飞行动力学习题课(二)2014分解
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飞行动力学习题课(二)
Flight Dynamics
第七章知识要点
1、几个特征点：质心、压心、焦点（中性点）、 握杆机动点的定义及其位置关系； 2、静稳定性定义：定速静稳定性、速度静稳定性、 定载静稳定性 3、零升力矩的含义及飞机配平飞行的二个条件； 4、静操纵性的概念、正操纵与反操纵； 5、配平对飞机升力特性的影响； 平衡升降舵偏角随升力系数（迎角） 飞行速度的变化规律； 6、定常拉升时飞机的平衡特性及平衡舵偏角的变化规律。
8.4试推导因非对称装载在飞行器上作用有不 对称滚转力矩 L 时，为保持定直飞行所需要 的副翼、方向舵偏角的表达式(设 Cn 可忽略)。
a
C C r r L sin 0 L L a a L r r L 0 N N r r 0 C C C sin 0 c c r r L 写成无因次形式： Cl Cl a a Cl r r ClL 0 Cn Cn r r 0
得： r
Cn Cn r
Flight Dynamics
7.1 何谓飞行器全机焦点？分析影响焦 点位置的主要因素。
全机焦点为迎角变化时全机升力增量的作用点，在 焦点处当迎角变化时，气动力对该点的力矩不变。 全机焦点取决于翼身组合体的焦点位置和平尾所引 起的焦点后移量，因此影响焦点位置的因素有飞机 的气动布局。另外 Ma 影响焦点的位置，亚音速时 Ma 增大，全机焦点变化不大；跨音速全机焦点迅 速后移；超音速机翼焦点变化不大，但是机翼引起 的下洗减小，使平尾引起的焦点后移显著增加。
dCm Cm M a Cm ( )nn 1 dCL CL 2CL M a
跨音速区全机焦点迅速后移
dCwk.baidu.com C m )nn 1 0 为大的负值，使 ( dCL M a
Flight Dynamics
7.4 在风洞中测得某机纵向力矩参数与迎角成线性关系， 且测得α1=4°时，Cm1=0.005; α2=6°时，Cm2=0.025。已知 CLα=3.5 1/rad，试确定该机的静稳定导数 Cm CL 。又如只 改变飞机的质心位置，测得α3=4°时，Cm3=0.025。试求质 心的相对移动量。
速度均发生变化，但二者的变化满足 nn 1 的约束。 即研究飞机作定直水平飞行时，受到瞬态扰动，飞机 有无恢复原平衡状态的趋势，称之为定载静稳定性。
Flight Dynamics
7.3 说明飞行器在跨声速区飞行时出现 “自动俯冲”现象的物理原因。
在跨音速区，出现自动俯冲现象主要原因是由于 空气压缩性使全机焦点迅速后移，产生低头力矩， 使得飞机失去了定载静稳定性。
方向舵固定在中立位置时，通常情况飞机左右完
0 时不产生偏航力矩，因此 Cn ~ 曲 全对称，
线常通过原点。
0 时产生正的偏航力矩； 飞机航向静稳定时， 0 时产生负的偏航力矩，因飞机左右完全对称，
因此有 Cn ( ) Cn ( ) ，即呈反对称变化。
Flight Dynamics
Flight Dynamics
7.2 纵向定速静稳定性和定载静稳定性
定速静稳定性（迎角静稳定性）：给定速度和升降
舵偏角，飞机在某一平衡状态，受瞬时扰动，Δα增加 ，能够产生小于0的恢复力矩ΔM，趋于减小Δα 。具 有恢复到原平衡状态的趋势。称飞机在原平衡状态是 定速静稳定的。
定载静稳定性：飞机受扰动后，会引起迎角和飞行
偏转方向舵时，若 r 0
Cn
r 0
Flight Dynamics
8.2 何谓飞行器的航向静稳定性和横向静稳 定性？影响横航向静稳定性的主要因素是什 么？
