航空概论2-14_飞机的平衡、安定性和操纵性
飞机平衡控制—飞机的稳定性与操纵性
稳定性
飞机的情况也是一样，也有 稳定、不稳定和中和稳定三 种情况。
稳定性
飞机纵向稳定性（俯仰稳定性）
ห้องสมุดไป่ตู้
稳定性
飞机方向稳定性
稳定性
飞机侧向稳定性 影响飞机侧向稳定性的因素主要是机翼的上反角和后掠角。
操纵性
飞机的操纵性是飞机跟随驾 驶员操纵驾驶杆、脚蹬动作 而改变其飞行状态的特征。 飞机通过主操纵面—升降舵、 方向舵和副翼对绕3个轴的 运动进行操纵。
操纵性
飞机重心位置的前后移动会影响飞机的纵向操纵性能。 重心前移，增大同样迎角，所需要的升降舵上偏角增大，重心前移越多， 上偏角越大，但升降舵上偏角是有一定限定的，重心前移过多，就可能 出现即使驾驶杆拉到底，飞机也不能增加到所需要的迎角，因此重心位 置应有个前限，称为重心前极限。
操纵性
俯仰稳定性强的飞机，俯仰操纵时比较迟钝；俯仰稳定性弱的飞机，俯 仰操纵时比较灵敏。
飞行原理4
一、几个基本概念 二、飞机的平衡 三、飞机的稳定性 四、飞机的操纵性
一、几个基本概念
（一）、飞机的重心
1、飞机重心的概念 飞机的各部件(机身、机翼、尾翼、发动机… 等)、燃料、乘员、货物等重力(重量)的合力叫做 飞机的重力。飞机重力的着力点叫做飞机的重心， 重力着力点的位置叫重心位置，用“ O ”表示。
（四）、飞机的焦点－－空气动力中心
1、机翼的焦点 当机翼迎角改变时，机翼的升力也要变化。假定 机冀原来升力为Y0，迎角改变后的升力为Y，则升力 改变量(∆Y)为两者之差，即：∆ Y＝Y—Y0，通常把因 迎角变化而引起的升力改变量(∆Y)叫做附加升力或升 力增量，
焦点就是当迎角改变时，机翼附加升力 (∆Y)的作用点，实验表明：在一定飞行M数下， 在小于临界迎角的范围内，不论迎角如何变化， 焦点位置基本不变。 对称形冀型，焦点位置与压力中心位置是 重合的。这是因为对称翼型当迎角α＝0时，翼 型的升力Y＝0，当α增大时，它所产生的总升 力就是附加升力，其作用点既是压力中心，又 是附加升力的作用点——焦点。 非对称翼型，其焦点和压力中心不重合， 焦点正常位于压力中心前面。
（一）、飞机的俯仰平衡
飞机俯仰平衡，是指飞机作等速直线运动，并且 不绕横轴转动的飞行状态。保持飞机俯仰平衡的条件 是作用于飞机的各俯仰力矩之和为零，飞机取得俯仰 平横后，不绕横轴转动，迎角保持不变。 飞机俯仰平衡 的主要是机翼俯仰力矩和水平尾 翼俯仰力矩。机翼俯仰力矩为：
水平尾翼俯仰力矩为：
俯仰力矩的平衡：
（二）、飞机的方向稳定性
飞机在飞行中，受扰动作用后会偏离方向 平横状态，绕立轴转动进入侧滑，在扰动消夫 后，飞机能自动恢复原来平衡状态的特性叫飞 机的方向稳定性。 对于具有方向稳定性的飞机来说，一旦出 现侧滑，就会产生方向稳定力矩，使飞机具有 自动消除侧滑的趋势，而且在消除侧滑的摆动 过程中，还会产生方向阻尼力矩，使方向摆动 逐濒减弱，直至消失为止。
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。
飞行原理--飞机的平衡、稳定性与操纵性 ppt课件
m.a.c
15
●MAC图示
Mean Aerodynamic chord.
