飞机稳定性
飞机的机动性、稳定性、操纵性
飞机的操纵性
一、飞机的纵向（俯仰）操纵
飞机的纵向（俯仰）操纵是指飞行员前后推拉 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。 横轴
下俯
全动式高低平尾升降舵
平尾大致分为普通平尾和全动平尾两大类： 1.普通平尾：升降舵可偏转，安定面不可偏转； 2.全动平尾：整个水平尾翼均可偏转。
2.机翼后掠角： 飞机受干扰右倾斜 → 升力随其倾斜 → 而后 掠角→流过右翼的垂直分速大于左翼→V右＞V左 → Y右＞ Y左 → 产生向左的反力矩 → 恢复横向
稳定。 （见图2—46）
3.垂 直 尾 翼：
飞机受干扰右倾斜 →垂尾右侧受空气动力 →产生左滚力矩→恢复横向稳定。 （见图2—47）
§2-8
平衡，而在扰动消失后又自 动恢复原平衡状态的特性。
附加升力对重心形成力矩
1.△Y： 迎角变化时，机 翼、平尾上附加 升力的和。 2.△M： △Y对飞机的重 心形成稳定与不 稳定力矩。
△Y
飞机纵向静稳定性的条件：焦点在重心之后
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。
低平尾升降舵
全动式平尾 高平尾升降舵
二、飞机的横侧操纵
飞机的横侧操纵是指飞行员左右压驾驶盘操纵副翼 以后，飞机绕纵轴横滚的飞行状态。
三 、 飞机的方向操纵
飞机的方向操纵是指飞行员前后蹬脚蹬操纵方向舵 以后，飞机绕立轴偏转而改变其侧滑角等飞行状态的 特性。
§2-6、7、8作业
1.什么是飞机的盘旋、筋斗和横滚？ 2. 飞机的稳定性包括哪三方面？ 3.飞机的纵向稳定中，为什么焦点要在重心之后？ 4.什么是侧滑？飞机是如何恢复方向平衡的？ 5.飞机通过什么装置恢复其横侧平衡？ 6.飞行员如何操纵飞机的俯仰、方向、横侧平衡？
飞机的稳定性和操纵性
第三章飞机的稳定性和操纵性飞机的稳定性在飞行中，飞机会经常受到各种各样的扰动，如气流的波动、发动机工作不稳定、飞行员偶然触动驾驶杆等。
这些扰动会使飞机偏离原来的平衡状态，而在偏离以后，飞机能否自动恢复原状，这就是有关飞机的稳定或不稳定的问题。
飞机的稳定性是飞机本身的一种特性，与飞机的操纵性有密切的关系。
例如，飞行员操纵杆、舵，需要用力的大小，飞机对杆、舵操纵的反应等，都与飞机的稳定性有关。
因此，研究飞机的稳定性是研究飞机操纵性的基础。
所谓飞机的稳定性，就是在飞行中，当飞机受微小扰动而偏离原来的平衡状态，并在扰动消失以后，不经驾驶员操纵，飞机能自动恢复原来平衡状态的特性。
纵向稳定性飞机的纵向稳定性是指飞机绕横轴的稳定性。
当飞机处于平衡飞行状态时，如果有一个小的外力干扰，使它的攻角变大或变小，飞机抬头或低头，绕横轴上下摇摆(也称为俯仰运动)。
当外力消除后，驾驶员如果不操纵飞机，而靠飞机本身产生一个力矩，使它恢复到原来的平衡飞行状态，我们就说这架飞机是纵向稳定的。
如果飞机不能靠自身恢复到原来的状态，就称为纵向不稳定的。
如果它既不恢复，也不远离，总是上下摇摆，就称为纵向中立稳定的。
飞机的纵向稳定性也称为俯仰稳定性。
飞机的纵向稳定性由飞机重心在焦点之前来保证。
影响飞机纵向稳定性的主要因素有飞机的水平尾翼和飞机的重心位置。
下面，我们首先来看一下水平尾翼是如何影响飞机的纵向稳定性的。
当飞机以一定的攻角作稳定的飞行时，如果一阵风从下吹向机头，使飞机机翼的攻角增大，飞机抬头。
阵风消失后，由于惯性的作用，飞机仍要沿原来的方向向前冲一段路程。
这时由于水平尾翼的攻角也跟着增大，从而产生了一个低头力矩。
飞机在这个低头力矩作用下，使机头下沉。
经过短时间的上下摇摆，飞机就可恢复到原来的飞行状态。
同样，如果阵风从上吹向机头，使机头下沉，飞机攻角减小，水平尾翼的攻角也跟着减小。
这时水平尾翼上产生一个抬头力矩，使飞机抬头，经过短时间的上下摇摆，也可使飞机恢复到原来的飞行状态。
3第三章 飞机的稳定性和操纵性
第三章飞机的稳定性和操纵性3.1 飞机的稳定性在飞行中，飞机会经常受到各种各样的扰动，如气流的波动、发动机工作不稳定、飞行员偶然触动驾驶杆等。
这些扰动会使飞机偏离原来的平衡状态，而在偏离以后，飞机能否自动恢复原状，这就是有关飞机的稳定或不稳定的问题。
飞机的稳定性是飞机本身的一种特性，与飞机的操纵性有密切的关系。
例如，飞行员操纵杆、舵，需要用力的大小，飞机对杆、舵操纵的反应等，都与飞机的稳定性有关。
因此，研究飞机的稳定性是研究飞机操纵性的基础。
所谓飞机的稳定性，就是在飞行中，当飞机受微小扰动而偏离原来的平衡状态，并在扰动消失以后，不经驾驶员操纵，飞机能自动恢复原来平衡状态的特性。
3.1.1 纵向稳定性飞机的纵向稳定性是指飞机绕横轴的稳定性。
当飞机处于平衡飞行状态时，如果有一个小的外力干扰，使它的攻角变大或变小，飞机抬头或低头，绕横轴上下摇摆(也称为俯仰运动)。
当外力消除后，驾驶员如果不操纵飞机，而靠飞机本身产生一个力矩，使它恢复到原来的平衡飞行状态，我们就说这架飞机是纵向稳定的。
如果飞机不能靠自身恢复到原来的状态，就称为纵向不稳定的。
如果它既不恢复，也不远离，总是上下摇摆，就称为纵向中立稳定的。
飞机的纵向稳定性也称为俯仰稳定性。
飞机的纵向稳定性由飞机重心在焦点之前来保证。
影响飞机纵向稳定性的主要因素有飞机的水平尾翼和飞机的重心位置。
下面，我们首先来看一下水平尾翼是如何影响飞机的纵向稳定性的。
当飞机以一定的攻角作稳定的飞行时，如果一阵风从下吹向机头，使飞机机翼的攻角增大，飞机抬头。
