橫側(cè)向擾動運動的三種模態(tài)及特性飛行原理課件

橫側(cè)向擾動運動的三種模態(tài)及特性主講人：徐峰《飛行原理》01.滾轉(zhuǎn)收斂模態(tài)02.螺旋模態(tài)03.荷蘭滾模態(tài)目錄contents滾轉(zhuǎn)收斂模態(tài)滾轉(zhuǎn)收斂模態(tài)是一種非周期性的、衰減很快的運動模態(tài)。滾轉(zhuǎn)收斂模態(tài)時間

因為飛機(jī)滾轉(zhuǎn)慣性較小，而滾轉(zhuǎn)阻尼力矩較大，所以這種滾轉(zhuǎn)運動衰減很快，滾轉(zhuǎn)角γ隨時間的變化如圖所示，可以看成是一種衰減很快的滾轉(zhuǎn)運動。一般飛機(jī)都能滿足此模態(tài)的穩(wěn)定性要求。

螺旋模態(tài)滾轉(zhuǎn)收斂模態(tài)螺旋穩(wěn)定螺旋不穩(wěn)定螺旋模態(tài)是一種非周期性的、運動參數(shù)變化比較緩慢的運動模態(tài)。在螺旋模態(tài)運動中，側(cè)滑角β近似為零，偏航角ψ大于滾轉(zhuǎn)角γ，所以螺旋模態(tài)運動主要是略帶滾轉(zhuǎn)﹑側(cè)滑角β近似為零的偏航運動，如圖所示。飛機(jī)的運動軌跡近似于下降的螺旋線，故稱為螺旋模態(tài)。螺旋模態(tài)滾轉(zhuǎn)收斂模態(tài)螺旋穩(wěn)定螺旋不穩(wěn)定飛機(jī)的方向靜穩(wěn)定性大于側(cè)向靜穩(wěn)定性時，會出現(xiàn)這種不穩(wěn)定模態(tài)。當(dāng)方向靜穩(wěn)定性過大時，一旦飛機(jī)受到擾動發(fā)生滾轉(zhuǎn)和側(cè)滑，過大的方向靜穩(wěn)定性會使側(cè)滑角很快得到修正，機(jī)頭很快對準(zhǔn)氣流，并且在對準(zhǔn)氣流的偏航運動中，產(chǎn)生較大的交叉滾轉(zhuǎn)力矩，這一力矩和側(cè)滑角引起的側(cè)向靜穩(wěn)定力矩方向相反，使?jié)L轉(zhuǎn)角的消除更加困難。滾轉(zhuǎn)得不到糾正會使飛機(jī)機(jī)頭繼續(xù)對準(zhǔn)來流，向傾斜的一側(cè)偏轉(zhuǎn)。結(jié)果，便產(chǎn)生了機(jī)身向一側(cè)傾斜，機(jī)頭下沉并不斷對準(zhǔn)來流的沿螺旋線航跡盤旋下降的螺旋發(fā)散運動，如圖所示。荷蘭滾模態(tài)荷蘭滾是頻率較快（周期為幾秒）的中等阻尼的橫向——航向組合振蕩模態(tài)，如圖所示。荷蘭滾運動荷蘭滾模態(tài)在荷蘭滾模態(tài)運動中，飛機(jī)的側(cè)滑角β滾轉(zhuǎn)角γ和偏航角ψ的量級相同(而β和ψ的數(shù)值更為接近)，而滾轉(zhuǎn)、偏航運動的速度較小。各運動參數(shù)都隨時間按振蕩方式周期變化，形成了飛機(jī)一面來回滾轉(zhuǎn)，一面左右偏航，同時帶有側(cè)滑的振蕩運動，即荷蘭滾運動，飛機(jī)易產(chǎn)生荷蘭滾不穩(wěn)定的分析荷蘭滾模態(tài)與側(cè)向靜穩(wěn)定性相比方向靜穩(wěn)定性不足時，會出現(xiàn)荷蘭滾不穩(wěn)定模態(tài)。一旦飛機(jī)受到擾動，產(chǎn)生滾轉(zhuǎn)和側(cè)滑，過大的側(cè)向靜穩(wěn)定性會使?jié)L轉(zhuǎn)很快得到修正，機(jī)翼復(fù)平，方向靜穩(wěn)定性卻來不及修正側(cè)滑，使機(jī)頭對準(zhǔn)來流。而且，在使機(jī)翼復(fù)平的滾轉(zhuǎn)運動中，產(chǎn)生的交叉偏航力矩和側(cè)滑角引起的航向靜穩(wěn)定力矩方向相反﹐使機(jī)頭對準(zhǔn)來流的偏航修正更加困難。荷蘭滾模態(tài)也就是說，機(jī)翼已復(fù)平時，飛機(jī)仍繞立軸轉(zhuǎn)動繼續(xù)在消除側(cè)滑角。飛機(jī)復(fù)平后，較大的滾轉(zhuǎn)運動速度產(chǎn)生的慣性力矩和側(cè)滑存在引起的側(cè)向靜穩(wěn)定力矩使飛機(jī)向相反一側(cè)滾轉(zhuǎn)，造成了向相反一側(cè)的側(cè)滑，接著側(cè)向靜穩(wěn)定性又使飛機(jī)在來不及修正側(cè)滑時向另一側(cè)滾轉(zhuǎn)復(fù)平。如此反復(fù)，使飛機(jī)進(jìn)人了一面滾轉(zhuǎn)，一面左右偏航，同時帶有側(cè)滑的荷蘭滾不穩(wěn)定運動。所以，側(cè)向靜穩(wěn)定性與方向靜穩(wěn)定性相比較大時，飛機(jī)易產(chǎn)生荷蘭滾不穩(wěn)定。荷蘭滾模態(tài)不穩(wěn)定的影響荷蘭滾模態(tài)當(dāng)發(fā)生荷蘭滾不穩(wěn)定時，由于振蕩頻率較高，周期較短，飛機(jī)會以逐漸增大的振幅迅速左右搖晃。駕駛員對這種高頻率振蕩很難加以控制，所以荷蘭滾模態(tài)不穩(wěn)定會影響飛行安全和飛行任務(wù)的完成，在三種模態(tài)中最受重視