16
●重心位置在MAC上的表示 重心的前后位置常用重心在MAC上的投影到该翼弦
前端的距离，占该翼弦的百分数来表示。重心必须在其 前后极限范围内。
CG
Forward limit
Mean Aerodynamic chord. Aft
30
●获得方向平衡的条件：
M y 0
31
4.1.4 飞机的横侧平衡
飞机的横侧平衡是指作用于飞机的各滚转力矩之和 为零，坡度不变。
32
●滚转力矩主要有:
① 两翼升力对重心产生的滚转力矩 ② 螺旋桨反作用力矩对重心产生的滚转力矩
33
●获得横侧平衡的条件：
M x 0
34
4.1.5 影响飞机平衡的主要因素
44
●保持横侧平衡的主要方法
飞行员可利用偏转副翼产生的横侧操纵力矩来平衡 滚转力矩以保持横侧平衡。
纵轴
左滚
45
本章主要内容
4.1 飞机的平衡 4.2 飞机的稳定性 4.3 飞机的操纵性
46
飞行原理/CAFUC
4.2 飞机的稳定性
ppt课件
37
●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。
38
●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：
39
●保持俯仰平衡的主要方法
飞行员可利用偏转升降舵产生的俯仰操纵力矩来平 衡俯仰力矩以保持俯仰平衡。
横轴
下俯
40
② 影响方向平衡的主要因素
13
CG
X CG
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。
航空概论飞机的平衡安定性和操纵性图文
航空概论：飞机的平衡安定性和操纵性飞机的平衡安定性和操纵性是航空学中极为重要的概念。
本文将介绍这两个概念的含义以及与之相关的基本法则和理论模型。
飞机的平衡静态平衡静态平衡是指在飞机静止时，重心与升力的作用线，以及扭矩的平衡关系。
如果这些关系得到满足，那么静态平衡就得以实现。
一般来说，飞机的重心应该位于飞机各个机身部件的重心重合点上方，在这种情况下，飞行员就可以轻松地控制飞机飞行。
当然，在设计飞机的过程中，设计师需要充分考虑飞机的重心位置，确保其能够实现最大程度的安全性和机动性。
动态平衡动态平衡是指在飞机运动时，飞机的各个部件始终处于平衡状态，以实现稳定的飞行。
动态平衡包括长周期运动和短周期运动，其中长周期运动指的是飞机在俯仰和纵倾方向上的运动，短周期运动则是飞机在横滚方向上的运动。
飞机的安定性飞机的安定性是指在特定的条件下，飞机能够以稳定的方式飞行。
稳定飞行有重要的应用，特别是在长时间的飞行或战斗操作中。
飞机的稳定性保证了飞行员和机组人员的安全。
飞机的操纵性飞机的操纵性是指飞行员控制飞机进行特定力学操作的能力。
操纵性与飞机的设计密切相关，因为可以进行不同的机构和材料选择，以改善或限制飞机和机组人员的响应速度。
飞机平衡安定性和操纵性的影响因素下面是一些影响飞机平衡安定性和操纵性的因素：1.机翼和无尾天线的尺寸和形状2.飞行员和机组人员的响应速度和技能水平3.飞机的机身重心位置和重量分布情况4.飞机的发动机和推进器的性能和效率5.飞行环境的风速、气压、湍流状况等飞机平衡安定性和操纵性在航空学中非常重要。
对于设计师和飞行员来说，了解这些基本原理和规律是至关重要的，这有助于他们更好地理解和应对不同的飞行条件和飞机应用。
无人机模拟操控技术 3.1.5飞机的平衡、安定性和操纵性
