第四章 飞机的稳定性和操纵性讲解

动稳定
参数
o
t
中立动稳定
o t
参数
动不稳定
o t
参数
稳定性的充分、必要条件
➢ 静稳定性是平衡状态具有稳定性的必要条件。 ➢ 动稳定性是平衡状态具有稳定性的充分条件。
4、飞机为什么要有稳定性
➢ 飞机的稳定性： 当扰动消失后 ，驾驶员不施加操纵的情况下 ，飞机能自 动回到原平衡状态 ，这架飞机就具有稳定性 ，否则就是 不稳定或中立的。
4.3 飞机的纵向定性
4.3 .1 飞机的纵向稳定性
1、飞机的纵向力矩和纵向平衡
① 飞机的纵向力矩：
绕横轴OZt转动的力矩，用Mz表示。 使飞机抬头的Mz为正，使飞低头的力矩Mz为负 。
Mz

Cmz
1 2
v2SbA
Zt
② 飞机的纵向平衡：
➢ 飞机的俯仰力矩平衡条件： Mz=0， 也就是Cmz=0
4.1.1 飞机在空间的姿态 4.1.1 空速向量相对机体的方位
4.1.1 飞机在空间的姿态
➢ 飞机在空间的姿态可用机体坐标系与地面坐标系之间的关
系来确定，并用姿态角表示出来
➢ 地面坐标系：
yd
固定在地球表面的一种坐标系。
xd
原点A位于地面任意选定的某一固定点。
• Ayd轴：铅垂向上。
A
• Axd轴：在地面内某一选定的方向。 • Azd轴： 与Axd轴在水平面内并互相垂直。
2. 驾驶员操纵飞机，飞机能立即随着驾驶员的操纵改变飞 行状态，叫飞机反应灵敏；如果飞行状态改变缓慢，叫 飞机反应迟钝。
3. 灵敏性对飞行操纵的影响：
• 过于灵敏，很难精确控制飞机，也会因对操纵反应过大而造成失 速或结构的损坏；
• 过于迟钝，驾驶员不得不加大操纵量，操纵起来十分的吃力。
➢ 所以只有具备一定操纵性的飞机才适合飞行。
④ 飞机的纵向配平
平尾抬头力矩
机翼低头力矩
④ 飞机的纵向配平
➢ 飞机定常直线飞行时，不同的飞行速度要求不同的迎角。 迎角不同，机翼升力的大小及压力中心的位置也不同， 对飞机重心会产生大小不同的低头力矩，这就必须通过 改变升降舵的偏转角，使水平尾翼产生与之相平衡的抬 头力矩来维持飞机的纵向平衡，这个过程就叫做飞机的 纵向配平。
➢ 对飞机纵向力矩起主要作用的是机翼 、 水平尾翼的气 动升力 和发动机的推力。
L机翼
飞机重心 机翼压力中心
L平尾
机翼上的气动升力对飞机产生使机头向下的俯仰力矩(－Mz)。 水平尾翼上的气动升力对飞机产生使机头向上的俯仰力矩(＋Mz)。 当两个力矩互相抵消时，飞机的纵向力Mz =0，飞机保持纵向平衡。
• 飞行中，空速向量一般都在飞机对称面内，侧滑角β=0， 以防止增加阻力。
• 但由于外界扰动或水平转弯操纵不当会产生侧滑。 • 在有些情况下，采用适当的侧滑角有利飞行。比如侧风
着陆、不对称动力飞行等。
空速向量相对机体的方位
4.2飞机稳定性和操纵性的概念
4.2.1 飞机的稳定性
1. 物体的稳定性： 处于平衡状态的物体受到外界扰动偏离平衡位置， 当扰动消失后，物体能否恢复原来平衡位置的特 性叫物体的稳定性。
4.1.2 空速向量相对机体的方位
➢ 空速向量相对机体的方位可用两个方位角表示出来： 1. 机身迎角α：
