飞机的稳定性能

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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？

飞行器的飞行性能与操纵性

飞行器的飞行性能与操纵性飞行器是一种能够在大气中飞行的设备或载具，它的飞行性能与操纵性对于其安全与效率至关重要。

本文将就飞行器的飞行性能与操纵性进行探讨。

一、飞行性能1. 稳定性飞行器的稳定性是指它在各种外界干扰下能够保持平稳飞行的能力。

稳定性包括静稳定性和动稳定性两个方面。

静稳定性是指飞行器在没有操作控制时，由于天然的设计和布局，能够自动保持稳定状态。

动稳定性是指在飞行器受到外界干扰时，其能够自动恢复平衡，保持稳定飞行状态。

2. 机动性机动性是指飞行器在飞行中的机动能力。

机动性包括转弯、攀升、下降等动作的灵活性和敏捷性。

飞行器的机动性与其结构、动力系统以及操纵系统密切相关。

提高飞行器的机动性可以增加其应对复杂环境的能力，确保安全飞行。

3. 飞行速度和巡航高度飞行速度和巡航高度是飞行器的两个重要性能指标。

飞行速度是指飞行器在一定时间内所飞行的距离。

飞行速度的快慢直接影响到飞行器的效率和时间成本。

同时，飞行速度的选择也由飞行器的设计目的和应用领域决定。

巡航高度是指飞行器在飞行中的平均高度，它对于飞行器的性能和性能表现有很大影响。

一般来说，较高的巡航高度可以使飞行器避开地面障碍物，减少气流干扰，提高飞行效率。

二、操纵性操纵性是指飞行器的操纵系统对驾驶员操作的敏感度和准确性。

1. 操纵系统设计操纵系统是飞行器的重要组成部分，它直接影响到驾驶员对飞行器的操纵。

一个好的操纵系统设计应该保证驾驶员能够通过简单的操纵手段精确控制飞行器的各项动作。

操纵系统的设计要考虑驾驶员的操作习惯、人体工程学原理以及飞行器的特点和性能，以提供直观、方便和稳定的操纵体验。

2. 飞行器的灵活性和响应性飞行器的灵活性和响应性是指飞行器对驾驶员操纵指令的响应速度和精确度。

灵活性是指飞行器在接收到操纵指令后，能够快速、准确地做出相应的动作。

响应性是指飞行器对驾驶员的操纵指令能够及时地作出反应。

提高飞行器的灵活性和响应性要求对飞行器的结构、动力系统和操纵系统进行优化设计和调整，以提升其操纵性能。

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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航空概论飞机的平衡安定性和操纵性

