跟著向右旋轉(zhuǎn),根據(jù)作用與反作甩原理,空氣便給螺旋槳一個(gè)大小相等、方向相反的反作用滾轉(zhuǎn)力矩,它使飛機(jī)向左傾斜,這也會(huì)使飛機(jī)的橫向平衡遭到破壞。
由此可見,飛機(jī)的橫向平衡經(jīng)常會(huì)因?yàn)楦鞣N原因而遭到破壞,為了保持飛機(jī)的橫向平衡狀態(tài),駕駛員可以操縱副翼,使飛機(jī)產(chǎn)生橫向平衡力矩,來克服不平衡的滾轉(zhuǎn)力矩。
當(dāng)飛機(jī)出現(xiàn)向右滾轉(zhuǎn)的不平衡力矩時(shí),駕駛員應(yīng)當(dāng)向左壓桿,這時(shí)右副翼向下偏轉(zhuǎn),左副翼向上偏轉(zhuǎn),右機(jī)翼升力增大,左機(jī)翼升力減小,形成使飛機(jī)向左滾轉(zhuǎn)的平衡力矩,抵消不平衡的右滾力矩,從而恢復(fù)橫向平衡狀態(tài)。同樣道理,當(dāng)飛機(jī)向左傾斜時(shí),則可用向右壓桿的辦法來克服。所以副翼的一個(gè)重要作用,就是可以借助于它的偏轉(zhuǎn),保持飛機(jī)的橫向平衡狀態(tài)。
"飛機(jī)的航向平衡及其保持方法
飛機(jī)作等速直線飛行,并且不繞立軸轉(zhuǎn)動(dòng)的這樣一種飛行狀態(tài),稱為航向平衡。
當(dāng)飛機(jī)作等速直線飛行時(shí),使飛機(jī)繞立軸轉(zhuǎn)動(dòng)的偏航力矩,主要由兩邊機(jī)翼的阻力和發(fā)動(dòng)機(jī)的推力(多發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī))所造成。為了使飛機(jī)保持航向平衡就必須使飛機(jī)左轉(zhuǎn)的航向力矩總和,等于使飛機(jī)右轉(zhuǎn)的航向力矩總和,即
左 %&右 ’(右 )%&左 *
飛機(jī)的航向平衡,如同縱向情況一樣,經(jīng)常會(huì)由于兩邊機(jī)翼重量、氣動(dòng)特性以及發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的不對(duì)稱而遭破壞,特別是當(dāng)一邊機(jī)翼上的發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作時(shí),引起的不平衡情況尤為嚴(yán)重。例如若右翼的發(fā)動(dòng)機(jī)停車,即 &右 (+,則發(fā)動(dòng)機(jī)的推力將形成使飛機(jī)向右偏轉(zhuǎn)的不平衡力矩,在此力矩作用下,飛機(jī)向停車發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)偏轉(zhuǎn)。為了保持原來航向平衡狀態(tài),駕駛員應(yīng)當(dāng)用左腳蹬舵,使方向舵向左偏轉(zhuǎn),此時(shí)在垂直尾翼上產(chǎn)生向右的側(cè)向力 ,尾,它對(duì)立軸形成與不平衡力矩相反的平衡力矩,使飛機(jī)保持原來的航向平衡狀態(tài)。
相依賴、互相制約著的。飛機(jī)的橫向平衡和航向平衡之間的關(guān)系也是這樣。當(dāng)航向平衡破壞時(shí),則橫向平衡也不能保持;反過來,若橫向平衡遭到破壞,則航向平衡也要被破壞。例如飛機(jī)受到突風(fēng)的偏航力矩,如不及時(shí)修正,機(jī)頭將向右偏轉(zhuǎn),結(jié)果飛行速度方向和飛機(jī)對(duì)稱面之間便產(chǎn)生某個(gè)角度 ,通常稱為側(cè)滑角,由于 的存在,破壞了機(jī)翼相對(duì)氣流的對(duì)稱性,引起兩邊機(jī)翼升力不相等,左機(jī)翼升力大,右機(jī)翼升力小,形成向右的滾轉(zhuǎn)力矩,使橫向平衡也被破壞。
由于航向平衡和橫向平衡之間關(guān)系如此密切,通常把二者合在一起,稱為飛機(jī)的側(cè)向平衡,又稱橫側(cè)平衡。顯然,為了保持飛機(jī)的側(cè)向平衡,經(jīng)常需要同時(shí)操縱副翼和方向舵。
