飞机的平衡稳定性与操纵性.ppt

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1、飞机的平衡、稳定性与操纵性第四章飞行原理/CAFUC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4.2飞机的稳定性4.3飞机的操纵性4.1飞机的平衡飞行原理/CAFUC4.1.1飞机的坐标轴和重心机体轴横轴纵轴立轴俯仰滚转偏转机体轴及对应转动绕横轴（OZ轴）的转动称为俯仰转动注：角速度和力矩均按右手螺旋法则判定正负绕立轴（OY轴）的转动称为偏转绕纵轴（OX轴）的转动称为滚转重心（CenterofGravity）飞机各

2、部件、燃料、乘员、货物等重力的合力，叫飞机的重力。飞机重力的着力点叫做飞机重心。重心CG飞机在空中的运动，总可分解成飞机各部分随飞机重心一起的移动和飞机各部分绕重心的转动。重心（CenterofGravity）重心位置的表示X重bMCA重心重心的前后位置常用重心在某一特定翼弦上的投影到该翼弦前端的距离，占该翼弦的百分数来表示。平均空气动力弦（MAC）假想的矩形翼的面积、空气动力及俯仰特性与原机翼相同。几何中心标准平均弦（SMC）平均空气动力弦（MAC）重心的前后位置常用重心在MAC上的投影到该翼弦前端的距离，占该翼弦的百分数来表示。标准平均

3、弦等于机翼面积与翼展的比值。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。飞机的平衡相对横轴(OZ轴)——俯仰平衡相对横轴(OY轴)——方向平衡相对横轴(OX轴)——横侧平衡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。CPCG俯仰力矩主要有:机翼产生的俯仰力矩水平尾翼产生的俯仰力矩拉力（或推力）产生的俯仰力矩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。一般情况下机翼产生下俯力矩。但当重心后移较多且迎角有很大时，则可能产生上仰力矩。机翼产生的俯仰力矩平尾产生的

4、俯仰力矩在正常飞行中，水平尾翼产生负升力，故水平尾翼力矩是上仰力矩。当迎角很大时，也可能会产生下俯力矩。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。平尾产生的俯仰力矩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。拉力产生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:两翼阻力对重心产生的偏转力矩垂尾侧力对重心产生的偏转力矩双发或多发

5、飞机拉力产生的偏转力矩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:两翼升力对重心产生的滚转力矩螺旋桨反作用力矩对重心产生的滚转力矩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●收放襟翼●收放起落架●重心变化影响俯仰平衡的主要因素加减油门加减油门不仅直接影响拉力或推力力矩的大小，还会影响到机翼和尾翼力矩的大小。襟翼收放放襟翼机翼升力增大，同时升力作用点（压力中心）后移，下俯力矩增加；另一方面，放襟翼使下洗增大，平尾负升力增大，抬头力矩变大。起落架收放

6、一方面导致飞机重心移动；另一方面，起落架附加阻力变化会引起俯仰力矩变化。重心位置变化重心移动对机翼的俯仰力矩影响较大。保持俯仰平衡的主要方法飞行员可利用偏转升降舵产生的俯仰操纵力矩来平衡俯仰力矩以保持俯仰平衡。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。影响方向平衡的主要因素飞行员可利用偏转方向舵产生的方向操纵力矩来平衡偏转力矩以保持方向平衡。一边机翼变形导致两侧升力不同、油门改变和重心移动等。影响飞机横侧平衡的因素飞行员可利用偏转副翼产生的横侧操纵力矩来平衡滚转力矩以保持横侧平衡。本章主要内容4.1飞机的平

7、衡4.2飞机的稳定性4.3飞机的操纵性4.2飞机的稳定性飞行原理/CAFUC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。俯仰稳定性方向稳定性横侧稳定性4.2.1稳定性概念及条件一旦摆锤偏离原平衡状态，重力分力形成的力矩力图使摆锤回到原平衡位置。此外，摆锤在摆动过程中还受到空气阻力形成的力矩作用。单摆的稳定性下垂的单摆是稳定的，因为其受到稳定力矩和阻尼力矩的共同作用。阻尼力矩原平衡状态稳定力矩阻尼力矩原平衡状态稳定力矩单摆在这两个力矩的共同作用下，最终回到原平衡状态。物体受扰后的运动过程中，自动出现的、力

8、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。物体受扰偏离原平衡状态后，自动出现的、力图使物体回到原平衡状态的、方向始终指向原平衡位置的力矩，称为稳定