3.1.5飞机的平衡、安定性和操纵性1、飞机的平衡飞机在天空中飞行时有爬升、俯冲和盘旋等各种飞行状态，处于不同的空间姿态；要研究飞行姿态的变化，可以假想通过飞机重心（重力的着力点叫做重心）有三个互相垂直的轴，任何姿态变化都是分别围绕这三个轴在运转。
（如下图2-2-4）横轴为俯仰轴X，纵轴为横侧轴Y，立轴航向轴Z；（图2-2-4）1、安定性当飞机因外界扰动而偏离其原先飞行状态后，如果扰动停止，飞机能自动恢复到原先状态的能力叫安定性。
根据飞机偏离其原先飞行状态方向的不同，我们可将其安定性分为下列三种：1)俯仰安定性当飞机因扰动而抬头或低头时，俯仰安定性使飞机自动恢复原先的状态。
俯仰安定性主要靠水平尾翼的空气动力来获得。
当飞机因扰动而抬头时，使机翼的迎角加大，升力也随之加大，同时机翼也将产生一个抬头力矩使飞机向上抬头。
但水平尾翼的迎角在机翼迎角加大的同时也随之加大，由于它远离重心，尾力臂较长，产生的低头力矩比机翼所产生的抬头力矩更达，使飞机低头并恢复到原来的状态。
同样道理，当飞机因扰动而低头时，水平尾翼的迎角和它产生的低头力矩也随之变小，而使飞机获得一个抬头力矩，并恢复到原来的状态。
重心位置的高低，也影响飞机俯仰安定性。
重心越低，安定性越好。
上单翼布局的飞机就是为了增加安定性。
另外，不同的翼型对飞机的俯仰安定性也会产生不同的英雄。
因为，除对称翼型外，翼型的气动压力中心均随迎角的变化而前后移动的距离，是随着中弧线弯曲度的减小而减小。
所以平凸翼型的安定性比凹凸翼型好。
对称翼型和“S”形翼型由于他们的压力中心不随迎角变化而改变，或是变动很小，所以这类翼型的飞机有着较好的安定性。
因此选择翼型不仅要看其升力、阻力特性，还应估计到安定性方面。
2)方向安定性方向安定性依靠垂直尾翼的作用而获得。
当外界的扰动使机头向左或向右偏转时，垂直尾翼的迎角由原来的零起了变化。
因此，在垂直尾翼上产生了横向空气动力，它把垂直尾翼给推了回去，回到零位后，飞机又恢复到了原来的航线。
飞行原理：飞机的平衡、稳定性与操纵性
7.1重心前后发动
重心位置靠前，重心不飞机焦点的距离越长，俯仰稳定性越强。 重心位置靠前，飞机的方向稳定性有所增加，但丌明显。 重心位置前后秱动，对横侧稳定性无影响。
7.2飞行速度发化
在同一高度，飞机的阻尼力矩不速度大小成正比。 速度越大，阻尼力矩越大，飞机的稳定性越强；速度越小，飞 机的稳定性越弱。
平尾附 加升力
扰动消失 恢复原姿态
瞬间叐扰 机头上抬
3.1俯仰稳定力矩
2、合适的机翼焦点不重心的位置兲系产生俯仰稳定力矩
1在翼弦上存在一个点，当压力中心秱动时，机翼升力对此点的 力 矩大小丌发，这个点就是焦点。 2 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， 焦点距离重心越进，俯仰稳定性越强。
左侧滑，若横 侧稳定性弱
改平坡度慢
方向稳定性强
飞机快速左偏， 导致右翼升力 大
飞机难于改平 左坡度，螺旋 下降。。。
7飞机稳定性的影响因素
飞机稳定性的强弱，一般用摆动衰减时间、摆动幅度和摆动 次数来衡量。
恢复时
间短
摆动幅 度小
摆动次 数少
稳定 性强
影响飞机稳定性的因素：
重心位置 飞行速度 飞行高度 大迎角飞行
1、水平尾翼产生俯仰稳定力矩
俯仰稳定力矩主要由平尾产生。平尾产生的俯仰稳定力矩，趋于
保持飞机的俯仰平衡。