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第二節(jié) 飛機(jī)的穩(wěn)定性
一、穩(wěn)定性概念
在上一節(jié)里,我們討論了欲使飛機(jī)保持平衡狀態(tài)飛行,應(yīng)當(dāng)滿足什么條件,以及由于各種原因產(chǎn)生了不平衡的力矩后,駕駛員應(yīng)當(dāng)如何保持原有的平衡狀態(tài)。但應(yīng)當(dāng)指出的是,這種不平衡的力矩是由一些長久作用的因素造成的,因而駕駛員適當(dāng)?shù)钠婢涂梢钥朔5酥猓w機(jī)在飛行過程中,還常常會(huì)碰到一些偶然的、瞬時(shí)作用的因素,例如突風(fēng)的擾動(dòng)或偶而觸動(dòng)一下駕駛桿或腳蹬等,也會(huì)使飛機(jī)的平衡狀態(tài)遭到破壞。并且,在這種情況下,飛機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化比較劇烈,駕駛員很難加以控制,會(huì)影響預(yù)定任務(wù)的完成和飛行的安全。因此便對(duì)飛機(jī)本身提出了穩(wěn)定性的要求。
圖 " "圓球的 %種穩(wěn)定狀態(tài)
(&)穩(wěn)定 (’)不穩(wěn)定 (()中立穩(wěn)定
為了更好地說明穩(wěn)定性的概念和分析具備穩(wěn)定性的條件,首先來研究圓球的穩(wěn)定問題。如圖 " "所示的 %種情況,設(shè)圓球原來處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)在給它一個(gè)瞬時(shí)小擾動(dòng),例如推它一下,使其偏離平衡狀態(tài),我們來討論在擾動(dòng)去除后,圓球是否能回到原來的平衡狀態(tài)。
圖 " "(&)所示的圓球,在擾動(dòng)取消后,其在弧形槽中經(jīng)過若干次來回?cái)[動(dòng),最后自動(dòng)地恢復(fù)到原來的平衡位置,這種情況稱為穩(wěn)定。而圖 " "( ’)所示的圓球,在擾動(dòng)取消后,其沿弧形坡道滾下,離原來的妥衡位置越來越遠(yuǎn),不能自動(dòng)地恢復(fù)到原來的平衡位置,這種情況稱為不穩(wěn)定。而圖 " "( ()所示的圓球,在擾動(dòng)取消后,就停在擾動(dòng)消失時(shí)的位置,既不繼續(xù)偏離原來的平衡位置,也不自動(dòng)地恢復(fù)到原來的平衡位置,這種情況稱為隨遇穩(wěn)定或中立穩(wěn)定。
為什么會(huì)出現(xiàn)這些現(xiàn)象呢?原因如下:(")圖 " "( &)所示的圓球偏離平衡位置后,其重力在乎行于弧形曲線切線的方向上的分力,對(duì)圓球與弧形曲線的接觸點(diǎn)(支持點(diǎn))形成一個(gè)力矩,該力矩使圓球 •*)•
具有自動(dòng)恢復(fù)到其原來平衡狀態(tài)的趨勢(shì)。這種力矩稱為穩(wěn)定力矩或恢復(fù)力矩。同時(shí),圓球在弧形曲線上運(yùn)動(dòng)的阻力也對(duì)其支持點(diǎn)形成一個(gè)力矩,但其方向和圓球運(yùn)動(dòng)方向相反,起到阻止擺動(dòng)的作用,稱為阻轉(zhuǎn)力矩或阻尼力矩,在此力矩作用下,圓球的擺幅越來越小,最后停止在原來的平衡位置上,因而是穩(wěn)定的。
()圖正 " "(%)所示的圓球偏離平衡位置后,其重力在乎行于弧形曲線切線的方向上的分力,對(duì)圓球與弧形曲線的接觸點(diǎn)(支持點(diǎn))形成一個(gè)力矩,該力矩使圓球繼續(xù)偏離原來的平衡狀態(tài),是不穩(wěn)定力矩。因此圓球不能自動(dòng)回到原來的平衡位置上,因而是不穩(wěn)定的。
(&)圖正 " "(’)所示的圓球偏離平衡位置后,其重力與平面的支持力在同一條直線上,對(duì)支持點(diǎn)不形成任何力矩,圓球既不繼續(xù)加大偏離原來的平衡狀態(tài),也不會(huì)自動(dòng)回到原來的平衡狀態(tài)。
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