空轴O速x向t之量间在的飞夹机角对，称规面定O投xt影yt上线的在投Ox影t轴与下机方体时坐，标α系为纵正。 2. 侧定空滑速角向：量空偏速向向右量侧与时飞为机正对，称面Oxtyt之间的夹角。规
➢ 对于每一个迎角下的定常直线飞行，都有一个升降舵的 偏转角与之对应。这个迎角就叫做该升降舵偏转角对应 的平衡角。
操纵性可以分为三个方面
1. 纵向操纵性： 飞机按照驾驶员的操纵指令，绕横轴转动，增大或减少 迎角，改变原飞行姿态的能力。
2. 侧向操纵性： 飞机按照驾驶员的操纵指令，绕纵轴滚转，改变原飞行 姿态的能力。
3. 方向操纵性： 飞机按照驾驶员的操纵指令，绕立轴转动，向左或向右 偏转，改变原飞行姿态的能力。
第四章 飞机的稳定性和操纵性
飞机的稳定性和操纵性
4.1 飞机运动参数 4.2 飞机稳定必和操纵性的概念 4.3 飞机的纵向稳定性 4.4 飞机的纵向操纵性 4.5 飞机的横侧向静稳定性 4.6 飞机的横侧向动稳定性 4.7 飞机的横侧向操纵性 4.8 飞机主操纵面上的附设装置
4.1 飞机运动参数
➢ 不稳定或中立的飞机是不适合飞行的： 它需要驾驶员不断地操纵飞机，飞行也极其危险。严重 威胁飞行安全。
➢ 所以，执行飞行任务的飞机必须具有一定的稳定性，这 点对飞行安全来说是至关重要的。
5、飞机稳定性分பைடு நூலகம்三个方面
1. 纵向稳定性： 绕表现横为轴飞OZ机t的迎俯角仰的转变动化，。也叫俯仰稳定性。
Zt
2. 物体的三种不同平衡稳定状态： 稳定、不稳定和中立。
a、图中的小球经过振荡会自动回到原始平衡位置， 它的平衡状态具有稳定性；
原始平衡位置
b、图中的小球会越来越偏离原始平衡位置，它的平 衡状态具有不稳定性；
原始平衡位置
C、图中的小球会停留在任意一个外界扰动使它达到 的位置，它的平衡状态具有中立稳定性。
2. 侧向稳定性： 绕纵轴OXt的滚动，也叫横侧向稳定性。 表现为飞机滚转角的变化。
Xt
3. 方向稳定性： 绕立轴OYt的偏转，也叫航向稳定性。 表现为飞机偏航角的变化。
Yt
4.2.2 飞机的操纵性
➢操纵系统介绍
副翼
方向舵
副翼
升降舵
驾驶杆
主操纵机构
脚蹬
驾驶盘
4.2.2 飞机的操纵性
1. 飞机的操纵性 在驾驶员操纵下，飞机从一种飞行状态过渡到另一种飞 行状态的特性。
zd
yd
yt zt
偏航角ψ
xd
滚转角γ
zt
俯仰角θ
zd
描述飞机在空中姿态的姿态角：
1. 俯仰角θ：机体坐标系纵轴Oxt与水平面Axdzd之间的夹角， 规定上仰为正。
2. 偏航角ψ：机体坐标系纵轴Oxt在水平面Axdzd上的投影与 地面坐标系AXd轴之间的夹角，规定飞机左偏航为正。
3. 滚转角γ：飞机对称面Oxtyt与包含Oxt轴的铅垂面之间的 夹角，规定飞机右滚为正。
原始平衡位置
3. 静稳定性与动稳定性
➢ 静稳定性： 外界扰动消失后，物体是否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 。
➢ 动稳定性： 指外界扰动消失后，物体回到原来平衡位置的运动过程。 扰动运动是收敛的，物体最终回到原始平衡位置，物体平 衡状态就具有动稳定性，否则就是动不稳定的