飞机的稳定性和操纵性课件

4.6.1方向操纵性和横向操纵性的关系

蹬左舵，机头左偏，导致右侧滑，侧滑前（右）翼升力大于侧滑后（左）翼升力（即横向稳定力矩），飞机左滚。压左盘，飞机左滚（左倾斜），导致左侧滑，垂尾附加侧力使机头左偏（即方向稳定力矩）。结论：无论登舵或压盘，都能造成飞机的偏转和滚转；因此，在操纵效果上，存在盘舵互换（但效率不高）。4.4飞机的纵向操纵性4.4.1飞机操纵系统无助力操纵：助力操纵：光/电传操纵：4.2.2、飞机操纵性：

飞机的操纵可分主操纵和辅助操纵。主操纵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；辅助操纵是指操纵飞机发动机功率、增升装置、配平和扰流板等。主操纵：俯仰操纵方向操纵横向操纵4.4.2、飞机的俯仰操纵

飞机的俯仰操纵是指飞行员操纵驾驶盘偏转升降舵后，飞机绕横轴转动而改变其迎角等飞行状态的过程及性质。1、俯仰操纵的基本原理升降舵上偏附加向下升力拉杆驾驶杆驾驶盘2、直线飞行中改变迎角的基本原理机头向上升降舵上偏向下气动力机尾向下后拉杆

平尾上的向下附加升力会打破原有俯仰平衡，使飞机抬头，迎角增大。重心焦点操纵力矩稳定力矩俯仰操纵力矩=俯仰稳定力矩结论：

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（杆）位置越靠后（往后拉杆），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（向前推杆），升降舵下偏角越大，对应的迎角也越小。4.5飞行的横向操纵4.0.2飞机的机体坐标系1、机体轴

2、机体轴及对应转动方向规定横轴纵轴立轴俯仰滚转偏转上仰为正右滚为正左偏为正注：角速度和力矩均按右手螺旋法则判定正负

4.0.3、飞机的焦点1、焦点的定义：飞机附加升力（△L）的着力点称为焦点。2、焦点的类型：焦点有机翼焦点、飞机焦点之分。3、焦点的表示方法：焦点位置表示与重心表示方法相同。实验表明，在一定速度、临界迎角范围内，焦点位置不随迎角发生变化。4.0：飞机运动参数4.1：飞机的平衡4.2：飞机的稳定4.3：飞机的操纵本章主要内容4.1.2飞机的平衡

飞机的平衡包括作用力平衡（外力之和为零）和力矩平衡（外力矩之和为零）两个方面。本节只分析各力矩的平衡。相对横轴(OZ轴)——纵向平衡相对立轴(OY轴)——方向平衡相对纵轴(OX轴)——横向平衡本节主要研究影响平衡力矩是如何产生以及影响因素。1、飞机的纵向平衡

飞机的纵向平衡是指作用于飞机的各俯仰力矩之和为零，不绕横轴（oz）转动，迎角不变。主要导致纵向姿态发生变化，又称纵向平衡。机头上仰为正，下俯为负2、影响飞机平衡的主要因素影响纵向平衡的主要因素

●

加减油门

●收放襟翼

●收放起落架

●重心变化

加减油门

加减油门不仅直接影响拉力或推力力矩的大小，还会影响到飞行速度，机翼和尾翼的附件作用里、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

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。重心前移，机翼升力、尾翼升力的力臂都增加，但机翼的相对增量要大，产生附加下俯力矩，机头下俯。反之，重心后移，产生附加上仰力矩。3、俯仰平衡的条件保持俯仰平衡的主要方法飞行员可利用偏转升降舵（俯仰配平和调整片）产生的俯仰操纵力矩来平衡俯仰力矩以保持俯仰平衡。4.2.1、飞机的稳定稳定性：受微小扰动偏离平衡位置，在扰动消失后，能自动恢复平衡状态。稳定的一个重要特性是自动恢复平衡。一、稳定性概念及条件1、

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。

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。

单摆在这两个力矩的共同作用下，最终回到原平衡状态。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2、单摆的稳定性分析

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，称为稳定力矩。

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。

稳定力矩、阻尼力矩共同作用，物体才能够恢复平衡。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二、静稳定性和动稳定性1、静稳定：受扰后出现稳定力矩，具有回到原平衡状态的趋势，称为物体是静稳定的。静稳定性研究物体受扰后的最初响应问题。（与稳定力矩有关）正的静稳定性中立静稳定性负的静稳定性外力外力外力2、动稳定

