飞行器空气动力工程计算方法第七章

1、第七章 飞行器的侧向力和横侧力矩 7 71 1 概述概述 7 72 2 飞行器侧滑引起的侧向力和航向力矩飞行器侧滑引起的侧向力和航向力矩 7 73 3 侧滑引起的滚转力矩侧滑引起的滚转力矩 7 74 4 生产误差、差动舵和副翼产生的滚转力矩生产误差、差动舵和副翼产生的滚转力矩 7 75 5 滚转阻尼力矩滚转阻尼力矩 7 76 6 鸭式飞行器斜吹力矩鸭式飞行器斜吹力矩 7 77 7 滚转导数滚转导数 7 78 8 航向力矩导数航向力矩导数 7 79 9 铰链力矩铰链力矩71 概述 横向运动（滚转）横侧运动tox绕轴侧滑角航向运动toy绕轴速度矢量与 平面的夹角向前看右侧0向前看左侧0滚转角顺时针

2、0逆时针0ttxoy纵向对称平面与铅垂平面的夹角侧向力系数zZCq S航向力矩系数yyMmq Sl滚转力矩系数xxMmq Sl当只存在侧滑飞行时0同时产生,zyxC m m当只存在滚转运动时轴对称飞行器zyCCyzmm面对称飞行器0,xyzm m C同时产生00ym，航向稳定性00 xm，滚转稳定性横侧静稳定72 飞行器侧滑引起的侧向力和航向力矩 zyCm，0zC一、侧滑引起的侧向力zyCm，1.机翼的贡献高速细长旋成体zshyshCC 2.机身的贡献0.28cezshSCS 3.垂尾的贡献22cwcwcwqVkqV,0.9 1.0cwcwcwVkVk低亚音速非旋成体（考虑垂尾、后机身、平尾的

3、相互干扰及翼身组合体的阻滞和侧洗）4.全机的()cw平均侧洗角cw shzcw shcwcwducwZCqS(1)ducwzcw shcwycw shSCk CS zCzzshzcw shCCC0ym二、侧滑引起的航向力矩1.机翼的贡献yshzshGpshmCxx2.机身的贡献3.垂尾的贡献(1)ycw shycw shcwcwycw shducwcwMZLk q CSL (1)ducwcwycw shcwycw shSLmk CSL 4.全机的(1)ducwcwcwycw shcwycw shzcw shSLLmk CCSLL ymyyshycw shmmm73 飞行器侧滑引起的滚转力矩 0

4、yyxxxxxxxxyxxxymmmmmmm一、滚转力矩的一般表达式生产误差或外形不对称引起的滚转力矩0 xmx副翼偏角（差动舵）yx垂尾方向舵舵偏,yxxxmmxmy,yxxxmm滚转角速度航向角速度滚转静稳定导数副翼和方向舵滚转操纵导数滚转动导数xxyixcwmmm二、滚转力矩导数（一）机翼后掠角及翼端形状对导数的影响xm0机翼左右气动力的不对称0.50.5R0.50.5()Rtgtg产生滚转力矩0.5RRtgltgl0.5/2/2RRxxtgtgll，22RRll220.50.5()(1)Rtgtgtg右半翼的后掠角20.5(12)Rtg机翼左右气流的不对称后掠角（展弦比）出现变化yxy

5、GxCMCqS zm 后掠0机翼侧缘前缘xm翼端展弦比变化升力增量()yxxduyCmmC翼端（二）上反角的影响20.51(1, ,)xymfMtgC 亚音速12 57.3xcymzC 超音速附加迎角00升力增量sinsinsinsinRVtgVxm上反角12112,316 57.31xcymzC 梯形翼（三）机翼及机身干扰的影响320.22xyyi shmDCl 中单翼横流上下对称0 xyi shm上单翼0 xyi shm0,0右左下单翼0 xyi shm0,0右左增加静稳定性减小静稳定性三、方向舵偏转产生的滚转力矩系数yxmyxycwdMZy()()ycwdcwcwdxzycwcw shs