阵风消失后，由于惯性的作用，飞机仍要沿原来的方向向前冲一段路程。
这时由于水平尾翼的攻角也跟着增大，从而产生了一个低头力矩。
飞机在这个低头力矩作用下，使机头下沉。
经过短时间的上下摇摆，飞机就可恢复到原来的飞行状态。
同样，如果阵风从上吹向机头，使机头下沉，飞机攻角减小，水平尾翼的攻角也跟着减小。
这时水平尾翼上产生一个抬头力矩，使飞机抬头，经过短时间的上下摇摆，也可使飞机恢复到原来的飞行状态。
飞机的稳定性能
飞机的稳定性能飞机在空中飞行，要求纵向运动应具有静稳定性，即绕飞机横轴的运动静稳定性;而且也要求飞机绕横轴和竖轴运动也具有静稳定性。
从机头贯穿机身到机尾的轴叫纵轴（Ox轴），从左翼通过重心到右翼并与纵轴垂直的轴叫横轴（Oy轴）。
这两根轴同处在一个平面内，比如水平面内。
通过重心并和上述两根轴相垂直到轴叫竖轴（Oz轴）。
飞机在铅垂平面（即Oxz平面）内的运动，称为纵向运动；绕横轴Oy的转动叫俯仰运动；绕竖轴Oz的转动叫偏航运动；绕纵轴Ox的转动叫滚转运动。
为了满足飞机的纵向静稳定性，飞机焦点位置和飞机重心位置之间的关系必须满足ΔCm/ΔCL>0。
当飞机外形一定时，飞机焦点位置是确定的，反过来就要求在飞机使用过程中的重心位置必须位于允许重心变化的范围内才行。
重心的后限是由静稳定性要求确定的，它不能跑到飞机焦点位置的后面去。
重心也有前限，重心前移可以增加飞机的静稳定性，但并不是静稳定性越大越好。
例如，静稳定性过大，升降舵的操纵力矩就难以使飞机抬头增加迎角获得CL,max。
换句话讲，是操纵性要求限制了重心前限。
同要求飞机绕横轴的运动具有纵向静稳定性一样，要求飞机绕竖轴和纵轴运动也应具有静稳定性，并分别称为方向静稳定性和横向静稳定性。
飞机具有横向静稳定性是指处于纵向平衡状态的飞机，一旦受到外界的干扰，打破了原先对飞机纵轴的力矩平衡，产生绕纵轴Ox的倾斜角φ；当外界干扰消除后，飞机靠自身产生的一个恢复力矩，有自动减小倾斜角φ和恢复原先平衡的趋势。
保证飞机具有横向静稳定性的主要外形参数是机翼的后掠角和上反角。
跨声速或超声速飞机，为了减小激波阻力，大都采用了后掠角比较大的机翼，因此后掠角的横向静稳定性作用可能过大。
所以，可以采用下反角（负的上反角）的外形来削弱后掠机翼的横向静稳定性。
低、亚声速飞机大都为梯形直机翼，为了保证飞机的横向静稳定性要求，或多或少都有几度大小的上反角。
3第三章飞机的稳定性和操纵性
第三章飞机的稳定性和操纵性飞机的稳定性在飞行中，飞机会经常受到各种各样的扰动，如气流的波动、发动机工作不稳定、飞行员偶然触动驾驶杆等。
这些扰动会使飞机偏离原来的平衡状态，而在偏离以后，飞机能否自动恢复原状，这就是有关飞机的稳定或不稳定的问题。
飞机的稳定性是飞机本身的一种特性，与飞机的操纵性有密切的关系。
例如，飞行员操纵杆、舵，需要用力的大小，飞机对杆、舵操纵的反应等，都与飞机的稳定性有关。
因此，研究飞机的稳定性是研究飞机操纵性的基础。
所谓飞机的稳定性，就是在飞行中，当飞机受微小扰动而偏离原来的平衡状态，并在扰动消失以后，不经驾驶员操纵，飞机能自动恢复原来平衡状态的特性。
纵向稳定性飞机的纵向稳定性是指飞机绕横轴的稳定性。
当飞机处于平衡飞行状态时，如果有一个小的外力干扰，使它的攻角变大或变小，飞机抬头或低头，绕横轴上下摇摆(也称为俯仰运动)。
当外力消除后，驾驶员如果不操纵飞机，而靠飞机本身产生一个力矩，使它恢复到原来的平衡飞行状态，我们就说这架飞机是纵向稳定的。
如果飞机不能靠自身恢复到原来的状态，就称为纵向不稳定的。
如果它既不恢复，也不远离，总是上下摇摆，就称为纵向中立稳定的。
飞机的纵向稳定性也称为俯仰稳定性。
飞机的纵向稳定性由飞机重心在焦点之前来保证。
影响飞机纵向稳定性的主要因素有飞机的水平尾翼和飞机的重心位置。
下面，我们首先来看一下水平尾翼是如何影响飞机的纵向稳定性的。
当飞机以一定的攻角作稳定的飞行时，如果一阵风从下吹向机头，使飞机机翼的攻角增大，飞机抬头。
阵风消失后，由于惯性的作用，飞机仍要沿原来的方向向前冲一段路程。
这时由于水平尾翼的攻角也跟着增大，从而产生了一个低头力矩。
飞机在这个低头力矩作用下，使机头下沉。
经过短时间的上下摇摆，飞机就可恢复到原来的飞行状态。
同样，如果阵风从上吹向机头，使机头下沉，飞机攻角减小，水平尾翼的攻角也跟着减小。
这时水平尾翼上产生一个抬头力矩，使飞机抬头，经过短时间的上下摇摆，也可使飞机恢复到原来的飞行状态。
飞机保持安定性的原理是
飞机保持安定性的原理是
飞机保持安定性的原理是通过多个因素共同作用实现的。
以下是具体的解释：
1.整体设计：飞机的外形和机翼的设计是为了保证稳定性。
通常来说，飞机的机身和机翼都会采用对称设计，使得飞机在飞行过程中受到的气动力平衡，保持稳定。
2.重心位置：飞机的重心位置对稳定性起到重要的作用。
重心是指飞机质心所在的位置。
通常来说，飞机的重心会位于机翼的中心线上，以实现纵向的静稳定。
如果重心过高或过低，会导致飞机在飞行过程中难以保持稳定。
3.实用的改进：飞机制造商和研发人员会不断研究和改进飞机的设计，以提高稳定性。
例如，他们可能会使用飞行控制系统来感知并自动调
整飞机的姿态，在飞行中保持稳定。
此外，他们还可能使用可调节的尾翼、可调节的机翼等技术手段来优化飞机的稳定性。
4.飞行控制系统：现代飞机通常配备了高级的飞行控制系统，如自动驾驶系统和电子稳定系统等。
这些系统可以感知飞机的状态并自动调整