扰动运动过程中出现阻尼力矩，最终使物体回到原平衡状态，称物体是动稳定的。动稳定性研究物体受扰运动的时间响应历程问题。（与阻尼力矩有关）振幅正的动稳定性（稳定）中立动稳定性负的动稳定性（不稳定）三、飞机稳定性的定义

飞机的稳定性是指：飞机受到小扰动（包括阵风扰动和操纵扰动）后，偏离原平衡状态，并在扰动消失后，飞行员不给于任何操纵，飞机自动恢复原平衡状态（包括最初响应—静稳定性问题，和最终响应—动稳定性问题）的特性。纵向稳定性方向稳定性横向稳定性稳定力矩阻尼力矩1、飞机的纵向稳定性

飞机的纵向稳定性：指的是飞行中，飞机受微小扰动以至俯仰平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机自动趋向恢复原平衡状态的特性。2、飞机的方向稳定性

飞机的方向稳定性：指的是飞行中，飞机受微小扰动以至方向平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机自动趋向恢复原平衡状态的特性。3、飞机的横向稳定性

飞机的横向稳定性：指的是飞行中，飞机受微小扰动以至横向平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机自动趋向恢复原平衡状态的特性。4、飞机方向稳定性和横向稳定性的关系飞机的方向稳定性与横向稳定性是相互耦合的。

飞机的横向稳定性过强而方向稳定性过弱，易产生明显的飘摆现象，称为荷兰滚。

飞机的横向稳定性过弱而方向稳定性过强，在受扰产生倾斜和侧滑后，易产生缓慢的螺旋下降。

飞机的横向稳定性与方向稳定性的有机耦合，称为飞机的横侧稳定性。4.0：飞机运动参数4.1：飞机的平衡4.2：飞机的稳定性和操纵性基本概念4.3：飞机的操纵本章主要内容4.2.1、飞机的稳定稳定性：受微小扰动偏离平衡位置，在扰动消失后，能自动恢复平衡状态。稳定的一个重要特性是自动恢复平衡。一、稳定性概念及条件1、

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。

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。

单摆在这两个力矩的共同作用下，最终回到原平衡状态。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2、单摆的稳定性分析

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，称为稳定力矩。

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。

稳定力矩、阻尼力矩共同作用，物体才能够恢复平衡。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二、静稳定性和动稳定性1、静稳定：受扰后出现稳定力矩，具有回到原平衡状态的趋势，称为物体是静稳定的。静稳定性研究物体受扰后的最初响应问题。（与稳定力矩有关）正的静稳定性中立静稳定性负的静稳定性外力外力外力2、动稳定

扰动运动过程中出现阻尼力矩，最终使物体回到原平衡状态，称物体是动稳定的。动稳定性研究物体受扰运动的时间响应历程问题。（与阻尼力矩有关）振幅正的动稳定性（稳定）中立动稳定性负的动稳定性（不稳定）三、飞机稳定性的定义

飞机的稳定性是指：飞机受到小扰动（包括阵风扰动和操纵扰动）后，偏离原平衡状态，并在扰动消失后，飞行员不给于任何操纵，飞机自动恢复原平衡状态（包括最初响应—静稳定性问题，和最终响应—动稳定性问题）的特性。纵向稳定性方向稳定性横向稳定性稳定力矩阻尼力矩1、飞机的纵向稳定性

飞机的纵向稳定性：指的是飞行中，飞机受微小扰动以至俯仰平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机自动趋向恢复原平衡状态的特性。2、飞机的方向稳定性

飞机的方向稳定性：指的是飞行中，飞机受微小扰动以至方向平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机自动趋向恢复原平衡状态的特性。3、飞机的横向稳定性

飞机的横向稳定性：指的是飞行中，飞机受微小扰动以至横向平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机自动趋向恢复原平衡状态的特性。4、飞机方向稳定性和横向稳定性的关系飞机的方向稳定性与横向稳定性是相互耦合的。