航向静稳定性：飞机在平衡状态下受到外界非对称 瞬时扰动，产生小的侧滑Δβ>0，则飞机产生右偏航 力矩，使飞机机头向右偏，以减小Δβ的趋势，称飞 机在原平衡状态具有航向静稳定性。否则，则为航 向静不稳定。 主 机身作用：航向静不稳定部件 要 影 响 因 素
焦点位置、升力曲线 Flight Dynamics
Cm Cm Cm 0 CL Cm 0 CL ( xcg xac ) CL
Cm CL xcg
xcg
CL
Cm 0
x
' cg
xcg
xac
来流与机体X轴的夹角
CL CL0 CL CL CL
Flight Dynamics
横向静稳定性：飞机在平衡状态下受到外界非对 称瞬时扰动，产生小的左倾斜Δϕ<0，升力和重力 的合力作用使飞机向左侧滑，Δβ<0，飞机产生右 滚力矩，具有减小Δϕ，使飞机保持机翼水平的趋 势，称飞机在原平衡状态具有横向静稳定性。否 则，为横向静不稳定。 主 要 影 机翼后掠作用:产生横向和航向静稳定作用 响 机翼上反作用:机翼上反产生横向和航向静稳定作用 因 翼身干扰:翼身干扰对横航向静稳定性有影响；上单翼 素 飞机一般不采用上反角。 Flight Dynamics
（1） Cm
Cm1 Cm 2 0.005 0.025 0.573(1/ rad ) 1 2 (4 6) / 57.3
静不稳定！
Cm Cm 0.573 0.16325 CL CL 3.51
（2） 重心移动后
变化的量： 不变的量：
Cm
Cm C L
定义： 来流与零升力线的夹角 Flight Dynamics
第八章知识要点
横航向静稳定性定义 飞机构形和飞行状态对飞机横航向静稳定性的 影响规律 方向舵和副翼的操纵定义 定直侧滑飞行的平衡 侧风着陆的平衡 不对称推力的平衡
Flight Dynamics
8.1方向舵固定在中立位置时，Cn ~ 曲线为 什么常通过原点，呈反对称变化？偏转方向 舵时，如在气动力线形变化范围，则曲线如 何变化？
Flight Dynamics
第七章知识要点
1、几个特征点：质心、压心、焦点（中性点）、 握杆机动点的定义及其位置关系； 2、静稳定性定义：定速静稳定性、速度静稳定性、 定载静稳定性 3、零升力矩的含义及飞机配平飞行的二个条件； 4、静操纵性的概念、正操纵与反操纵； 5、配平对飞机升力特性的影响； 平衡升降舵偏角随升力系数（迎角） 飞行速度的变化规律； 6、定常拉升时飞机的平衡特性及平衡舵偏角的变化规律。
8.4试推导因非对称装载在飞行器上作用有不 对称滚转力矩 L 时，为保持定直飞行所需要 的副翼、方向舵偏角的表达式(设 Cn 可忽略)。
a
C C r r L sin 0 L L a a L r r L 0 N N r r 0 C C C sin 0 c c r r L 写成无因次形式： Cl Cl a a Cl r r ClL 0 Cn Cn r r 0
得： r
Cn Cn r
Flight Dynamics
7.1 何谓飞行器全机焦点？分析影响焦 点位置的主要因素。
全机焦点为迎角变化时全机升力增量的作用点，在 焦点处当迎角变化时，气动力对该点的力矩不变。 全机焦点取决于翼身组合体的焦点位置和平尾所引 起的焦点后移量，因此影响焦点位置的因素有飞机 的气动布局。另外 Ma 影响焦点的位置，亚音速时 Ma 增大，全机焦点变化不大；跨音速全机焦点迅 速后移；超音速机翼焦点变化不大，但是机翼引起 的下洗减小，使平尾引起的焦点后移显著增加。
dCm Cm M a Cm ( )nn 1 dCL CL 2CL M a
跨音速区全机焦点迅速后移
dCwk.baidu.com C m )nn 1 0 为大的负值，使 ( dCL M a
Flight Dynamics