航空概论：飞机的平衡安定性和操纵性概述飞机的平衡安定性和操纵性是飞行器设计中最重要的问题之一。

正确的平衡和稳定性是确保飞机能够稳定飞行的关键，同时也保证了正确的操纵性，使飞机能够按照飞行员的意愿进行操作。

在本文中，我们将讨论什么是平衡和稳定性、如何设计一个平衡和稳定的飞机，以及如何操纵一个飞机。

飞机的平衡和稳定性飞机的重心和机翼的重心平衡是一架飞机在空中稳定飞行所需的基本条件之一。

为了保持平衡，飞机必须有一个正确的重心位置。

这个位置是在飞机中间的一个虚拟点，重力作用于这个点的位置使飞机保持平衡。

同时，飞机的机翼也有一个重心位置，这个重心位置是机翼所有部件的平均重心位置。

稳定性稳定性是指飞机在受到干扰之后能够自动回到原来的状态，从而保持飞行的状态。

稳定性是通过飞机的设计和材料选择来实现的。

飞机的稳定性可以分为静态稳定性和动态稳定性。

静态稳定性是指飞机在保持位置或姿态时的稳定性。

动态稳定性则指飞机对于干扰的快速反应能力。

设计一个平衡和稳定的飞机设计一个平衡和稳定的飞机需要考虑多个因素。

以下是一些参考：水平平衡设计者应该将水平平衡考虑在内，这样飞机才能在水平方向上保持平稳飞行。

水平平衡的几个主要元素包括下列部分：•重心：飞机的重心必须位于机翼重心的前方，这样才保证飞机保持稳定。

•机毂和发动机位置：机毂和发动机位置的不同会影响飞机的平衡。

•垂直尾翼：垂直尾翼能够帮助调整飞机的平衡。

垂直平衡设计者同样应该考虑垂直平衡的问题。

以下是设计者应该考虑的因素：•高度舵面：高度舵面能够帮助飞机在垂直方向上保持平稳飞行。

•垂直尾翼：与水平平衡类似，垂直尾翼也能够帮助调整飞机的平衡。

•重心：这里的重心是指沿着飞行器纵向的重量分布情况。

设计者必须考虑飞机的质心位置和操纵重心位置之间的关系。

机翼的大小和形状机翼的大小和形状会影响飞机的稳定性。

机翼面积越大，飞机的稳定性就越好，但是机翼越大，飞机的重量也会增加，从而影响飞机的性能。

飞机纵向稳定性课件

防止失速
纵向稳定性好的飞机在遇到气流扰动时能够更快地恢复原有飞行姿态，降低失速风险。
减轻颠簸
纵向稳定性强的飞机在遇到气流颠簸时能够更好地保持稳定，减轻机组和乘客的不适感。
提高着陆安全性
纵向稳定性有助于飞机在着陆过程中保持平稳，降低着陆事故风险。
02 飞机纵向稳定性原理
飞行中的平衡与稳定性
飞行测试需要专业的飞行员和测试工程师进行操作和监控，以确保测试的安全和准确性。
地面测试与模拟器测试
地面测试包括对飞机起落架、刹车系统、轮胎等部件的测试，以及在风洞中进行的气动性能测试。
模拟器测试利用计算机模拟技术，模拟飞机的飞行状态和环境，以评估纵向稳定性。模拟器测试具有较高的安全性和可重复性，是评估纵向稳
飞机纵向稳定性课件
目录
• 飞机纵向稳定性概述 • 飞机纵向稳定性原理 • 飞机纵向稳定性设计 • 飞机纵向稳定性控制 • 飞机纵向稳定性测试与评估 • 飞机纵向稳定性问题与改进措施
01 飞机纵向稳定性概述
定义与重要性
定义
纵向稳定性是指飞机在受到扰动后恢复原有飞行姿态的能力。
重要性
纵向稳定性是确保飞机安全、稳定飞行的关键因素，有助于防止失速、颠簸等情况发生。
重心位置对俯仰力矩的影响
重心前移会使俯仰力矩减小，重心后移则会使俯仰力矩增大。
俯仰阻尼力矩与稳定性
俯仰阻尼力矩
阻止飞机绕机体轴振动的力矩。
阻尼比
表示阻尼力矩与振幅的比值，影响振荡衰减速度。
稳定性分析
通过分析阻尼比的正负，判断飞机纵向振荡的稳定性。
飞机纵向振荡与稳定性
纵向振荡
飞机在飞行中出现的上下振荡现象。
探索新材料和结构优化