机翼、尾翼和发动机的工作状态，以保持飞机的稳定。
5.飞行员的技能：飞行员的技能对飞机的稳定性和安全性至关重要。
他们需要具备一定的空中操纵能力，以保持飞机的平衡和稳定。
他们还需要根据飞机的状态和环境因素做出相应的调整和操作，以确保飞行的安全。
总结起来，飞机保持安定性的原理是通过飞机的整体设计、重心位置、实用的改进、飞行控制系统和飞行员的技能等因素的综合作用实现的。
这些因素相互配合，协调工作，确保飞机在飞行过程中保持稳定，达到安全飞行的目的。
飞机稳定性和操纵性的概念
动稳定性
外界扰动消失后，物体回到原 平衡位置的运动过程，若扰动 运动是收敛的，物体最终回到 原始平衡位置，具有动稳定性， 否则就是动不稳定的
哪个是具有动稳定、中立动稳定和动不稳定？
综上所述：具有静稳定性是平衡状态具 有稳定性的必要条件，但不充分；只有具有 动稳定性的平衡状态才是真正稳定的。
飞机的侧向稳定性
飞机受到扰动 ，产生绕纵轴 O x t 的滚转 ，扰动消失 后，不经驾驶员操 纵，飞机能自动恢复原飞行姿态的 能力叫侧向稳定性，也称为滚转稳定性，即绕纵轴的稳 定性飞机的侧向稳定性是指飞机绕纵轴的稳定性。
讨论
1.飞机纵向受到哪些力矩的作用？ 2.飞机侧向受到哪些力矩的作用？ 3.飞机方向受到哪些力矩的作用？ 4.飞机的稳定性是越强越好吗？
飞机的操纵性
操纵性的定义
操纵性是指飞机在驾驶员操纵下，从一种飞 行状态过渡到另一种飞行状态的特性。
➢ 俯仰操纵性 ➢ 方向操纵性 ➢ 横侧操纵性
操纵性的主要研究内容：
飞行状态的改变与杆舵行程和杆舵力大小之间 的基本关系，飞机反应快慢以及影响因素等。
对于驾驶员的操纵反应过于灵敏或过于迟钝的飞 机都会给飞机操纵带来困难；
飞 机 的 稳 定 性 和 操 纵 性
飞机的稳定性
处于平衡状态的物体，受到外界扰动，偏离了 平衡位置，当扰动消失后，物体能否自动恢复 到原来的平衡位置，取决于物体的平衡状态是 否具有稳定性。
单摆是稳定的吗？
飞机的稳定性
静稳定性
外界扰动消失后, 物体 具有回到原始平衡位置 的趋势，也就是扰动消 失后，物体的瞬间运动
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，最终响应—动稳定性问题） 的特性。
飞机的稳定性
负升力
较小正迎角
零升力 正升力
较大正迎角
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●平尾产生俯仰稳定力矩 平尾产生俯仰稳定力矩
俯仰稳 定力矩 平尾附 加升力
扰动运动消失 迎角恢复原值
瞬间受扰 机头上抬
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飞机的俯仰稳定性，指的是飞行中， 飞机的俯仰稳定性，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， 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。 机自动趋向恢复原平衡状态的特性。
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II. 焦点与俯仰稳定力矩
飞机迎角改变时附加升力的着力点称为焦点。 飞机迎角改变时附加升力的着力点称为焦点。
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●焦点位置的确定 焦点位置的确定
迎角增加， 迎角增加，压力中心 向前移动
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●静稳定性与动稳定性 静稳定性与动稳定性
受扰后出现稳定力矩， 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 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。 受扰后的最初响应问题。
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飞机的稳定性
飞机的稳定性何挺自从1903 年莱特兄弟发明飞机以来，这种飞行工具已经越来越深入到人们生活的各个方面，在交通，运输，军事等方面都发挥了重要作用。
本文将对飞机的稳定性作一简析。
由于飞机在三维空间内运动，所以分析它的稳定性也从三个方向来讨论，如图1：x，y，z 三根轴都通过飞机重心，从机头贯穿机身到机尾的轴叫纵轴ox，指向前方；从左翼通过飞机重心到右翼并与纵轴垂直的叫横轴，（oz）通过重心并与这两根轴垂直的叫立轴图1（oy）。
绕这三根轴的三种运动分别称为滚转运动，俯仰运动，偏航运动。
1．纵向稳定：飞机绕横轴的稳定影响飞机纵向稳定的主要因素为飞机的水平尾翼，水平尾翼由固定的水平安定面和可偏转的升降舵组成，如右图，安定面的作用是使飞机具有适当的静稳定性。
当飞机在空中作近似匀速直线运动飞行时，常常会受到各种上升气流的影响，此时飞机会围绕质心俯仰运动。
如果飞机是静不稳定的，就无法自动恢复到原来的飞行姿态，即如果飞机受到风的扰动而抬头，那么飞机就会持续抬头，无法恢复到原来的姿态。
飞机的水平安定面就能够使飞机在俯仰方向上具有静稳定性。
当飞机水平飞行时，水平安定面不会对飞机产生额外的力矩；而当飞机受到扰动抬头时，此时作用在水平安定面上的气动力就会产生一个使飞机低头的力矩，使飞机恢复到水平飞行姿态。