7.4 在风洞中测得某机纵向力矩参数与迎角成线性关系， 且测得α1=4°时，Cm1=0.005; α2=6°时，Cm2=0.025。已知 CLα=3.5 1/rad，试确定该机的静稳定导数 Cm CL 。又如只 改变飞机的质心位置，测得α3=4°时，Cm3=0.025。试求质 心的相对移动量。
速度均发生变化，但二者的变化满足 nn 1 的约束。 即研究飞机作定直水平飞行时，受到瞬态扰动，飞机 有无恢复原平衡状态的趋势，称之为定载静稳定性。
Flight Dynamics
7.3 说明飞行器在跨声速区飞行时出现 “自动俯冲”现象的物理原因。
在跨音速区，出现自动俯冲现象主要原因是由于 空气压缩性使全机焦点迅速后移，产生低头力矩， 使得飞机失去了定载静稳定性。
方向舵固定在中立位置时，通常情况飞机左右完
0 时不产生偏航力矩，因此 Cn ~ 曲 全对称，
线常通过原点。
0 时产生正的偏航力矩； 飞机航向静稳定时， 0 时产生负的偏航力矩，因飞机左右完全对称，
因此有 Cn ( ) Cn ( ) ，即呈反对称变化。
Flight Dynamics
Flight Dynamics
7.2 纵向定速静稳定性和定载静稳定性
定速静稳定性（迎角静稳定性）：给定速度和升降
舵偏角，飞机在某一平衡状态，受瞬时扰动，Δα增加 ，能够产生小于0的恢复力矩ΔM，趋于减小Δα 。具 有恢复到原平衡状态的趋势。称飞机在原平衡状态是 定速静稳定的。
定载静稳定性：飞机受扰动后，会引起迎角和飞行
偏转方向舵时，若 r 0
Cn
r 0
Flight Dynamics
8.2 何谓飞行器的航向静稳定性和横向静稳 定性？影响横航向静稳定性的主要因素是什 么？
航向静稳定性：飞机在平衡状态下受到外界非对称 瞬时扰动，产生小的侧滑Δβ>0，则飞机产生右偏航 力矩，使飞机机头向右偏，以减小Δβ的趋势，称飞 机在原平衡状态具有航向静稳定性。否则，则为航 向静不稳定。 主 机身作用：航向静不稳定部件 要 影 响 因 素
焦点位置、升力曲线 Flight Dynamics
Cm Cm Cm 0 CL Cm 0 CL ( xcg xac ) CL
Cm CL xcg
xcg
CL
Cm 0
x
' cg
xcg
xac
来流与机体X轴的夹角
CL CL0 CL CL CL
Flight Dynamics
横向静稳定性：飞机在平衡状态下受到外界非对 称瞬时扰动，产生小的左倾斜Δϕ<0，升力和重力 的合力作用使飞机向左侧滑，Δβ<0，飞机产生右 滚力矩，具有减小Δϕ，使飞机保持机翼水平的趋 势，称飞机在原平衡状态具有横向静稳定性。否 则，为横向静不稳定。 主 要 影 机翼后掠作用:产生横向和航向静稳定作用 响 机翼上反作用:机翼上反产生横向和航向静稳定作用 因 翼身干扰:翼身干扰对横航向静稳定性有影响；上单翼 素 飞机一般不采用上反角。 Flight Dynamics
（1） Cm
Cm1 Cm 2 0.005 0.025 0.573(1/ rad ) 1 2 (4 6) / 57.3
静不稳定！
Cm Cm 0.573 0.16325 CL CL 3.51
（2） 重心移动后
变化的量： 不变的量：
Cm
Cm C L
定义： 来流与零升力线的夹角 Flight Dynamics
第八章知识要点
横航向静稳定性定义 飞机构形和飞行状态对飞机横航向静稳定性的 影响规律 方向舵和副翼的操纵定义 定直侧滑飞行的平衡 侧风着陆的平衡 不对称推力的平衡
Flight Dynamics
8.1方向舵固定在中立位置时，Cn ~ 曲线为 什么常通过原点，呈反对称变化？偏转方向 舵时，如在气动力线形变化范围，则曲线如 何变化？