航空器的动态稳定性与控制

航空器的动态稳定性与控制在广袤的蓝天中，航空器自由翱翔。

然而，这看似轻松的飞行背后，隐藏着一系列复杂而关键的科学原理，其中航空器的动态稳定性与控制无疑是至关重要的方面。

要理解航空器的动态稳定性，首先得明白什么是稳定性。

简单来说，稳定性就是指物体在受到干扰后，是否能够恢复到原来的状态。

对于航空器而言，动态稳定性指的是其在飞行过程中，当受到气流变化、操纵输入或其他外部因素干扰时，能够自动趋向于恢复平衡状态的能力。

航空器的动态稳定性可以分为纵向稳定性、横向稳定性和方向稳定性。

纵向稳定性关乎飞机在俯仰方向上的稳定，也就是机头的上下运动。

比如，当飞机因为气流的影响而机头突然上仰时，如果飞机具有良好的纵向稳定性，它会自动产生一个恢复力矩，使机头重新回到水平位置。

横向稳定性则主要涉及飞机在滚转方向上的稳定，即机翼的左右倾斜。

方向稳定性则侧重于飞机在偏航方向上的稳定，也就是机头的左右转动。

这些稳定性的实现，离不开航空器自身的设计特点。

比如，机翼的形状、位置和面积，尾翼的大小和布局，机身的形状和重量分布等，都对稳定性有着重要的影响。

以机翼为例，上凸下平的形状使得气流在经过时产生压力差，从而产生升力。

同时，机翼的安装角度和位置也会影响飞机的稳定性。

如果机翼位置过高或过低，都可能导致稳定性变差。

控制，是实现和维持航空器稳定性的重要手段。

航空器的控制系统就像是驾驶员手中的“缰绳”，能够对飞机的姿态和运动进行精准的操控。

在现代航空器中，常见的控制面包括副翼、升降舵和方向舵。

副翼位于机翼的后缘，通过左右副翼的差动运动，可以实现飞机的滚转控制。

升降舵通常位于水平尾翼的后缘，用于控制飞机的俯仰运动。

方向舵则位于垂直尾翼的后缘，负责飞机的偏航控制。

除了这些传统的控制面，现代航空器还采用了一系列先进的控制技术。

比如电传操纵系统，它通过电子信号将驾驶员的操纵指令传递给控制面，相比传统的机械操纵系统，具有响应更快、精度更高、重量更轻等优点。

飞机纵向稳定性课件

03
飞机纵向稳定性控制
俯仰控制装置
升降舵
升降舵是控制飞机俯仰的主要装置，通过偏转升降舵可以产生俯仰力矩，使飞机抬头或低头。
水平安定面
水平安定面是固定在机尾的水平翼面，它与升降舵协同工作，通过调整水平安定面的偏转角度来控制飞机的俯仰姿态。
配平装置与调整片
配平调整片
配平调整片是位于升降舵后方的可调小翼面，通过调整配平调整片的偏转角度，可以改变升降舵的力矩，从而调整飞机的俯仰姿态。
02
飞机纵向稳定性原力与机翼面积、飞行速度和空气密度等因素有关。在飞行过程中，机翼升力与重力相平衡，以保持飞机的稳定。
重力
重力是地球对物体的吸引力，对于飞机而言，重力主要作用在机翼和尾翼上，产生向下拉力。
俯仰力矩与配平力矩
俯仰力矩
俯仰力矩是由于机翼和尾翼的升力或阻力产生的力矩，它使飞机抬头或低头。俯仰力矩与机翼和尾翼的面积、飞行速度和空气动力中心的位置等因素有关。
振动和摆动。
问题
俯仰阻尼器可能出现问题，如阻尼器失效、调节不当等，导致飞机出现纵向不稳定性。
影响
俯仰阻尼器问题会导致飞机在飞行过程中出现振动和摆动，增加飞行员的负担，并可能影响飞机的结构和性能。
配平装置问题
定义
配平装置是用于调节飞机姿态的装置，通过调整飞机的水平尾翼和副翼等部件的位置和角度，以
纵向稳定性的影响因素
01
飞机设计
合理的飞机设计能够提供更好的纵向稳定性，如合适的重心位置、机翼和尾翼的布局等。
02
飞行条件
飞行速度、高度和风向等因素会影响纵向稳定性的表现。
03
飞行员操作
飞行员的操作技巧和经验对纵向稳定性的保持至关重要，如