当需要操纵飞机抬头或低头时，水平尾翼中的升降舵就会发生作用，使飞机进行俯仰操纵，要抬头时，就操纵升降舵向上偏转，此时升降舵所受到的气动力就会产生一个抬头的力矩M1，飞机就抬头向上了（如右图所示）。
反之，升降舵向下偏转，飞机就会在气动力矩的作用下低头。
另一个重要因素是焦点，它是这样的一个点：当飞机的迎角发生变化时，飞机的气动力对该点的力矩始终不变，因此它可以理解为飞机气动力增量的作用点。
焦点是决定飞机稳定性的重要参数。
焦点位于飞机重心之前则飞机是不稳定的，焦点位于飞机重心之后则飞机是稳定的。
当飞机处于平衡状态时，作用在飞机上的所有气动力的作用点与飞机的重心重合。
飞机稳定性分析
图 3—4—19 水平尾翼产生俯仰恢复力矩的情形
(二)俯仰阻转力矩的产生
飞机俯仰阻转力矩主要是由水平尾翼产生的。如图3—4—20 所示, 当机头向上转动时，水平尾翼向下运动，这时，流向水平 尾翼的实际气流速度 C 尾 等于水平尾翼迎面气流速度C和水平尾 翼向下运动所引起向上的相对气流速度 C 的合速度。因此，水 平尾翼迎角增大，于是，在水平尾翼上产生正的附加力 Y尾 ， 对飞机重心形成阻转力矩，阻止机头向上摆动。同理，当机头向 下摆动时，水平尾翼向上运动，在水平尾翼上产生负的附加升力 对飞机重心形成阻转力矩，阻止机头向下摆动。 飞机俯仰恢复力矩，使机头上下摆动，在摆动的过程中形 成俯仰阻转力矩；迫使飞机的上下摆动逐渐减弱乃至消失。 实际上，当飞机受扰动以致迎角变化时，不仅水平尾翼迎 角随之变化产生附加升力，而且机身，机翼等部分的迎角也要发 生变化，同样产生附加升力(见图3—4—21)，研究飞机有没有迎 角稳定性，就要综合起来看飞机各部分的附加升力的总和，即飞 机附加升力 Y飞机 的作用点(飞机焦点)是在飞机重心之后还是在 飞机重心之前而定。
飞机焦点位于飞机重心之后，飞机具有迎角稳定性，因为 当飞机受扰动而迎角增大时，飞机附加升力 Y飞机 对飞机重心 形成下俯的恢复力矩，使飞机具有自动恢复原来迎角的趋势 （图3—4—22a）。而当飞机受到扰动而迎角减小时，飞机附 加升力对飞机重心形成上仰的恢复力矩，也使飞机具有恢复原 来迎角的趋势（图3—4—22b）。如果飞机焦点位于飞机重心 之前，飞机就没有迎角稳定性，到了当飞机受扰动迎角增大时， 飞机附加升力对飞机重心形成上仰的力矩，迫使迎角更加增大。 而当飞机受扰动而迎角减小时，飞机附加升力对重心形成下俯 的力矩，迫使迎角更加减小。 如果飞机焦点位置与重心位置重合，则当飞机受扰动以致 迎角发生变化时，其附加升力正好作用于飞机重心上，对重心 形成的力矩等于零。飞机既不自动恢复原来迎角，也不更加偏 离原来迎角。这时处于中和稳定情况。
飞行操纵品质—飞机纵向稳定性
1 俯仰阻尼力矩
具有足够的纵向静稳定力矩只能使飞机具有自动 返回原飞行姿态的运动趋势, 并不能保证飞机最终 能恢复到原有的飞行姿态。 要做到这一点，还必须使飞机在恢 复原有飞行姿 态的俯仰摆动中受到足够的 俯仰阻尼力矩，使飞 机的俯仰摆动逐渐减弱直至停止。
最主要
当飞机在俯仰摆动中抬头时，重心前各处的迎角减小，产 生的升力增量向下作用；重心后各处的迎角增大，产生的 升力增量向上作用，这样分布的升力增量对飞机重心形成 的力矩是低头力矩
焦点
重心
影响飞机实用重心的位置的因素：
• 货物的装载情况 • 乘客的位置 • 燃油的数量及消耗情况 • 飞机的构型等等
当焦点位置不变时， 飞机实用重心前移，飞机的纵向静稳定性增大； 飞机实用重心后移，飞机的纵向静稳定性减小。
影响飞机焦点位置的因素
• 飞行马赫数： 亚声速阶段：Ma<Ma临界，大约为25% 超声速阶段：焦点后移到50%并保持不变 速度增加，纵向静稳定性增加，操纵性变差
2 纵向扰动运动的模态及其特征
定常直线飞行的飞机受到扰动后，在回到原来平衡姿态过程 中产生的扰动运动可以简化看成是由两种典型周期性运动模 态叠加而成： • 一种是周期很短、衰减很快的短周期模态 • 一种是周期长、衰减很慢的长周期模态
爬升
俯冲
速度不变
短周期模态：主要发生在干扰消失后的最初阶段。飞机的 扰动运动主要是飞机绕重心的摆动过程，表现为迎角和俯 仰角速度周期性迅速变化，而飞行速度则基本上保持不变。 基本上在几秒中内即可恢复。
不同用途的飞机具有不同的要求，对于民用飞机来说， 这个距离大约为平均空气动力弦长的10-15%。
水平尾翼不但具有保证飞机在不同速度下进行定 常直线飞行的纵向平衡作用，而且具有为飞机提 供必要的纵向静稳定的作用。
简要说明配载平衡对飞行安全的影响
配载平衡是指飞机在飞行过程中重心的位置，良好的配载平衡对飞行安全至关重要。
下面将从以下几个方面来详细说明配载平衡对飞行安全的影响：一、飞机的稳定性1. 飞机的配载平衡对于其稳定性有着直接的影响。
当飞机的重心位置合适时，飞行员更容易控制飞机，避免出现不稳定的情况。
相反，当飞机的配载平衡不合适时，可能导致飞机在飞行过程中出现不稳定甚至失控的情况，极大地影响了飞行安全。
2. 良好的配载平衡还可以使得飞机在起飞、爬升、巡航、下降和着陆等不同飞行阶段保持较好的稳定性，避免了飞机在不同飞行阶段出现姿态调整困难或者废动作的问题，提高了飞行安全性。
二、燃油消耗和飞行性能1. 飞机的燃油消耗和飞行性能与配载平衡密切相关。
当飞机的配载平衡合理时，飞行员可以更好地控制飞机的飞行姿态，避免了额外的燃油消耗，也使得飞机的飞行性能得到了有效的保障。
反之，当飞机的重心位置偏移，可能导致飞机的飞行性能下降，增加了飞机的飞行风险。