很小迎角
平尾负升力产生抬头力矩
负升力
正常布局的飞机的平尾的 安装角通常要比机翼的安 装角更小。
较小迎角
大迎角
平尾正升力产生低头力矩
零升力 正升力
3.1俯仰稳定力矩
1、水平尾翼产生俯仰稳定力矩
俯仰稳定力矩
1稳定性基本概念
稳定：扰动消失后，回到原来的平衡状态。 丌稳定：扰动消失后，无法回到原来的平衡状态丏在系
飞机的稳定性和操纵性PPT课件
飞机重心范围的确定
飞机的重心前限
重心前移，飞机的纵向静稳定性提高，操纵性 能变坏，纵向平衡变差。
从飞机纵向平衡和纵向操纵性能的要求对飞机 重心最靠前的位置进行了限制。
飞机重心后限
重心后移，飞机的纵向稳定性减小，飞机对操 纵的反应变灵敏。
从飞机的纵向静稳定性和操纵灵敏度的要求对 飞机重心最靠后的位置进行了限制。
动稳定性
研究外界扰动消失后，物体回到原平衡位置的 运动过程：扰动是收敛的，物体最终回到原始 平衡位置，物体具有动稳定性，否则就是动不 稳定的。
9
平衡稳定状态
10
飞机的稳定性和操纵性分类
纵向稳定性（和操纵性）
绕横轴（OZt）转动，也叫俯仰稳定性。
侧向稳定性（和操纵性）
绕纵轴（OXt）滚转，也叫滚转稳定性。
16
影响飞机纵向静稳定性的因素
握杆和松杆对飞机纵向静稳定性的影响
与握杆飞行相比，松杆飞行时，全机焦点的位置前移 了，纵向静稳定性减少了。
减少升降舵的自由摆动，减少松杆和握杆飞行状态下 纵向静稳定性的差异。
飞机实用重心和飞机焦点位置的变化
影响飞机实用重心位置的因素 货物的装载情况、乘客的位置、燃油的数量及消耗、 飞机的构型。
3
4.1 飞机运动参数
地面坐标系是固定在地球表面的一种坐标系。
4
姿态角
俯仰角θ
机体坐标系纵轴(OXt)与水平面之间的夹角。 规定机头上仰时为正。
偏航角ψ
机体坐标系纵轴在水平面上的投影与地面坐标 系Axd轴之间的夹角。规定当飞机向左偏航时 为正。
滚转角γ
飞机对称面与包含Oxt轴的铅垂面之间的夹角。 规定当飞机向右滚转时为正。
5
空速向量相对机体的方位
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。
第4章 飞机的平衡、稳定性和操纵性《民航飞机自动飞行控制系统》
2.1 稳定性的定义、条件和分 类 物体在不同的稳定条件下的响应情况
➢ 图所示为物体具有动中立稳定性的响应情况。根据静稳定性的不同，物体在受扰动后可以保持在偏 离状态不变，或者在原平衡位置做等幅振荡。
物体具有动中立稳定性的响应情况
2.2 飞机的稳定 性 飞机的静稳定性
➢ 飞机的静稳定性研究 飞机受扰后的最初响 应问题。
4
加减油门会改变拉力或推力的大 小，从而改变拉力力矩或推力力 矩的大小，影响飞机的俯仰平衡。
收放起落架会引起飞机重心位置的前后 移动，飞机将产生附加的俯仰力矩。
1.2 飞机的方向平衡
➢ 飞机的方向平衡是指作用于飞机的各偏转力 矩之和为零。飞机取得方向平衡后，不绕立 轴转动，侧滑角不变或侧滑角为零。
➢ 影响飞机方向平衡的因素主要有机翼变形， 左、右两翼阻力不等，左、右两边发动机工 作状态不同等。
飞机纵轴（OX）、飞机横滚运动方向 以及横滚操纵面
1.3 飞机的横侧平衡
➢ 飞机的横侧平衡是指作用于飞机的各滚转力 矩之和为零。飞机取得横侧平衡后，不绕纵轴 滚转，坡度不变或坡度为零。