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。

航空器的动态稳定性分析

航空器的动态稳定性分析在现代航空领域，航空器的动态稳定性是一个至关重要的研究课题。

无论是民用客机的安全舒适飞行，还是军用飞机的高性能作战，都离不开对其动态稳定性的深入理解和精确分析。

动态稳定性指的是航空器在受到外界干扰后，能否自动恢复到初始平衡状态的能力。

这一特性直接关系到飞行的安全性和操纵性。

航空器的动态稳定性受到多种因素的影响。

首先是机身的气动布局。

机翼的形状、大小、位置以及尾翼的设计等都会对空气动力产生作用，从而影响航空器的稳定性。

例如，大展弦比的机翼通常会提供较好的纵向稳定性，而较窄的机翼则可能在机动性方面表现更出色，但稳定性相对较弱。

航空器的质量分布也是一个关键因素。

重心位置的变化会显著改变飞机的动态特性。

如果重心过于靠前，飞机可能在俯仰方向上过于稳定，但操纵灵敏度会降低；反之，重心靠后可能增加操纵的灵活性，但也可能导致稳定性不足。

飞行速度同样对动态稳定性产生影响。

在不同的速度下，空气的流动特性发生改变，作用在航空器上的气动力也会有所不同。

高速飞行时，空气的压缩性不可忽略，这可能导致一些在低速时不明显的不稳定现象出现。

为了分析航空器的动态稳定性，工程师们采用了多种方法和技术。

其中，理论分析是基础。

通过建立数学模型，利用空气动力学和力学原理，计算出航空器在各种情况下的受力和运动状态。

然而，由于实际情况的复杂性，理论模型往往存在一定的局限性。

风洞试验是另一种重要的手段。

将航空器的模型放入风洞中，模拟不同的气流条件，可以直观地观察到气动力的作用效果，获取有关稳定性的数据。

但风洞试验也有其缺点，比如无法完全模拟真实飞行中的所有情况。

数值模拟方法近年来发展迅速。

借助强大的计算机和先进的软件，对航空器周围的流场进行详细的计算和分析。

这种方法能够处理复杂的几何形状和流动现象，但需要准确的输入参数和可靠的计算模型。

在实际飞行中，飞行员通过操纵飞机的感受和飞机的响应来判断其稳定性。

如果飞机在受到干扰后能够迅速、平稳地恢复到原状态，说明具有较好的动态稳定性；反之，如果飞机出现过度的振荡或难以控制的情况，则可能存在稳定性问题。

飞机稳定性和操纵性的概念

必要的
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。

大型航空客机的稳定性与控制设计优化研究

大型航空客机的稳定性与控制设计优化研究大型航空客机的稳定性与控制设计是确保飞行安全和乘客舒适度的关键。

在飞行过程中，航空客机需要经历各种外部和内部的力和扰动，因此，对于稳定性和控制系统的研究和优化至关重要。

稳定性是指飞机在遭受外部扰动时能够自动返回平衡位置的能力。

稳定性设计包括静稳定性和动稳定性。

静稳定性是指当飞机受到扰动时，自动产生力矩使其返回原始位置。

动稳定性是指当受到扰动时，飞机能够稳定地进行转动，并自动补偿扰动。

控制设计是确保飞机在不同飞行阶段具有所需操纵特性的关键。

控制设计可以通过机翼和尾翼的几何形状和安装位置、推力装置的调整以及舵面的设计来实现。

对于大型航空客机来说，一个合理的控制系统设计应该使得飞机能够稳定地进行加速、升降和转弯，并提供足够的机动性能。

在大型航空客机的稳定性与控制设计的研究中，飞行器的动力学建模是至关重要的。

通过对飞机各个部件的力学特性和作用进行系统建模，可以准确评估和分析飞机在不同飞行条件下的稳定性和控制性能。

这将为优化设计提供重要的依据。

优化算法在大型航空客机稳定性与控制设计中也发挥着重要作用。

通常情况下，优化算法可以通过迭代寻找最佳设计解决方案。

这些算法可以最大化飞机性能，同时满足特定的性能指标和设计约束。

在大型航空客机的稳定性与控制设计优化研究中，常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。

稳定性和控制设计优化研究还需要考虑复杂的环境条件和操作要求。

在大型航空客机的飞行中，可能会受到气流、气温、湍流等因素的影响，同时还需要满足起飞和降落的操作要求。

因此，从不同的角度来研究和优化大型航空客机的稳定性和控制设计是必要的。

此外，大型航空客机的稳定性与控制设计还需要考虑飞机的结构强度和重量的影响。

在设计过程中，需要平衡飞机的稳定性和控制性能与强度和重量之间的关系。

因为结构的强度和重量直接影响飞机的性能和燃油效率。

综上所述，大型航空客机的稳定性与控制设计优化研究是确保飞行安全和乘客舒适度的关键。

飞机的稳定性

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重要参数，它表示飞机在受到扰动之后是否具有回到原始状态的能力。