2. 特别是在长时间航班中，良好的配载平衡可以使得飞机的燃油消耗更加经济，同时保证了飞机的飞行性能和安全运行。
三、飞机结构和材料的受力1. 配载平衡对飞机结构和材料的受力也有着重要的影响。
当飞机的配载平衡合理时，飞机的各个部件受力均衡，减少了飞机机身及飞行控制系统的压力，延长了飞机的使用寿命，保证了飞行的安全性。
2. 相反，当飞机的重心位置偏移时，可能导致飞机的部分结构或材料受到严重的压力，增加了飞机发生意外的可能性，对飞行安全造成了威胁。
四、气动性能1. 配载平衡对飞机的气动性能也有着直接的影响。
恰当的配载平衡可以使得飞机在飞行中保持良好的气动特性，减小了飞机遭遇气流干扰的概率，提高了飞机的抗气流能力，增强了飞行的安全性。
2. 相反，不合理的配载平衡可能导致飞机在飞行中受到气流的干扰，降低了飞机的抗气流能力，增加了飞机的飞行风险。
良好的配载平衡对于飞机的飞行安全具有不可忽视的重要性。
它直接影响了飞机的稳定性、燃油消耗和飞行性能、飞机结构和材料的受力以及气动性能等方面。
飞机的稳定
飞机的稳定稳定的概念：物体的稳定是指当物体处于平衡状态时，受到微小的扰动而偏离了原来的平衡状态，在扰动消失后能自动恢复到原来的平衡状态的特性。
飞机的稳定性：飞机的稳定性是飞机设计中衡量飞行品质的一个重要参数。
如果飞机受到扰动之后，在驾驶员不进行任何操纵的情况下能够回到受扰动前的原始状态，则称飞机是稳定的，反之则称飞机是不稳定的。
飞机的稳定包括纵向稳定、方向稳定和侧向稳定。
飞机绕横轴（z 轴）的稳定叫纵向稳定，它反映了飞机的俯仰稳定特性。
飞机主要靠水平尾翼和机翼来保证纵向稳定，而飞机的重心位置对飞机的纵向稳定有很大影响。
当飞机受到纵向扰动后，飞机的迎角改变，水平尾翼和机翼所产生的附加力对重心均形成恢复力矩。
可见，飞机的重心位置对飞机的纵向稳定有很大影响。
重心越靠后，所产生的恢复力矩就越小，即稳定性就越差，甚至有可能变为不稳定的。
飞机绕立轴（y 轴）的稳定叫方向稳定，也叫航向稳定。
飞机主要靠垂直尾翼来保证其方向稳定。
飞机的侧面迎风面积、机翼后掠角、发动机短舱等对飞机的方向稳定也有一定的影响。
当飞机受到方向扰动发生偏航后，气流与垂直尾翼之间就有了夹角，使垂直尾翼上产生附加侧向力，相对于重心形成方向稳定力矩。
飞机绕纵轴（x轴）的稳定叫侧向稳定，它反映了飞机的滚转稳定特性。
飞机的操纵飞机的操纵与操纵性：飞机的操纵是指驾驶员通过飞机的操纵机构来改变飞机的飞行状态。
飞机的操纵性则指的是飞机对操纵的反应特性，又可以称为飞机的操纵品质。
飞机操纵的实现：飞机的操纵主要是通过驾驶杆和脚蹬等操纵机构偏转飞机的三个主操纵面——升降舵、方向舵和副翼来实现的。
飞机的操纵包括俯仰操纵、方向操纵和侧向操纵。
飞机稳定性
(四)飞行M数和飞行高度对飞机纵向稳定性的影响 1、飞行M数对飞机纵向稳定性的影响。图3—4—23表示 歼—6飞机焦点位置随飞行M数的变化情况，从图中可以看出， 飞行M数在0.9以前，飞机焦点位置比较靠前，飞行M数超过0.9 以后，随着M数的增大，飞机焦点位置显著后移，纵向稳定性大 大增强，当M数超过1.02以后，飞机焦点位置又稍向前移，但同 M数小于0.9的情况相比，焦点位置仍然比较靠后, 纵向稳定性还 是相当强的。 飞机焦点位置变化的原因为：低速飞行中，当飞机受到扰 动使迎角增大时，机翼上表面吸力增大的地方，主要位于机翼前 段，所以飞机焦点位置比较靠前，但在大M数飞行中，迎角增大 后，同迎角未增大前的气流情况比较起来，机翼上表面的气流速 度更加加快，吸力更为增大。吸力增大地方主要位于局部激波前 的局部超音速区内，也就是机翼的中、后段，所以飞机焦点位置 比较靠后，随着飞行M数的增大，机翼表面的局部超音速区不断 向后扩展，所以飞机焦点位置也随之后移。
飞行M数超过1.02以后，飞机焦点稍向前移，可以 这样解释：如图3—4—24，后掠机翼的刚性轴同翼根 切面夹有一定的后掠角，机翼升力通常作用在刚性轴 的后面，它除了迫使机翼向上弯曲外，还迫使机翼前 缘向下扭转，减小迎角，离翼根越远的翼切面，扭转 角越大，迎角减小也越多，于是，在飞机受扰动而增 大迎角时，翼根部分的迎角比翼尖部分的迎角增加得 多一些，其附加升力也就大一些。由于歼—6飞机采用 大后掠角机翼，翼根部分的附加升力大，相当于机翼 前部的附加升力大。这样，整个机翼附加升力的作用 点前移，因而导致飞机焦点稍向前移。
飞机焦点位于飞机重心之后，飞机具有迎角稳定性，因为 当飞机受扰动而迎角增大时，飞机附加升力 Y飞机 对飞机重心 形成下俯的恢复力矩，使飞机具有自动恢复原来迎角的趋势 （图3—4—22a）。而当飞机受到扰动而迎角减小时，飞机附 加升力对飞机重心形成上仰的恢复力矩，也使飞机具有恢复原 来迎角的趋势（图3—4—22b）。如果飞机焦点位于飞机重心 之前，飞机就没有迎角稳定性，到了当飞机受扰动迎角增大时， 飞机附加升力对飞机重心形成上仰的力矩，迫使迎角更加增大。 而当飞机受扰动而迎角减小时，飞机附加升力对重心形成下俯 的力矩，迫使迎角更加减小。 如果飞机焦点位置与重心位置重合，则当飞机受扰动以致 迎角发生变化时，其附加升力正好作用于飞机重心上，对重心 形成的力矩等于零。飞机既不自动恢复原来迎角，也不更加偏 离原来迎角。这时处于中和稳定情况。
飞机的稳定性
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③ 俯仰稳定性的判别
