橫向靜穩定性;反之,就沒有橫向靜穩定性;
保證飛機橫向靜穩定性的主要因素是機翼的上反角、后掠角和垂直尾翼,其作用分述如下。
+機翼上反角 的作用
當飛機受到微小擾動而向右傾斜時(反之亦然),總升力也隨之傾斜而產生向右的側力 ’,促使飛機向右側滑而形成側滑角 "。分速 *,-."對左右機翼的作用相同,而分速 *./0"在上反角的作用下,又可分解為平行于及垂直于機翼弦面的兩個分速
*./0",-.和 1./0"./0。前者因平行弦面流動故對機翼表面的壓力分布無影響,而后者卻在左機翼上疊加了一個向下的速度分量使其迎角減小,在右機翼則因疊加了一個向上的速度分量而使實際迎角增加,致使右翼升力增加而左翼升力減小,因而產生了恢復力矩。所以說機翼的上反角有增加橫向穩定性的作用。
&+機翼后掠角 2的作用
當飛機由于擾動向右傾斜而引起右側滑時,氣流對右機翼的有效分速 *(即垂直焦點線的分速)就比左機翼分速 *3大得多。顯然,右機翼的升力也就大,所以也能產生恢復力矩,從而起到增加橫向穩定性的作用。
3+垂直尾翼對橫向穩定性的作用
當飛機(不論何種原因)出現側滑角 "時,在垂直尾翼上就會派生出側力 ’,它不但能為航向提供恢復力矩,而且由于垂直尾翼一般都裝在機身的上面,所以還有滾轉力矩。不難看出它也是一個橫向恢復力矩,因此也具有橫向穩定的作用。
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五、橫向、航向靜穩定性的比值對動穩定性的影響
在討論平衡問題時,曾經談到飛機的航向平衡和橫向平衡具有密切關系。同樣,飛機的航向靜穩定性和橫向靜穩定性之間也有著密切的聯系。不能一個靜穩定度很大,另一個卻很小,二者之間需要保持一定的關系,否則有可能在動穩定性上出現問題。
"航向靜穩定性過大而橫向靜穩定性過小將造成螺旋不穩定運動
當飛機受到擾動向右傾斜隨之向右側滑時,由于過大的航向靜穩定性產生的航向恢復力矩過大將使飛機迅速向右偏航,因而左翼升力就大于右翼的升力。而此時過小的橫向靜穩定性又不能產生足夠的滾轉恢復力矩,飛機就進一步向右傾斜。此后,更大的右側滑又引起更大右傾斜,傾斜后的升力垂直分量將小于飛機重量,最后使飛機一方面下降一方面機頭向右偏轉而形成螺旋運動。
螺旋運動發展較慢,周期長,對于具有輕微螺旋不穩定性的飛機,駕駛員有充裕的時間可以糾正,一般不致于造成危險。
"橫向靜穩定性大而航向靜穩定性過小將引起振蕩不穩定運動。
當飛機受擾動而向右傾斜時,由于機翼橫向靜穩定性過大,稍一側滑飛機就恢復正常姿式,之后在慣性的作用下飛機繼續向右側滑,因此出現反向傾斜。這時,升力的水平分量又使飛機開始往左側滑,左傾斜迅速減小,已恢復到正常姿式后,又在慣性的作用下繼續側滑而出現右傾斜。
由于航向靜穩定性過小,飛機消除側滑角的能力很弱,因此振蕩的現象越來越厲害,而且周期較短(% &),駕駛員難于操縱,因此在飛機設計中,必須避免這種振蕩不定現象(又稱為荷蘭滾)。
現代高速飛機一般都采用大后掠機翼,往往不用上反已嫌橫向穩定性過大,所以有的飛機還要把機翼做成下反,使橫向和航向靜穩定性保持一個適當的比值。一般說來,具有縱向靜穩定的飛機也是縱向動穩定的。
第三節 ’飛機的操縱性
飛機不僅應有自動保持其原有平衡狀態的穩定性,而且,由于執行任務和飛行階段的不同,飛機不可能始終用一種平衡狀態飛行,還需要經常地改變自己的飛行狀態,這就要求飛機還要能操縱。例如從平飛轉到上升或下滑、加速或減速、從直線飛行轉到曲線飛行等等。
所謂飛機的操縱性,就是指飛機在駕駛員操縱下,改變其飛行狀態的特性。操縱性的好壞與飛機穩定性的大小有密切關系,穩定性太大,也就是說飛機保持原有飛行 •(•
狀態的能力越強,則要改變它也就越不容易,操縱起來也就越費勁。若穩定性過小,則操縱力也很小,駕駛員很難掌握操縱的份量,也是不理想的。所以要正確處理好穩定性與操縱性之間的關系。
飛機的操縱,主要是通過 個航面(操縱面)—
—外降舵(有時是全動平尾),方向舵和副翼來實現的。
一、飛機的縱向操縱性
當駕駛員操縱駕駛桿偏轉升降舵之后,飛機繞橫軸轉動而改變其迎角、速度等飛行狀態的特性,稱為飛機的縱向操縱性。
駕駛員后拉桿,升降舵向上偏轉,于是在乎尾上產生向下的附加升力 "尾,該力對飛機重心形成使飛機抬頭的操縱力矩 抬頭,在該力矩作用下,飛機原有的平衡狀態即被破壞,飛機便繞橫軸轉動,使迎角增大。由于迎角增大,在飛機焦點上亦產生附加升力 "。對于靜穩定的飛機來說,焦點位于重心的后面,因此升力增量 "對重心形成使飛機低頭的穩定力矩 低頭。當操縱力矩和穩定力矩相等時,飛機的迎角不再增大,飛機便在新的迎角下保持平衡飛行。同樣,駕駛員前推桿,升降舵向下偏轉,飛機迎角會減小。
顯然,當舵面向上偏轉時,舵面上產生的附加升力 "舵,對升降舵的旋轉軸亦形成力矩,通常稱為鉸鏈力矩。為了保持舵面向上的偏角不變,駕駛員必須對駕駛桿作用一定的向后的拉力戶,通常稱為駕駛桿力。桿力的大小及其隨速度的變化規律是衡量和評定操縱性好壞的一個最重要指標。桿力太小,駕駛員不能準確地控制和判斷飛行狀態;桿力太大,操縱費力,甚至達不到規定的飛行狀態。所以桿力的大小,是駕駛員借以感覺來掌握操縱份量的重要依據。
在飛行中,升降舵一般總是有一定的偏角(其他舵面也一樣,有時可能會有很大的偏角),因而飛行員對駕駛桿始終要保持一定的桿力,這在長途飛行中,不僅分散精力,而且容易使駕駛員疲勞。為了改變這種情況,通常在升降舵后緣附近還裝有一個小舵,稱為調整片。當升降舵向上偏轉時,飛行員可操縱調整片向下偏轉,于是在調整片上產生向上的空氣動力 ,該力對升降舵轉動軸形成的鉸鏈力矩,與升降舵上的氣動力形成的鉸鏈力矩方向相反,若使二者大小亦相等時,則總的鉸鏈力矩等于零,因此桿力亦等于零。這樣駕駛員便可以松開駕駛桿進行飛行。
所以,調整片的作用在于部分或者全部抵消駕駛桿力,幫助駕駛員進行操縱。
二、飛機的橫向操縱性
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