如果飞机受到扰动（例如突风）之后，在飞行员不进行任何操纵的情况下能够回到初始状态，则称飞机是稳定的，反之则称飞机是不稳定的。

飞机的稳定性包括纵向稳定性，反映飞机在俯仰方向的稳定特性；航向稳定性，反映飞机的方向稳定特性；以及横向稳定性，反映飞机的滚转稳定特性。

关于稳定与不稳定的概念可以形象的加以说明。

例如，我们将一个小球放在波浪型表面的波峰上然后轻轻的推一下，小球就会离开波峰掉入波谷，我们将小球处在波峰位置的状态称为不稳定状态。

反之，如果我们将小球放在波谷并且轻轻地推一下，球在荡漾一段时间之后，仍然能够回到谷底，我们称小球处在波谷的状态为稳定状态。

飞机的稳定与否对飞行安全尤为重要，如果飞机是稳定的，当遇到突风等扰动时，飞行员可以不用干预飞机，飞机会自动回到平衡状态；如果飞机是不稳定的，在遇到扰动时，哪怕是一丁点扰动，飞行员都必须对飞机进行操纵以保持平衡状态，否则飞机就会离初始状态越来越远。

不稳定的飞机不仅极大地加重了飞行员的操纵负担，使飞行员随时随地处于紧张状态，而且飞行员对飞机的操纵与飞机自身运动的相互干扰还容易诱发飞机的振荡，造成飞行事故。

从现代飞机设计理论来看，莱特兄弟发明的飞机是纵向不稳定的。

然而他们却成功了，这主要是因为当时飞机的速度低，飞行员有足够的时间来调整飞机的平衡。

莱特兄弟曾经说过他们在试飞时曾多次失控，飞机不住地振荡，最后以滑橇触地而结束。

随着飞行速度越来越快，飞行员越来越难以控制不稳定的飞机，所以一般在飞机设计中要求将飞机设计成稳定的，飞机稳定性设计也变得越来越重要了。

虽然越稳定的飞机对于提高安全性越有利，但是对于操纵性来说却越来越不利。

因为越稳定的飞机，要改变它的状态就越困难，也就是说，飞机的机动性越差。

所以如何协调飞机的稳定性和操纵性之间的关系，对于现代战斗机来说是一个非常值得权衡的问题。

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。

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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基本飞行原理：飞机的稳定性和操纵性

基本飞行原理：飞机的稳定性和操纵性一架飞机，除了能产生足够的升力平衡重力、有足够的推力克服阻力以及具有良好飞行性能之外，还必须具有良好的稳定性和操纵性，才能在空中飞行。

否则，如果飞机的平衡特性、稳定特性和操纵特性不好，也就是说在飞行中，飞机总是偏离预定的航向；或者稍受外界偶然的扰动，飞机的平衡即遭破坏而又不能自动恢复，需要飞行员经常花费很大的精力予以纠正；在改变飞行状态的时候，飞行员操纵起来非常吃力，而且飞机反应迟钝，那么像这样的飞机就不能算是一架战术/使用性能良好的飞机。

驾驶这样的飞机，驾驶员会被搞得精疲力尽，而且不能保证飞行安全和很好地完成预定任务。

因此对于一架战术/使用性能优良的飞机来说，不仅要求它速度大、爬升快、升限高、航程远，而且要求具备良好的平衡性、稳定性和操纵性。

飞机的平衡飞机在飞行时，所有作用于飞机的外力与外力矩之和都等于零的状态称之为飞机的平衡状态。

等速直线运动是飞机的一种平衡状态。

按照机体坐标轴系，可以将飞机的平衡分为三个方向的平衡：纵向平衡、横向平衡和方向平衡。

飞机在纵向平面内作等速直线飞行，并且不绕横轴转动（俯仰）的运动状态，称为纵向平衡；飞机作等速直线飞行，并且不绕纵轴转动（滚转）的飞行状态，称为横向平衡。

飞机作等速直线飞行，并且不绕立轴转动（偏航）的飞行状态，称为方向平衡。

飞机在飞行中，其平衡状态不是一成不变的，经常会因为各种因素（如燃油消耗、收放起落架、收放襟翼、发动机推力改变或投掷炸弹等）的影响而遭到破坏，从而使飞机的平衡状态发生变化。