俯仰力矩系数： 俯仰力矩系数：
mZ =
MZ 1 ρV 2 ⋅ S ⋅ cMAC 2
俯仰力矩系数曲线： 俯仰力矩系数曲线：
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① 主要方向稳定力矩的产生
方向稳定力矩主要是在飞机出现侧滑时由垂尾产生的。 方向稳定力矩主要是在飞机出现侧滑时由垂尾产生的。 侧滑时由垂尾产生的
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负升力
较小正迎角
零升力 正升力
较大正迎角
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●平尾产生俯仰稳定力矩 平尾产生俯仰稳定力矩
俯仰稳 定力矩 平尾附 加升力
扰动运动消失 迎角恢复原值
瞬间受扰 机头上抬
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4094.飞机的焦点位于飞机重心之后越远， 飞机的焦点位于飞机重心之后越远， 飞机的焦点位于飞机重心之后越远 飞机的纵向稳定性 A.越强 越强 B.越弱 越弱 C.与之没有关系 与之没有关系
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一级飞行品质的角速度标准
一级飞行品质的角速度标准一、稳定性一级飞行品质的角速度标准在稳定性方面要求很高。
为了确保飞行的安全和舒适，飞机在空中的角速度必须保持在一定的范围内。
这涉及到飞机的姿态变化速度和范围，以及角速度变化的速度和范围。
如果飞机的角速度超出了规定的范围，飞行员需要迅速采取措施来调整飞机的姿态和高度，以保持飞行的稳定性。
二、操控性一级飞行品质的角速度标准在操控性方面也有着严格的要求。
飞机的操控性是指飞行员通过控制飞机的舵面和发动机等部件，使飞机按照预定路线飞行的能力。
角速度标准要求飞机的操控响应速度快，而且响应过程要平滑，不能有过多的振动和摇晃。
这有助于提高飞行的精度和可靠性，使飞行员能够更好地掌控飞机，完成各项飞行任务。
三、安全性一级飞行品质的角速度标准在安全性方面是最重要的。
飞机的安全性要求角速度变化不能过于急剧，以免对飞机结构和乘客造成过大的压力和冲击。
同时，角速度的变化也不能过于频繁，以免影响乘客的舒适度。
为了确保飞机的安全性，飞行员需要密切关注飞机的角速度变化，及时采取措施进行调节，避免出现不安全的情况。
四、经济性一级飞行品质的角速度标准在考虑安全性和操控性的同时，也需要考虑经济性。
飞机的经济性是指飞机在保证安全性和操控性的前提下，尽可能地降低能源消耗和减少维修费用。
经济性的要求促使飞行员在飞行过程中合理控制飞机的角速度，避免不必要的能源浪费和维护成本增加。
同时，经济性的考虑也有助于降低飞机的运行成本，提高航空公司的经济效益。
总之，一级飞行品质的角速度标准是确保飞行安全、稳定、经济的重要指标。
飞行员需要严格遵守这些标准，确保飞机在空中的运行稳定可靠，同时尽可能地降低运行成本和维护费用。
这不仅有助于提高航空公司的经济效益，也有助于保障乘客的生命安全和舒适度。
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一,飞机的纵向稳定性 二,飞机的横向稳定性 三,飞机的方向稳定性 四,飞机的横侧稳定性及其飘摆 五,影响飞机稳定性的因素
班级:电子 班 班级:电子D班 姓名: 姓名:吴凌翔 学号: 学号:091143428
一,飞机的纵向稳定性
(一)飞机的迎角稳定性 一 飞机的迎角稳定性 飞机的迎角稳定性——迎角恢复力矩的 迎角恢复力矩的 产生 (二)俯仰阻转力矩的产生 二 俯仰阻转力矩的产生 (三)速度稳定性 (四)飞行 数和飞行高度对飞机纵向稳定性 飞行M数和飞行高度对飞机纵向稳定性 四 飞行 的影响
飞机焦点位于飞机重心之后,飞机具有迎角稳定性, 飞机焦点位于飞机重心之后,飞机具有迎角稳定性,因为 当飞机受扰动而迎角增大时, 当飞机受扰动而迎角增大时,飞机附加升力 Y飞机 对飞机重心 形成下俯的恢复力矩, 形成下俯的恢复力矩,使飞机具有自动恢复原来迎角的趋势 ).而当飞机受到扰动而迎角减小时 (图3—4—22a).而当飞机受到扰动而迎角减小时,飞机附 ).而当飞机受到扰动而迎角减小时, 加升力对飞机重心形成上仰的恢复力矩, 加升力对飞机重心形成上仰的恢复力矩,也使飞机具有恢复原 来迎角的趋势(图3—4—22b).如果飞机焦点位于飞机重心 来迎角的趋势( ).如果飞机焦点位于飞机重心 ). 之前,飞机就没有迎角稳定性,到了当飞机受扰动迎角增大时, 之前,飞机就没有迎角稳定性,到了当飞机受扰动迎角增大时, 飞机附加升力对飞机重心形成上仰的力矩,迫使迎角更加增大. 飞机附加升力对飞机重心形成上仰的力矩,迫使迎角更加增大. 而当飞机受扰动而迎角减小时, 而当飞机受扰动而迎角减小时,飞机附加升力对重心形成下俯 的力矩,迫使迎角更加减小. 的力矩,迫使迎角更加减小. 如果飞机焦点位置与重心位置重合, 如果飞机焦点位置与重心位置重合,则当飞机受扰动以致 迎角发生变化时,其附加升力正好作用于飞机重心上, 迎角发生变化时,其附加升力正好作用于飞机重心上,对重心 形成的力矩等于零.飞机既不自动恢复原来迎角, 形成的力矩等于零.飞机既不自动恢复原来迎角,也不更加偏 离原来迎角.这时处于中和稳定情况. 离原来迎角.这时处于中和稳定情况.