➢ 影响飞机横侧平衡的因素主要有机翼变形、两 翼升力不等、油门改变导致螺旋的反作用力矩 随之改变、重心左右移动（如两翼的油箱、耗 油不均）、两翼升力作用点至重心的力臂改 变等形成的滚转力矩的改变。
《民航飞机自动飞行控制系统》
✩ 精品课件合集
第四章
飞机的平衡、稳定性和操纵性
目录
CONTENTS
1 飞机的平衡 2 飞机的稳定性 3 飞机的操纵性
4 飞行操纵警告系统
第1节
飞机的平衡
1 飞机的平衡
➢ 飞机的平衡是指作用于飞机上的所有外力的代数和等于零，且各力对重心所构成的力矩的 代数和也等于零的飞行状态。飞机的平衡包括俯仰平衡、方向平衡和横侧平衡。
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当驾驶员向右压驾驶杆时右副翼上偏、左副翼下偏， 使右翼升力减小、左翼升力增大，从而产生向右滚转的 力矩，飞机向右滚；向左压杆时，情况完全相反，飞机 向左滚转。
（三）飞机的横侧操纵性 当驾驶员操纵驾驶杆偏转副翼之后，飞机
绕纵轴滚转而改变其滚转角速度、坡度（倾斜 角）等的飞行状态的特性。
二。飞机的平衡 飞机处于平衡状态时，飞行速度的大小和
方向都保持不变，也不绕重心转动。飞机平衡 包括以下两种平衡：
(一) 作用力平衡 包括升力和重力平衡、拉力和阻力平衡。
若飞机的升力、重力不平衡，则飞机的高度会 发生变化；若飞机的拉力、阻力不平衡，则飞 机的飞行速度会发生变化
平衡条件：Y＝G P＝X
飞机的平衡、安定性和操纵性
主要内容
★ 飞机的平衡 ★ 飞机的安定性 ★ 飞机的操纵性
第三节飞机的平衡、安定性和操纵性 一．飞机的重心和机体轴 1、飞机重心
飞机各部分重力的合力着用点，称为飞机 的重心。
重力作用力点所在的位置，叫重心位置。 重心具有以下特性： (1)飞行中，重心位置不随姿态改变。 (2)飞机在空中的一切运动，无论怎样错综复杂， 总可以分解为：飞机各部分随飞机重心一道的移 动和飞机各部分绕着飞机重心的转动。
三．飞机的安定性 飞机的安定性就是在飞行中，当飞机受微
小扰动（如气流波动）而偏离原来状态，并在 扰动消失以后，不经飞行员操纵，飞机能自动 恢复原来平衡状态的特性。 1、飞机的俯仰安定性（迎角安定性）:
指飞机受微小扰动迎角发生变化，自动恢复 原来迎角的特性。飞机是通过水平尾翼产生的附 加升力，对飞机重心形成机头下俯或上仰的安定 力矩来获得迎角安定性的。此外，飞机的重心位 置对迎角安定性有较大影响，所以，飞机的配载 是很重要的。
飞机操纵性的好坏与飞机的稳定性之间存在 着一定的排斥关系。
如果飞机的焦点位置过于靠后，飞机的稳定 性很好，因此飞机抵抗飞行状态变化的力和力矩 会很大，飞机对飞行员操纵的响应就会很慢，飞 机的操纵性也就不好。
反之，飞机的焦点靠前，稳定性变差，飞机 对操纵的响应变得灵敏，操纵特性变好。现代先 进战斗机为了获得优良的操纵性和机动性，都将 飞机设计成为气动不稳定的，而采用主动控制技 术来控制飞机的稳定，从而实现好的操纵性。
3、飞机的横侧安定性： 指在飞行中，飞机受到扰动以致横侧平衡状
态遭到破坏，而在扰动消的横侧安定性主要靠机翼上的反角、后 掠角和垂直尾翼的作用产生的。
四．飞机的操纵性 飞机的操纵性是指飞机在飞行员操纵驾驶
杆、脚蹬的情况下，改变飞机飞行姿态的特性。 飞机在空中的操纵是通过三个操纵面：升
2．飞机的机体轴
通过飞机重心的三条互相垂直的、以机体为基准 的坐标轴，叫机体轴。