此时，驾驶员可以通过偏转相应的操纵面来保持飞机的平衡，称为配平。

飞机的稳定性对于飞机的配平而言，不平衡的力矩是由一些长久作用的因素（如单台发动机停车）造成的，因而驾驶员适当的偏舵就可以克服。

但除此之外，飞机在飞行过程中，还常常会碰到一些偶然的、瞬时作用的因素，例如突风的扰动或偶而触动一下驾驶杆或脚蹬等，也会使飞机的平衡状态遭到破坏。

航空器的飞行性能与稳定性研究

航空器的飞行性能与稳定性研究在人类探索天空的历程中，航空器的发展无疑是最为耀眼的成就之一。

从早期的简单飞行器到现代的先进喷气式客机和高性能战斗机，航空器的飞行性能和稳定性不断提升，为人们的出行和国家安全提供了有力保障。

那么，究竟什么是航空器的飞行性能和稳定性？它们又受到哪些因素的影响呢？飞行性能，简单来说，就是航空器在飞行过程中所表现出的各种能力和特性。

这包括速度、高度、航程、续航时间、爬升率、机动性等等。

速度是衡量航空器飞行快慢的重要指标，它直接影响着航班的运营效率和军事任务的执行效果。

高度则决定了航空器能够穿越的大气层层次，以及所能避开的恶劣天气和障碍物。

航程和续航时间决定了航空器能够飞行的距离和持续飞行的时长，这对于长途旅行和侦察任务至关重要。

爬升率反映了航空器迅速上升到指定高度的能力，而机动性则体现了航空器在飞行中改变姿态、方向和速度的敏捷程度。

稳定性则是指航空器在受到外界干扰后，能够恢复到原来平衡状态的能力。

一个稳定的航空器能够在飞行中保持良好的姿态和飞行轨迹，减少飞行员的操作负担，提高飞行安全性。

稳定性可以分为静态稳定性和动态稳定性。

静态稳定性是指航空器在受到瞬间干扰后，是否能够自动回到原来的平衡位置。

例如，当飞机受到侧风影响时，如果能够自动恢复水平飞行状态，就具有较好的静态稳定性。

动态稳定性则更关注航空器在受到持续干扰后的表现，例如在颠簸气流中能否保持稳定的飞行。

影响航空器飞行性能和稳定性的因素众多。

首先是航空器的外形设计。

飞机的机翼形状、机身流线型程度等都会对空气阻力产生影响，从而影响速度和燃油消耗。

机翼的面积、展弦比和后掠角等参数决定了飞机的升力特性和机动性。

此外，发动机的性能也是关键因素。

发动机的推力大小、燃油效率和可靠性直接决定了航空器的飞行速度、航程和可靠性。

控制系统的精度和响应速度对于航空器的稳定性和机动性同样起着重要作用。

先进的飞控系统能够根据飞行状态实时调整舵面，确保航空器的稳定飞行。

固定翼无人机技术-飞机的稳定性和操纵性

本章思考题
1.静稳定性与动稳定性有什么联系和区别？ 2.什么是迎角静稳定性，受哪些因素的影响？ 3.如何提高飞机的方向静稳定性和横向静稳定性？ 4.飞机如何进行纵向、横向和方向操纵？ 5.飞机的稳定性与操纵性有什么联系？
感谢聆听
对于一般飞机而言，向左压杆时，飞机左侧副翼向上偏转，产生向下的气动力，右侧副翼向下偏转，产生向上的气动力，从而使整个飞机向左滚转，向右压杆则产生向右的滚转。
操纵者左压遥杆/向前蹬左脚蹬，方向舵向左偏转，在垂直尾翼上产生向右的附加侧力，此力使飞机产生向左的偏航力矩，使机头向左偏转，如图所示；右压遥杆/向前蹬右脚蹬，飞机产生向右的偏航力矩，使机头向右偏转。