(三)速度稳定性
在直线飞行中,当飞机受微小扰动以致速度发生变化时, 在直线飞行中,当飞机受微小扰动以致速度发生变化时, 在扰动消失后,如何趋向于恢复原来速度, 在扰动消失后,如何趋向于恢复原来速度,飞机即具有速度稳定 性.反之,飞机就没有速度稳定性. 反之,飞机就没有速度稳定性. 例如:飞机原来处于纵向平衡状态,当受扰动而使 例如:飞机原来处于纵向平衡状态,当受扰动而使飞行速 度增大时,由于具有迎角稳定性,竭力保持原来迎角不变, 度增大时,由于具有迎角稳定性,竭力保持原来迎角不变,所以 飞行速度增大会使升力增大,而引起飞机运动轨迹向上弯曲, ,飞行速度增大会使升力增大,而引起飞机运动轨迹向上弯曲, 以至飞机转入上升, 以至飞机转入上升,飞机重力平行于飞行方向的分力将起阻力作 力图恢复飞机原来的飞行速度. 用,力图恢复飞机原来的飞行速度. 反之,飞机受扰动以致飞行速度减小时,会引起升力降低, 反之,飞机受扰动以致飞行速度减小时,会引起升力降低, 运动轨迹向下弯曲,飞机仍力图恢复原有的飞行速度. 运动轨迹向下弯曲,飞机仍力图恢复原有的飞行速度. 飞机具有速度稳定性的条件是:飞行速度增大时,升力增加, 飞机具有速度稳定性的条件是:飞行速度增大时,升力增加, 飞行速度减小时,升力降低. 飞行速度减小时,升力降低. 一般说来,在亚音速范围内飞行, 一般说来,在亚音速范围内飞行,只要飞机具有迎角稳定 飞机也就具有速度稳定性.在跨音速范围内飞行, 性,飞机也就具有速度稳定性.在跨音速范围内飞行,由于空气 压缩性的影响,飞机有可能丧失速度稳定性. 压缩性的影响,飞机有可能丧失速度稳定性.
2,飞行高度对飞机纵向稳定性的影响. ,飞行高度对飞机纵向稳定性的影响. 高度升高,空气密度减小,如果保持表速不变, 高度升高,空气密度减小,如果保持表速不变, 真速要增大,真速增大,飞机俯仰转动时, 真速要增大,真速增大,飞机俯仰转动时,水平尾翼迎 角变化量减小(见 角变化量减小 见图3—4—25),因此,阻转力矩减小, ,因此,阻转力矩减小, 如果保持真速不变,动压就要减小,阻转力矩也要减小, 如果保持真速不变,动压就要减小,阻转力矩也要减小, 所以,随着高度增加,飞机受到扰动后, 所以,随着高度增加,飞机受到扰动后,飞机恢复到平 衡位置比较缓慢.但由于飞机具有俯仰恢复力矩. 衡位置比较缓慢.但由于飞机具有俯仰恢复力矩.只要 飞行员稳住杆,俯仰摆动仍会自动消失. 飞行员稳住杆,俯仰摆动仍会自动消失.如果飞行员在 这种情况下进行修正,则会使摆幅越修越大, 这种情况下进行修正,则会使摆幅越修越大,这是因为 摆动周期短,修正时期不易掌握.例如飞行员在发现机 摆动周期短,修正时期不易掌握. 头上仰时,以向前顶杆来修正,由于摆动周期短, 头上仰时,以向前顶杆来修正,由于摆动周期短,当向 前顶杆时,飞机已开始下俯,所以要增加其下俯趋势, 前顶杆时,飞机已开始下俯,所以要增加其下俯趋势, 反之亦然.这就是高空飞行时, 反之亦然.这就是高空飞行时,飞机容易产生俯仰飘摆 (也叫做纵向飘摆 的道理. 也叫做纵向飘摆)的道理 也叫做纵向飘摆 的道理.
飞行M数超过 以后, 飞行 数超过1.02以后,飞机焦点稍向前移,可以 数超过 以后 飞机焦点稍向前移, 这样解释: 这样解释:如图3—4—24,后掠机翼的刚性轴同翼根 , 切面夹有一定的后掠角, 切面夹有一定的后掠角,机翼升力通常作用在刚性轴 的后面,它除了迫使机翼向上弯曲外, 的后面,它除了迫使机翼向上弯曲外,还迫使机翼前 缘向下扭转,减小迎角,离翼根越远的翼切面, 缘向下扭转,减小迎角,离翼根越远的翼切面,扭转 角越大,迎角减小也越多,于是, 角越大,迎角减小也越多,于是,在飞机受扰动而增 大迎角时, 大迎角时,翼根部分的迎角比翼尖部分的迎角增加得 多一些,其附加升力也就大一些.由于歼—6飞机采用 多一些,其附加升力也就大一些.由于歼 飞机采用 大后掠角机翼,翼根部分的附加升力大, 大后掠角机翼,翼根部分的附加升力大,相当于机翼 前部的附加升力大.这样, 前部的附加升力大.这样,整个机翼附加升力的作用 点前移,因而导致飞机焦点稍向前移. 点前移,因而导致飞机焦点稍向前移.
