飛機(jī)的縱向操縱性飛行原理課件

飛機(jī)的縱向操縱性主講人：徐峰《飛行原理》01.水平尾翼02.飛機(jī)的縱向操縱03.縱向操縱和縱向穩(wěn)定性的關(guān)系04.飛機(jī)重心范圍的確定目錄contents水平尾翼水平尾翼的組成方向舵升降舵水平安定面垂直安定面飛機(jī)的水平尾翼是由前面固定不動（或安裝角可調(diào)）的水平安定面和后面可繞轉(zhuǎn)軸偏轉(zhuǎn)的升降舵組成，如圖所示。飛機(jī)的縱向操作

飛機(jī)的縱向操縱飛機(jī)的縱向操縱是由駕駛員通過駕駛桿、傳動系統(tǒng)等改變升降舵的偏轉(zhuǎn)角來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)駕駛員的生理習(xí)慣，正常的操作動作是：駕駛員向后拉桿，舵面應(yīng)向上偏轉(zhuǎn)（δz<0），水平尾翼上產(chǎn)生的附加升力向下，對重心產(chǎn)生的附加縱向力矩ΔMz>0，迫使飛機(jī)抬頭，增大迎角，減少飛行速度，如圖（b）所示；駕駛員向前推桿，舵面應(yīng)向下偏轉(zhuǎn)（δz>0），水平尾翼上產(chǎn)生的附加升力向上，對重心產(chǎn)生的附加縱向力矩ΔMz<0，迫使飛機(jī)低頭，減小迎角，增大”飛行速度，如圖（c）所示。飛機(jī)的縱向操縱

飛機(jī)的縱向操作

飛機(jī)的縱向操縱是由駕駛員通過駕駛桿、傳動系統(tǒng)等改變升降舵的偏轉(zhuǎn)角來實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)駕駛員的生理習(xí)慣，正常的操作動作是：由此可知，升降舵偏角δz與所產(chǎn)生的附加力矩ΔMz的符號相反?？v向操縱性和縱向穩(wěn)定性的關(guān)系為了了解這個(gè)問題，我們再看一下縱向操縱進(jìn)行的過程。以使飛機(jī)抬頭為例，當(dāng)飛機(jī)做定常直線飛行時(shí)，縱向力矩等于零，飛機(jī)處于縱向平衡狀態(tài)。這時(shí)駕駛員向后拉一點(diǎn)桿，升降舵向上偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度，對重心產(chǎn)生的附加力矩使飛機(jī)抬頭，這是迫使飛機(jī)改變原飛行姿態(tài)的操縱力矩M操縱。飛機(jī)一抬頭使迎角增大，產(chǎn)生了向上的附加氣動升力作用在全機(jī)焦點(diǎn)上。縱向操縱性和縱向穩(wěn)定性的關(guān)系因?yàn)轱w機(jī)具有縱向穩(wěn)定性，焦點(diǎn)在重心之后，向上的附加氣動升力必然對重心產(chǎn)生使飛機(jī)低頭的力矩，這就是力圖使飛機(jī)保持原飛行姿態(tài)的穩(wěn)定力矩M穩(wěn)定。隨著迎角的逐漸加大，M穩(wěn)定也慢慢增加，直到等于M操縱，飛機(jī)的俯仰力矩又重新取得平衡，飛機(jī)停止了轉(zhuǎn)動，以一個(gè)新的姿態(tài)（較大迎角和較小速度）進(jìn)行定常直線飛行。飛機(jī)達(dá)到新的平衡姿態(tài)時(shí)，M操縱和M穩(wěn)定的關(guān)系是：M操縱=M穩(wěn)定。

飛機(jī)員操縱升降舵后，飛機(jī)俯仰力矩的變化飛機(jī)重心飛機(jī)焦點(diǎn)飛機(jī)操縱M操縱飛機(jī)重心尾穩(wěn)定M拉桿縱向操縱性和縱向穩(wěn)定性的關(guān)系飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性是互相制約的：穩(wěn)定性太大飛機(jī)保持原飛行姿態(tài)的能力太強(qiáng)要改變它就很不容易，操縱起來就很費(fèi)勁，飛機(jī)的操縱性就很遲鈍；穩(wěn)定性太小飛機(jī)的飛行姿態(tài)很容易改變，駕駛員很難掌握操縱的分寸，精確地操縱飛機(jī)，飛機(jī)的操縱性又過于靈敏。在穩(wěn)定性和操縱性兩者之間選取一一個(gè)平衡點(diǎn)，以使飛機(jī)具有足夠的穩(wěn)定性和良好的操縱性。飛機(jī)重心范圍的確定飛機(jī)的重心位置對飛機(jī)的縱向靜穩(wěn)定性和操縱性影響很大。在使用過程中，由于裝載不同、燃料消耗、飛機(jī)構(gòu)型變化等原因，飛機(jī)的重心位置經(jīng)常發(fā)生變化，所以為了保證飛機(jī)具有足夠的穩(wěn)定性和良好的操縱性，必須對飛機(jī)重心的變化范圍加以限制。飛機(jī)重心的變化范圍：是用重心前限和重心后限來確定。在實(shí)際使用過程中，飛機(jī)重心的變化不應(yīng)超出由重心前限和重心后限之間所限定的范圍。飛機(jī)重心范圍的確定1飛機(jī)的重心前限重心前限是允許飛機(jī)重心最靠前的位置。為了保證飛機(jī)具有一定的縱向靜穩(wěn)定性，飛機(jī)重心必須在全機(jī)焦點(diǎn)之前一定的距離，也就是靜穩(wěn)定裕量K；達(dá)到一定值。飛機(jī)重心前移，Kp值提高，飛機(jī)的縱向靜穩(wěn)定性提高。但卻使改變飛機(jī)原飛行狀態(tài)所需要的縱向操縱力矩加大，從而使操縱飛機(jī)所需要的舵面偏轉(zhuǎn)角和駕駛桿力增大，飛機(jī)對操縱反應(yīng)過于遲鈍，飛機(jī)的操縱性能變壞。飛機(jī)重心范圍的確定1飛機(jī)的重心前限另外，對應(yīng)每一個(gè)迎角的定常直線飛行，升降舵都有一個(gè)舵偏角與之對應(yīng)，以達(dá)到縱向力矩的平衡。如果飛機(jī)重心過于靠前，機(jī)翼產(chǎn)生的低頭力矩過大，為縱向力矩平衡，所要求的舵面偏轉(zhuǎn)角可能大到超出設(shè)計(jì)的允許值。因此，主要是從飛機(jī)縱向平衡和縱向操縱性能要求對飛機(jī)重心最靠前的位置進(jìn)行了限制，設(shè)定了重心前限。飛機(jī)重心范圍的確定飛機(jī)重心前限和重心后限的位置也是用平均空氣動力弦上的投影到該弦前緣的距離與平均空氣動力弦長之比來表示。對于安裝有自動駕駛儀或增穩(wěn)系統(tǒng)的飛機(jī)，重心的后限可以適當(dāng)?shù)胤艑?。但也?yīng)考慮到一旦這些設(shè)備出現(xiàn)故障，依靠飛機(jī)自身的縱向穩(wěn)定性和操縱性，也可以安全有效地操縱飛行，完成預(yù)定的飛行任務(wù)。2飛機(jī)的重心后限重心后限是允許飛機(jī)重心最靠后的位置。飛機(jī)重心后移，KF值減少，飛機(jī)的縱向靜穩(wěn)定性減小。另外，使改變飛機(jī)原飛行狀態(tài)所需的縱向操縱力矩減少，所需要的舵偏角和駕駛桿力減少，