，也会使垂尾的Ccvt 减小。因此，
飞机的方向静稳定性一般会随迎角的增大而减弱。
飞机横向静稳定性
横向静稳定性是指，飞机受到扰动偏离原横向平衡状态产生坡度，在扰动消失瞬间飞机自动恢复原横向平衡的趋势。
m
x
0
飞机横向静稳定，或者称飞机具有横向静稳定性
m
x
0
飞机横向静不稳定，或者称飞机不具有横向静稳定性
2.升降副翼
对于无水平尾翼的无尾布局飞机，为了实现俯仰控制，设计了升降副翼，成为同时实现飞机俯仰（纵向）和滚转（横向）操纵的主操纵面，兼有升降舵（或全动式水平尾翼）和副翼的功能。
3.开裂式方向舵
既没有水平尾翼，也没有方向舵的飞翼式布局飞机，其左右机翼后侧的操纵舵面不仅要能同步上下偏转实现俯仰操纵，还要能差动实现滚转操纵，通过左右舵面不对称开裂角度造成两侧机翼的阻力差，实现偏航操纵。
方向稳定性原理与俯仰方向一样，只是产生稳定力与阻尼力的部件是垂直尾翼以及腹鳍。方向稳定力矩是在侧滑中产生的。方向静稳定性是指，飞机受到扰动偏离原方向平衡状态产生侧滑角△β，在扰动消失瞬间飞机自动恢复原平衡状态的趋势。

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。

直升机飞行稳定性与控制

直升机飞行稳定性与控制直升机是一种可以垂直起降的飞行器，它不同于传统的固定翼飞机，需要依靠旋翼产生的升力进行飞行。

由于旋翼的特殊作用，使直升机的飞行稳定性和控制较为复杂，因此需要进行科学的研究和设计。

一、直升机飞行稳定性直升机的飞行稳定性是指在飞行过程中，飞机能够保持平衡的稳定性，避免不稳定的飞行状态和失速等问题。

直升机的稳定性主要包括静稳定性和动稳定性两个方面。

1、静稳定性静稳定性是指在静止状态下，直升机可以保持平衡状态的能力。

直升机的静稳定性是由飞机的几何构造和重心位置以及质量分布等因素决定的。

一般情况下，直升机的重心位置要尽量控制在几何中心线上，以保证其静稳定性。

2、动稳定性直升机的动稳定性是指在飞行过程中，飞机可以保持平衡状态的能力。

动稳定性的影响因素很多，包括飞机的结构特点、飞行控制系统的设计、环境因素等。

为了保证直升机的动稳定性，需要进行科学的控制和设计，如增加飞机的阻尼和控制系统的响应速度等。

二、直升机飞行控制直升机的飞行控制包括飞行控制系统和操纵系统两个方面。

飞行控制系统是指直升机的电子控制系统，它通过感知飞机的位置、速度、姿态等信息，对飞机进行自动控制。

而操纵系统则是指直升机的操纵杆、脚蹬和螺旋桨等部分，通过对这些装置的控制，实现对直升机的操作和控制。

1、飞行控制系统直升机的飞行控制系统包括融合导航系统、姿态控制系统和引导着陆系统3部分。

其中，融合导航系统可以提供飞机的位置、速度和方向等信息，姿态控制系统则可以对飞机的姿态进行控制，引导着陆系统可以实现对飞机的着陆控制。

2、操纵系统直升机的操纵系统包括飞行控制杆、脚蹬、螺旋桨的变距器和前控杆等。

其中，飞行控制杆可以实现对飞机的加速和升降等操作，脚蹬则可以实现对飞机的方向调节，螺旋桨变距器用于控制旋翼的升力和变速，前控杆则可以用于改变飞机的姿态。

三、直升机飞行控制技术的发展随着科学技术的不断发展，直升机的飞行稳定性和控制技术也在不断升级和发展。