(一)飞机的迎角稳定性 一 飞机的迎角稳定性 飞机的迎角稳定性——迎角恢复力矩的产生 迎角恢复力矩的产生
影响飞机的稳定性因素有很多,几乎每一个大部件如机翼, 影响飞机的稳定性因素有很多,几乎每一个大部件如机翼, 机身,尾翼都有影响,这里我们只介绍那些主要的因素. 机身,尾翼都有影响,这里我们只介绍那些主要的因素.影响飞 机纵向稳定性的主要因素是飞机的水平尾翼和飞机的重心, 机纵向稳定性的主要因素是飞机的水平尾翼和飞机的重心,焦点 位置.在设计飞机时,首先要妥善安排重心的位置, 位置.在设计飞机时,首先要妥善安排重心的位置,使它能保证 飞机的纵向稳定.水平尾翼对飞机纵向稳定性也很重要. 飞机的纵向稳定.水平尾翼对飞机纵向稳定性也很重要. 如图3—4—19所示,飞机先以一定的迎角作稳定的飞行, 所示, 如图 所示 飞机先以一定的迎角作稳定的飞行, 倘若一阵风从下吹向机头使飞机迎角增大,飞机抬头, 倘若一阵风从下吹向机头使飞机迎角增大,飞机抬头,阵风跟着 就消失.由于惯性的作用,飞机仍要沿原来的方向前行一段路. 就消失.由于惯性的作用,飞机仍要沿原来的方向前行一段路. 这时水平尾翼的迎角也跟着增大.于是, 这时水平尾翼的迎角也跟着增大.于是,水平尾翼产生向上的附 对飞机重心形成附加的下俯的恢复力矩, 加升力 Y尾 ,对飞机重心形成附加的下俯的恢复力矩,使飞机 有自动恢复原来迎角的趋势.同理, 有自动恢复原来迎角的趋势.同理,当飞机受扰动而减小迎角时 产生向下的附加升力,对重心形成上仰恢复力矩, 产生向下的附加升力,对重心形成上仰恢复力矩,也使飞机具有 自动恢复原来迎角的趋势. 自动恢复原来迎角的趋势.
图 3—4— 水平尾翼产生俯仰恢复力矩的情形
(二)俯仰阻转力矩的产生 二 俯仰阻转力矩的产生
飞机俯仰阻转力矩主要是由水平尾翼产生的. 飞机俯仰阻转力矩主要是由水平尾翼产生的.如图3—4—20 所示, 当机头向上转动时,水平尾翼向下运动,这时, 所示 当机头向上转动时,水平尾翼向下运动,这时,流向水平 等于水平尾翼迎面气流速度C和水平尾 尾翼的实际气流速度 C 尾 等于水平尾翼迎面气流速度 和水平尾 翼向下运动所引起向上的相对气 的合速度.因此, 翼向下运动所引起向上的相对气流速度 C 的合速度.因此,水 平尾翼迎角增大,于是, 平尾翼迎角增大,于是,在水平尾翼上产生正的附加力 Y尾 , 对飞机重心形成阻转力矩,阻止机头向上摆动.同理, 对飞机重心形成阻转力矩,阻止机头向上摆动.同理,当机头向 下摆动时,水平尾翼向上运动, 下摆动时,水平尾翼向上运动,在水平尾翼上产生负的附加升力 对飞机重心形成阻转力矩,阻止机头向下摆动. 对飞机重心形成阻转力矩,阻止机头向下摆动. 飞机俯仰恢复力矩,使机头上下摆动,在摆动的过程中形 飞机俯仰恢复力矩,使机头上下摆动, 成俯仰阻转力矩;迫使飞机的上下摆动逐渐减弱乃至消失. 成俯仰阻转力矩;迫使飞机的上下摆动逐渐减弱乃至消失. 实际上,当飞机受扰动以致迎角变化时, 实际上,当飞机受扰动以致迎角变化时,不仅水平尾翼迎 角随之变化产生附加升力,而且机身, 角随之变化产生附加升力,而且机身,机翼等部分的迎角也要发 生变化,同样产生附加升力(见 生变化,同样产生附加升力 见图3—4—21),研究飞机有没有迎 , 角稳定性,就要综合起来看飞机各部分的附加升力的总和, 角稳定性,就要综合起来看飞机各部分的附加升力的总和,即飞 的作用点(飞机焦点 飞机焦点)是在飞机重心之后还是在 机附加升力 Y飞机 的作用点 飞机焦点 是在飞机重心之后还是在 飞机重心之前而定. 飞机重心之前而定.
(四)飞行 数和飞行高度对飞机纵向稳定性的影响 四 飞行 飞行M数和飞行高度对飞机纵向稳定性的影响 1,飞行M数对飞机纵向稳定性的影响.图3—4—23表示 ,飞行 数对飞机纵向稳定性的影响. 表示 数对飞机纵向稳定性的影响 飞机焦点位置随飞行M数的变化情况 歼—6飞机焦点位置随飞行 数的变化情况,从图中可以看出, 飞机焦点位置随飞行 数的变化情况,从图中可以看出, 飞行M数在 以前,飞机焦点位置比较靠前,飞行M数超过 飞行 数在0.9以前,飞机焦点位置比较靠前,飞行 数超过0.9 数在 以前 数超过 以后,随着M数的增大 飞机焦点位置显著后移, 数的增大, 以后,随着 数的增大,飞机焦点位置显著后移,纵向稳定性大 大增强, 数超过1.02以后,飞机焦点位置又稍向前移,但同 以后, 大增强,当M数超过 数超过 以后 飞机焦点位置又稍向前移, M数小于 的情况相比,焦点位置仍然比较靠后 纵向稳定性还 数小于0.9的情况相比 数小于 的情况相比,焦点位置仍然比较靠后, 是相当强的. 是相当强的. 飞机焦点位置变化的原因为 低速飞行中, 飞机焦点位置变化的原因为:低速飞行中,当飞机受到扰 使迎角增大时,机翼上表面吸力增大的地方, 动使迎角增大时,机翼上表面吸力增大的地方,主要位于机翼前 所以飞机焦点位置比较靠前,但在大M数飞行中 数飞行中, 段,所以飞机焦点位置比较靠前,但在大 数飞行中,迎角增大 同迎角未增大前的气流情况比较起来, 后,同迎角未增大前的气流情况比较起来,机翼上表面的气流速 度更加加快,吸力更为增大.吸力增大地方主要位于局部激波前 度更加加快,吸力更为增大. 的局部超音速区内,也就是机翼的中,后段, 的局部超音速区内,也就是机翼的中,后段,所以飞机焦点位置 比较靠后,随着飞行M数的增大 数的增大, 比较靠后,随着飞行 数的增大,机翼表面的局部超音速区不断 向后扩展,所以飞机焦点位置也随之后移. 向后扩展,所以飞机焦点位置也随之后移.