飞行力学与飞行控制讲稿-8

方向机动性 盘旋：大于等于360度 转弯：小于360度 盘旋： 定常盘旋——速度、迎角、倾斜角以及盘旋半径不随时间 变化。匀速圆周运动。 非定常盘旋——。。。。。 正常盘旋——不带侧滑的定常盘旋！
正常盘旋 指标：盘旋半径R 和盘旋一周所需的时间T。 方程：
PQ Y cos s G GV2 Y sin s g R
加减速飞行距离：
L G V1 VdV g V 0 P
dV P 1 g( ) dt G K
思考：影响平飞加速和减速的因素！
二、跃升
进入跃升、跃升直线、改出跃升
给定高度、速度——高度增加越大、时间越短——跃升性 能越好！ 1、跃升高度
基本假设： 推力=阻力
能量守恒得到：
H max 1 2 (V 0 V 2 yx) 2g
V yx —— 飞机最小允许使用速度！
V yx 2G S C yyx
V yx ——与待求高度上的空气密度和 C yyx 有关！
迭代计算！
2、动升限
在实用升限附近飞行，飞机能够定常水平直线飞行，对于 超音速飞机此时的速度远远大于最小允许速度 V yx 。还有 很大的速度裕量，———跃升将动能转化为势能！ 动升限——利用动能通过跃升可能达到的最大高度！
第七章 飞机的机动性和敏捷性
7.1 引言
机动性：加减速、跃升、俯冲、盘旋、特技 敏捷性 重要性
7.2 机动飞行时的过载
N n G
N: 作用于飞机上的空气动力和推力的合力（矢量） 重力以外的力的合力（可操纵力） G：飞机重力
除
无侧滑、推力沿飞机飞行速度方向，航迹坐标系下的质心 运动方程可简化为：
dV P Q G sin dt d mV Y cos s mg cos dt d s mV cos Y sin s dt m
N在航迹坐标系的三个分量为：
P Q, Y cos s , Y sin s
过载在航迹坐标系上的分量为：
P Q G Y cos s ny G Y sin s nz G
nx
nx —轴向过载 n y n z ——垂直于飞行速度
2 法向过载: n f n2 y nz
思考：
在极限俯冲速度之前，为保持直线俯冲，升力系 数或迎角该怎么变化？ 2、改出俯冲段
基本操纵动作：拉杆，增加迎角，以获得必须的过载，使飞 行轨迹向上弯曲，当轨迹接近水平时，再推杆减小迎角，使 飞机转入水平状态！——定常运动！ 高度损失：
H max 1 2 (V 2 V 1 ) 2g
V1 ——改出俯冲时的起始速度 V——改出俯冲时的结束速度，可由下列简化方程求得：
Rz
V2 g n2 f 1
T
2R 2V V g n2 f 1
（高度给定，取不同速度，给出过载限制） 2、飞机迎角（升力系数）及平尾偏角的限制 最大法向过载受到允许迎角、允许升力系数的限制！
也受到最大平尾（或升降舵）偏度的限制！（配平纵 向力矩）
n f max
qS C y G
dV g (n x sin ) dt d V g (n y cos ) dt d s V cos g nz dt
飞行轨迹与过载的关系:
nx
sin ,
等速;
n x sin
,加速;
d s 0 dt
n x sin ,减速度。
铅垂面飞行 :
R
V2 g n2 f 1
T
2R 2V V g n2 f 1
正常盘旋界限图:
在某个高度下能实现正常盘旋的飞行范围！
降低速度、增加过载可减小盘旋半径和盘旋一周的时间！！
限制因素：（1） 过载增加受到飞机结构和人生理条件的限 制（ 2 ）速度减小，为保持飞机不掉高度，必须增加升力系 数，而升力系数受到最大可用升力系数的限制；（ 3 ）升、 力系数要增加，阻力系数必然增加，为保持推力等于阻力， 要求增加可用推力，但其回受到发动机推力的限制！
C y ——由受飞机迎角或受最大平尾（或升降舵）偏度的限制
的数值而定！！！ 高度给定，取不同速度——不同M数——查最大允许 C y — —计算最大允许过载——计算R、 T
3、满油门时发动可用推力限制
给定高度、速度：
Y nf G Cy nf G 1 V2S 2
2 A n2 f G 1 C x0 V 2 S 2
给定高度下的最大可用推力曲线 法向过载=1到最大法向过载的盘旋需用推力曲线族 再标出高高度上由允许升力系数所决定的最小允许盘旋速度 随法向过载的关系（AB）