它可分为： (1)纵轴：沿机身轴线，通过飞机重心的轴线，叫飞机 的纵轴。飞机绕纵轴的转动，叫飞机的横向滚转。 (2)横轴：沿机翼尾向通过飞机重心并垂直纵轴的轴线， 叫飞机的横轴。飞机绕横 轴的转动，叫俯仰转动。 (3)立轴：通过飞机重心并垂直于纵轴和横轴的轴线， 叫飞机的立铀。飞机绕立轴 的转动，叫方向偏转。
（一）飞机的俯仰操纵性
指前后操纵驾驶杆、偏转升降舵时，飞机改变迎角 的特性。
改变飞机纵向运动(如俯仰)的操纵称为纵向操纵， 主要通过推、拉驾驶杆，使飞机的升降舵或全动平尾向 下或向上偏转，产生俯仰力矩，使飞机作俯仰运动。
（二）飞机的方向操纵性
当驾驶员只用脚蹬操纵方向舵之后，飞机绕立轴转 动而改变其侧滑等飞行状态的特性。
改变航向运动的操纵称为航向操纵，由驾 驶员踩脚蹬，使方向舵偏转来实现。踩右脚蹬 时，方向舵向右摆动，产生向右偏航力矩，飞 机机头向右偏转；踩左脚蹬时正相反，机头向 左偏转。实际飞行中，横向操纵和航向操纵是 不可分的，经常是相互配合、协调进行，因此 横向和航向操纵常合称为横航向操纵。
方向操纵和横侧操纵之间的联系和内部规 律是：无论蹬舵还是压杆都能同时造成偏转和 滚转。偏转和滚转的方向，同蹬舵方向和压杆 方向是一致的。
2、飞机的方向安定性： 指飞机受到扰动使方向平衡遭到破坏，扰动
消失后，飞机又趋向于恢复原来的方向平衡状态。 飞机的方向安定力矩是在侧滑中产生的。 飞机的侧滑是指飞机的运动方向同飞机的对称面 不平衡，相对气流是侧前方（左、右侧）流向飞 机的飞行状态。飞机主要依靠垂直尾翼的作用、 产生一个对飞机重心的安定力矩使机头左、右偏 转来消除飞机侧滑的。
如果比值太小，则操纵输入量小，输出量大， 这种飞机对操纵过于敏感，不仅难于精确控制， 而且也容易因反应量过大而产生失速或结构损坏 等问题；
如果比值过大，则操纵输入量大，输出量小， 飞机对操纵反应迟钝，容易使飞行员产生错误判 断，也可能造成飞机的大幅度振荡，同样导致失 速或结构破坏。
按运动方向的不同，飞机的操纵也分为纵向、 横向和航向操纵。
总结
★ 飞机的平衡 ★ 飞机的安定性 ★ 飞机的操纵性
降舵、方向舵和副翼来进行的。转动这三个操 纵面，在气流的作用下就会对飞机产生操纵力 矩，使之绕横轴、立轴和纵轴转动，以改变飞 行姿态。
飞机的操纵性又可以称为飞机的操纵品质， 是指飞机对操纵的反应特性。操纵则是飞行员 通过驾驶机构改变飞机的飞行状态。
操纵主要通过驾驶杆和脚蹬等驾驶机构来 实现的。
操纵品质常以输入量和输出量的比值(操纵 性指标)来表示，这个比值不宜过小，也不宜过 大。
2。方向平衡：
指作用于飞机的左偏转力矩和右偏转力矩 彼此相等，飞机不绕立轴转动。飞机的偏转力 矩主要有：机翼的阻力力矩、发动机产生的拉 力力矩、垂直尾翼和方向舵产生的力矩。 3。横侧平衡：
指作用于飞机的左滚力矩和右滚力矩彼此 相等，飞机不绕纵轴滚转。飞机的滚转力矩主 要有：左、右机翼的升力对重心形成的力矩。
（二）力矩平衡 指作用于飞机的各力矩之和为零。它包括
以下三个平衡： 1。俯仰平衡： 指作用于飞机各俯仰力矩之和为零。飞机
获得俯仰平衡后，迎角不改变，不绕横轴转动。 飞机飞行时，水平尾翼也产生一定的升力并且 这个升力的大小和方向可利用升降舵的偏转来 改变。只要使尾翼上产生的升力对飞机重心的 力矩和机翼升力、发动机推力等对飞机重心的 力矩大小相等、方向相反，就可以保持飞机的 俯仰平衡。