飞机的横向稳定性过强而方向稳定性过弱，易产生明显的飘摆现象，称为荷兰滚。

飞机的横向稳定性过弱而方向稳定性过强，在受扰产生倾斜和侧滑后，易产生缓慢的螺旋下降。

飞机的横向稳定性与方向稳定性的有机耦合，称为飞机的横侧稳定性。4.2.2、飞机操纵性：

飞机的操纵可分主操纵和辅助操纵。主操纵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；辅助操纵是指操纵飞机发动机功率、增升装置、配平和扰流板等。主操纵：俯仰操纵方向操纵横向操纵4.4飞机的纵向操纵性4.4.1飞机操纵系统无助力操纵：助力操纵：光/电传操纵：4.3飞机的纵向稳定性4.3.1什么是飞机的纵向稳定性

飞机的纵向稳定性指的是飞行中，飞机受微小扰动以至俯仰平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机自动趋向恢复原平衡状态的特性。4.0：飞机运动参数4.1：飞机的平衡4.2：飞机的稳定4.3：飞机的操纵本章主要内容4.1.1平衡的概念

在力学系统里，平衡是指惯性参照系内，物体受到几个力的作用，仍保持静止状态，或匀速直线运动状态，或绕轴匀速转动的状态，叫做物体处于平衡状态，简称物体的“平衡”。

平衡是物体保持原来运动状态的一种能力。平衡可以是动态平衡，也可以是静态平衡。

飞机处于水平飞行、匀速上升或下降等飞行状态，飞机是平衡的。4.1飞机的平衡第四章飞机的稳定性和操纵性4.0：预备知识

4.1：飞机的平衡4.2：飞机的稳定4.3：飞机的操纵本章主要内容4.5.1飞行中不带侧滑的横向操纵基本原理

两个副翼上的不同升力差会打破原有横侧平衡，使飞机开始滚转。滚转方向阻尼力矩方向操纵力矩方向旋转阻力副翼升力作用横侧操纵力矩=横侧阻尼力矩稳定的滚转角速度注意：不带侧滑的滚转，不产生横侧稳定力矩。结论

不带侧滑的横侧操纵中，驾驶盘左右转动的每个位置都对应着一个稳定的滚转角速度（非坡度）。压左盘，飞机作滚转，压右盘，飞机右滚转。驾驶盘左右转动的角度越大，滚转的角速度就越大。注意：一般飞机，不能一直滚转，而是通过滚转获得一定的坡度。压盘4.5.2横向操纵性的特点

飞行中进行转弯或盘旋的操纵时,必须在接近预定坡度时降盘回到中立位置,消除横侧操纵力矩,飞机在横侧阻尼力矩作用的阻止下,使滚转角速度逐渐消失。4.4.6驾驶杆力

飞行员操纵驾驶盘，要施加一定的力，这个力简称为杆力。1、杆力的产生和影响因素

舵面上铰链力矩的产生:铰链铰链力矩

飞行员推杆后，升降舵下偏，升降舵上产生向上的空气动力，对铰链形成的力矩。2、杆力的产生M枢轴枢轴L舵由M枢轴传来的力

铰链力矩迫使升降舵和杆回到中立位置，为保持舵偏角和杆位置不变，飞行员必须用一定的推杆才能平衡铰链力矩。对于助力操纵系统，杆力大小来自于杆力模拟器。3、杆力的影响因素

升降舵偏角越大，杆力越大；速度增大升降舵逐渐升降舵逐渐由上偏转为下偏，杆力由拉杆力逐渐转为推杆力，速度越大，推杆力越大。

只有焦点的位置在飞机的重心之后飞机才具有俯仰稳定性，焦点距离重心越远，俯仰稳定性越强。4.3.3焦点与俯仰稳定力矩稳定不稳定4.4.5曲线飞行中改变迎角的基本原理俯仰操纵力矩=俯仰稳定力矩+俯仰阻尼力矩LWAωZVBωZV4.3飞机的纵向稳定性4.3.1什么是飞机的纵向稳定性

飞机的纵向稳定性指的是飞行中，飞机受微小扰动以至俯仰平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机自动趋向恢复原平衡状态的特性。4.4.4升降舵偏角与速度的关系

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。上偏下偏升降舵偏角升降舵偏角（杆位置）曲线注意：由于机翼安装角的原因，升降舵在中立位置，飞机也可以有一个正迎角。4.4.3迎角与速度关系

直线飞行中，一个迎角对应一个速度，大速度对应小迎角，小速度对应大迎角。4.6.2、

影响飞机操纵性的因素1、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。2、飞行速度对飞机操纵性的影响。3、飞行高度对操纵性的影响4、迎角对横向操纵性的影响