵变轻，反应迟缓现象。
    • 迎角对横侧操纵性的影响
      • 在大迎角或者接近临界迎角飞行时，飞机可能丧失横侧操纵性，出现横侧反操纵现象。
        • 结构上有差角副翼，阻力副翼，开缝副翼改善横侧操纵性。
        • 操纵上大迎角小速度飞行时，通过副翼和方向舵联动改善横侧操纵性。