6、h cwcwcwySymCCkkklSlxcwcwcwMZy ()()cwcwxycwcw shsh cwcwcwSymCKKkSl （四）垂直尾翼的影响74生产误差、差动舵和副翼产生的滚转力矩0yyxxxxxxxxyxxxymmmmmmm一、生产误差产生的滚转力矩系数生产误差或外形不对称sinsinRtg机翼安装误差和上反角影响的相似0157.3xxyyiymmCC 57.3yi 布局1xxyymmCC012 57.3xxymyiyiysh shmSlmCCS l 修正干扰因子0yyxxxxxxxxyxxxymmmmmmm二、差动舵和副翼产生的滚转力矩系数轴对称飞行器（STT）xm面对称飞行

7、器（BTT）157.3xxxymyifymmCC0差动舵偏转sinY3157.3cosxmdu mduxmdfcpwysh shdumSlmCknkCS l 副 翼00 xxm00机翼不对称安装差动舵亚音速cos4xxffNeifamlLZNl 超音速75 滚转阻尼力矩导数0yyxxxxxxxxyxxxymmmmmmm旋转使机翼每个剖面产生附加速度yxVzVV 产生附加迎角22()11(2/ )224xxxxxxxxxxMm q SlmlMV SlmV SlVlVyxVz 2.翼身组合体xxxxyi shyimm2xxxxymyiyi shyshshmSlmCCSl1.机 翼形22()()2x

8、xxxxxymyiysh shmSlmmCCS l0yyxxxxxxxxyxxxymmmmmmm3.全机的滚转阻尼力矩导数旋转弹翼飞行器xxxxyi shm22222()2()(1)xxxxxmwy mwyxxyixwyyixyiwyxwyyi shsh shshshSlSlmmmmmS lS L垂尾很大的飞行器xxxxxyi shxcmmm2()()257.32xcwcwxcwycwcw shsh cwcwSymCKKkSl xcwcwcwMZy76 鸭式飞行器斜吹力矩导数0yyxxxxxxxxyxxxymmmmmmm前舵面上洗流到后弹翼时流动不对称产生滚转力矩0,0斜吹力矩气动布局不当而使

9、斜吹力矩达到很大数值，其方向可能是正号也可能是负号 77 滚转导数0yyxxxxxxxxyxxxymmmmmmm交叉力矩导数或螺旋力矩导数yVz 附加速度yxm0yxxymm1.非后掠机翼yzVVVVVV附加迎角2.后掠机翼右翼靠外的剖面得到向右的附加侧向速度右翼靠内的剖面得到向左的附加侧向速度每个剖面有某一侧滑角0yyxxxxxxxxyxxxymmmmmmmtoy转动1122zyAAgyAgVxbxbx不通过平均气动弦中点在 的投影2 57.3ydcwGxcwxcwxxmmltox侧向运动滚转力矩配置不对称的垂尾157.357.32yzAgVbxVV2157.32yyxAxyyixyigyy

10、imbmCmxCly滚转力矩2.后掠机翼（续）平尾可忽略旋转弹翼式要考虑78 航向力矩导数螺旋力矩导数xym前缘吸力不同,xxyyymmm0,0 x物理成因00 x右左，左右翼有效迎角不同单翼升力矢量大小和方向变化2F吸xym航向力矩主要由机翼、尾翼、垂尾产生一、超音速翼面的xyyim超音速前缘左右翼吸力不对称形成的导数亚音速前缘求垂直于翼缘速度前缘吸力侧缘吸力前缘无吸力，侧缘吸力二、亚音速翼面的xyyim得到吸力分布沿翼缘作航向力矩积分左右翼吸力不对称形成的导数左右翼升力矢量不对称形成的导数三、翼面底部压强不对称引起的xyyim左右翼底部压强不对称形成的导数四、斜置弹翼引起的航向力矩导数yyim翼面反对称安装与弹体联接左右翼迎角不同sinsinyMYzYz 右左法向力矢量变化沿翼缘作航向力矩积分右左五、垂尾引起的航向力矩导数xycwm垂尾正向旋转xcwy垂尾附加速度产生侧力0 xycwcwcwMZLxcwcwcwyducwducwyZkq KCSV 产生航向力矩xycwmyducwcwcwyducwcwxmSLk KCySl 79 铰链力矩系数作用在操纵面