飞机纵向运动的动稳定性

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1、内内容容9.19.1飞机纵向运动的动稳定性飞机纵向运动的动稳定性9.1.29.1.2模态特性的分析方法模态特性的分析方法9.1.4纵向短周期模态的简化分析9.1.5纵向长周期模态的简化分析9.29.2飞机的纵向动操纵性飞机的纵向动操纵性9.2.1时域响应指标9.2.3纵向动操纵性小结小结绪论绪论1.1.动稳定性的定义动稳定性的定义飞机在受扰作用后，会偏离其平衡飞机在受扰作用后，会偏离其平衡状态的基准状态，扰动作用停止后，飞状态的基准状态，扰动作用停止后，飞机能否恢复到它基准状态的一种机能否恢复到它基准状态的一种全过程全过程特性特性。。2.2.纵向运动模态的物理景象纵向运动模态的

2、物理景象（（11）飞机的）飞机的纵向运动可分为二个不同的物理模态纵向运动可分为二个不同的物理模态飞机的纵向线化运动方程组：飞机的纵向线化运动方程组：GiGGx=+AxBuGT其中，状态矢量：其中，状态矢量：xv=ΔΔΔΔ[]αqθ，，G操纵矢量：操纵矢量：uep[]T=ΔΔδδG对于稳定性问题，可以取对于稳定性问题，可以取u=0，也即只需研究，也即只需研究AA阵的特征根即可。阵的特征根即可。2.2.纵向运动模态的物理景象纵向运动模态的物理景象常规构型飞机，它由二组共轭复根组成。常规构型飞机，它由二组共轭复根组成。¢¢一对实部绝对值大的复根（一对实部绝对值大的复根（实部一定为负实

3、部一定为负），对应的运动称为），对应的运动称为““短周期模态短周期模态””¢¢另一对实部绝对值较小的复根（另一对实部绝对值较小的复根（实部一般实部一般为负为负），对应的运动称为），对应的运动称为““长周期模态长周期模态””。。（（22））纵向短周期运动模态纵向短周期运动模态¢¢表征飞机表征飞机力矩作用的过程力矩作用的过程，表示飞机的，表示飞机的操操纵性和机动性纵性和机动性；；¢¢主要运动变量为主要运动变量为迎角和飞机姿态角迎角和飞机姿态角，飞行，飞行速度变化很小；速度变化很小；¢¢运动周期很短，一般为运动周期很短，一般为零点几秒到几秒零点几秒到几秒；；¢¢振动频率高振动频率高，

4、驾驶员难于干预，所以要求，驾驶员难于干预，所以要求飞机具有很好的短周期模态特性，飞行品质飞机具有很好的短周期模态特性，飞行品质规范有严格的要求。规范有严格的要求。（（22））纵向短周期运动模态纵向短周期运动模态¢¢一般飞机均具有较大的一般飞机均具有较大的静稳定力矩（恢复静稳定力矩（恢复力矩）力矩）Mα会引起飞机较大的会引起飞机较大的角加速度角加速度，使飞，使飞机的机的迎角和俯仰角迎角和俯仰角迅速变化。当迎角的增量迅速变化。当迎角的增量由正值变为负值时，又产生反方向的静稳定由正值变为负值时，又产生反方向的静稳定力矩，使飞机反方向转动，即形成了力矩，使飞机反方向转动，即形成了迎角和

5、迎角和俯仰角的短周期振荡运动俯仰角的短周期振荡运动。。i¢¢另一方面另一方面,,飞机的飞机的阻尼力矩阻尼力矩Mq和和Mα也较大也较大，在振荡运动中会产生较大的阻尼作用，使，在振荡运动中会产生较大的阻尼作用，使飞机的旋转运动很快地衰减下来，飞机的力飞机的旋转运动很快地衰减下来，飞机的力矩在矩在前几秒钟内基本恢复原来的平衡状态前几秒钟内基本恢复原来的平衡状态。。（（33））纵向长周期运动模态纵向长周期运动模态¢¢表征飞机表征飞机力作用的过程力作用的过程，表示，表示飞机的速度飞机的速度动稳定性动稳定性，，发散或收敛较慢发散或收敛较慢的运动；的运动；¢¢主要运动变量为主要运动变量为速度

6、和航迹倾角速度和航迹倾角，飞行迎，飞行迎角变化很小，飞机的重心上下起伏；角变化很小，飞机的重心上下起伏；¢¢运动周期很长，一般运动周期很长，一般为数十秒到几百秒为数十秒到几百秒；；¢¢运动缓慢，运动缓慢，振动频率低振动频率低，驾驶员易于控制，驾驶员易于控制，一般也允许其运动为不稳定运动。，一般也允许其运动为不稳定运动。（（33））纵向长周期运动模态纵向长周期运动模态¢¢飞机的力矩平衡后，作用于飞机的飞机的力矩平衡后，作用于飞机的外力仍外力仍不平衡不平衡，由于，由于Δγ≠0，飞机的，飞机的航迹仍是弯曲航迹仍是弯曲的，未恢复到原水平直线飞行状态。的，未恢复到原水平直线飞行状态。¢¢

7、当速度增大时，升力大于重力使航迹向上当速度增大时，升力大于重力使航迹向上弯曲，俯仰角和高度增加，动能转化为势能弯曲，俯仰角和高度增加，动能转化为势能。飞行速度减小，升力也相应地减小。达到。飞行速度减小，升力也相应地减小。达到轨迹最高点时，升力小于重力，飞机开始下轨迹最高点时，升力小于重力，飞机开始下降，俯仰角和高度又减小，速度则增大。降，俯仰角和高度又减小，速度则增大。（（33））纵向长周期运动模态纵向长周期运动模态¢¢如此反复进行，就形成了如此反复进行，就形成了飞行速度和航迹飞行速度和航迹