极限盘旋：处于上述三种限制条件之一的盘旋！！
1、结构强度或人的生理条件限制
对于歼击机等高机动性飞机，正常装载时，一般受人的 生理条件限制！正常坐姿， 5-10 秒内， 8 个过载； 20-30 秒，4-5个过载。 对于轰炸机、运输机等大型飞机，主要受到结构强度限 制，2.5-3.5 对于旅客机，舒适性，不大于2
水平面内飞行:
nz
0,
d 0 dt
0 水平直线飞行；
nz
0，飞行轨迹向右弯曲； n z 0，飞
行轨迹向左弯曲。
盘旋速率：
d s g g 2 nz n f 1sign (nz ) dt sign (nz ) Rz 2 d s d s g nz g n f 1 dt
dV g sin dt d g (n y cos ) dt V
改出结束时 0 ，并假设 n y 为常值，积分得：
n y cos 1 V V1 n y 1
1 思考：改出俯冲时的起始速度V1 、
系！过载与高度损失的关系！
与高度损失的关
7.4 水平面内的机动性能
2 V2 V0 yx (H 0 ) max 2g 2g
H max d
V yx ——动升限高度上的最小允许使用速度
2 V0 (H 0 ) max 2g
——最大能量高度
H 0 一般小于理论升限！！！！
三、俯冲 进入俯冲、俯冲直线段、改出俯冲
1、直线俯冲
dV g ( P Q G sin ) dt G Y G cos
推力、重力分量加速 —— 速度增加 —— 密度增加、速度 增加，阻力明显增加——达到某一个速度时：
dV 0 dt
P G sin Q,
—— 俯冲极限速度！
V jx
2( P G sin ) C x S
V jx 应小于该高度上的最大允许速度（其受到最大速压限制 —
—结构强度）！！！ 当继续俯冲时，阻力继续增加，飞机将作减速运动！
如果盘旋过载过大，则阻力就可能大于满油门时的发动机 推力，飞机会减速，不能保持正常盘旋！ 由满油门可用推力限制下的最大法向过载为：
n f max
P kym Q0 pf Qipf
1 1 1 1 2 Q C x V 2 S C x0 V 2 S A C 2 S V C x0 V 2 S y 2 2 2 2 Q 0 pf n 2 f Q ipf
给定高度、速度下的阻力比同样高度、速度下的平飞阻力 大！！ 对于每一个法向过载，作出盘旋时的需用推力曲 线！！！
ny
1
影响平飞加速和减速的因素！ 评价指标： 亚音速飞机： 0.7Vmax——0.97Vmax 所需的时间作为加速指标 ；Vmax——0. 7Vmax 所需的时间作为减速指标 超音速飞机： 亚音速飞行时的常用M数和最大使用M数之间的 加减速时间
1 V1 dV G V1 dV t V 0 V 0 g nx g P
n fx V* d * ny cos * g dt
7.3 铅垂平面内的机动性能
飞机对称面—速度所在的铅垂面重合！ 改变速度大小的平飞加速和减速 改变速度和高度的跃升、俯冲、筋斗等
一、平飞加速和减速
g dV g ( P Q) P g n x dt G G Y G
ny
0, 0, s 0，
ny
cos直线爬升;
cos
n y cos 轨迹向下弯 轨迹向上弯曲；
曲。
d g g (n y cos ) (n f cos ) dt V V
曲线曲率：
Ky

d ds
dS V V2 Ry (转弯）曲率半径： d d g (n f cos ) dt
思考：
系？
速度和法向过载与转弯速率、转弯半径的关
法向过载的限制 ：强度、仪表的正常工作，但主要受到飞行 员生理限制
生理限制：正常坐姿，5-10秒内，8个过载；20-30秒，4-5个 过载。
极限过载、可用过载、需用过载的概念
对应失速度迎角下的法向过载：极限过载
qS C y max G
n fj
舵偏角偏转到最大位置时所能产生的法向过载：可用过载 n fk 。 （注意：最大舵偏角应考虑平衡迎角不应超过失速迎角、舵 面操纵效率及结构强度限制） 飞机为实现某种机动飞行时所需要得法向过载： 需用过载 n fx 如已知飞机在铅垂面运动的飞行轨迹，既速度、航迹 角等已求得。则需用过载为