航空概论2-14 飞机的平衡、安定性和操纵性.ppt

飞机的平衡 安定性和操纵性 主要内容 飞机的平衡 飞机的安定性 飞机的操纵性 第三节飞机的平衡 安定性和操纵性一 飞机的重心和机体轴1 飞机重心飞机各部分重力的合力着用点 称为飞机的重心 重力作用力点所在的位置 叫重心位置 重心具有以下特性 1 飞行中 重心位置不随姿态改变 2 飞机在空中的一切运动 无论怎样错综复杂 总可以分解为 飞机各部分随飞机重心一道的移动和飞机各部分绕着飞机重心的转动 2 飞机的机体轴通过飞机重心的三条互相垂直的 以机体为基准的坐标轴 叫机体轴 它可分为 1 纵轴 沿机身轴线 通过飞机重心的轴线 叫飞机的纵轴 飞机绕纵轴的转动 叫飞机的横向滚转 2 横轴 沿机翼尾向通过飞机重心并垂直纵轴的轴线 叫飞机的横轴 飞机绕横轴的转动 叫俯仰转动 3 立轴 通过飞机重心并垂直于纵轴和横轴的轴线 叫飞机的立铀 飞机绕立轴的转动 叫方向偏转 二 飞机的平衡飞机处于平衡状态时 飞行速度的大小和方向都保持不变 也不绕重心转动 飞机平衡包括以下两种平衡 一 作用力平衡包括升力和重力平衡 拉力和阻力平衡 若飞机的升力 重力不平衡 则飞机的高度会发生变化 若飞机的拉力 阻力不平衡 则飞机的飞行速度会发生变化平衡条件 Y GP X 二 力矩平衡指作用于飞机的各力矩之和为零 它包括以下三个平衡 1 俯仰平衡 指作用于飞机各俯仰力矩之和为零 飞机获得俯仰平衡后 迎角不改变 不绕横轴转动 飞机飞行时 水平尾翼也产生一定的升力并且这个升力的大小和方向可利用升降舵的偏转来改变 只要使尾翼上产生的升力对飞机重心的力矩和机翼升力 发动机推力等对飞机重心的力矩大小相等 方向相反 就可以保持飞机的俯仰平衡 2 方向平衡 指作用于飞机的左偏转力矩和右偏转力矩彼此相等 飞机不绕立轴转动 飞机的偏转力矩主要有 机翼的阻力力矩 发动机产生的拉力力矩 垂直尾翼和方向舵产生的力矩 3 横侧平衡 指作用于飞机的左滚力矩和右滚力矩彼此相等 飞机不绕纵轴滚转 飞机的滚转力矩主要有 左 右机翼的升力对重心形成的力矩 三 飞机的安定性飞机的安定性就是在飞行中 当飞机受微小扰动 如气流波动 而偏离原来状态 并在扰动消失以后 不经飞行员操纵 飞机能自动恢复原来平衡状态的特性 1 飞机的俯仰安定性 迎角安定性 指飞机受微小扰动迎角发生变化 自动恢复原来迎角的特性 飞机是通过水平尾翼产生的附加升力 对飞机重心形成机头下俯或上仰的安定力矩来获得迎角安定性的 此外 飞机的重心位置对迎角安定性有较大影响 所以 飞机的配载是很重要的 2 飞机的方向安定性 指飞机受到扰动使方向平衡遭到破坏 扰动消失后 飞机又趋向于恢复原来的方向平衡状态 飞机的方向安定力矩是在侧滑中产生的 飞机的侧滑是指飞机的运动方向同飞机的对称面不平衡 相对气流是侧前方 左 右侧 流向飞机的飞行状态 飞机主要依靠垂直尾翼的作用 产生一个对飞机重心的安定力矩使机头左 右偏转来消除飞机侧滑的 3 飞机的横侧安定性 指在飞行中 飞机受到扰动以致横侧平衡状态遭到破坏 而在扰动消失后 飞机又趋向于恢复原来的横侧平衡状态 飞机的横侧安定性主要靠机翼上的反角 后掠角和垂直尾翼的作用产生的 四 飞机的操纵性飞机的操纵性是指飞机在飞行员操纵驾驶杆 脚蹬的情况下 改变飞机飞行姿态的特性 飞机在空中的操纵是通过三个操纵面 升降舵 方向舵和副翼来进行的 转动这三个操纵面 在气流的作用下就会对飞机产生操纵力矩 使之绕横轴 立轴和纵轴转动 以改变飞行姿态 飞机的操纵性又可以称为飞机的操纵品质 是指飞机对操纵的反应特性 操纵则是飞行员通过驾驶机构改变飞机的飞行状态 操纵主要通过驾驶杆和脚蹬等驾驶机构来实现的 操纵品质常以输入量和输出量的比值 操纵性指标 来表示 这个比值不宜过小 也不宜过大 如果比值太小 则操纵输入量小 输出量大 这种飞机对操纵过于敏感 不仅难于精确控制 而且也容易因反应量过大而产生失速或结构损坏等问题 如果比值过大 则操纵输入量大 输出量小 飞机对操纵反应迟钝 容易使飞行员产生错误判断 也可能造成飞机的大幅度振荡 同样导致失速或结构破坏 按运动方向的不同 飞机的操纵也分为纵向 横向和航向操纵 一 飞机的俯仰操纵性指前后操纵驾驶杆 偏转升降舵时 飞机改变迎角的特性 改变飞机纵向运动 如俯仰 的操纵称为纵向操纵 主要通过推 拉驾驶杆 使飞机的升降舵或全动平尾向下或向上偏转 产生俯仰力矩 使飞机作俯仰运动 二 飞机的方向操纵性当驾驶员只用脚蹬操纵方向舵之后 飞机绕立轴转动而改变其侧滑等飞行状态的特性 使飞机绕机体纵轴旋转的操纵称为横向操纵 主要由偏转飞机的副翼来实现 当驾驶员向右压驾驶杆时右副翼上偏 左副翼下偏 使右翼升力减小 左翼升力增大 从而产生向右滚转的力矩 飞机向右滚 向左压杆时 情况完全相反 飞机向左滚转 三 飞机的横侧操纵性当驾驶员操纵驾驶杆偏转副翼之后 飞机绕纵轴滚转而改变其滚转角速度 坡度 倾斜角 等的飞行状态的特性 改变航向运动的操纵称为航向操纵 由驾驶员踩脚蹬 使方向舵偏转来实现 踩右脚蹬时 方向舵向右摆动 产生向右偏航力矩 飞机机头向右偏转 踩左脚蹬时正相反 机头向左偏转 实际飞行中 横向操纵和航向操纵是不可分的 经常是相互配合 协调进行 因此横向和航向操纵常合称为横航向操纵 方向操纵和横侧操纵之间的联系和内部规律是 无论蹬舵还是压杆都能同时造成偏转和滚转 偏转和滚转的方向 同蹬舵方向和压杆方向是一致的 飞机操纵性的好坏与飞机的稳定性之间存在着一定的排斥关系 如果飞机的焦点位置过于靠后 飞机的稳定性很好 因此飞机抵抗飞行状态变化的力和力矩会很大 飞机对飞行员操纵的响应就会很慢 飞机的操纵性也就不好 反