第7章 飞行器的纵向平衡静稳定性

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1、内内容容绪言绪言7.17.1静稳定力矩静稳定力矩7.37.3定常直线飞行时的飞机平衡特性定常直线飞行时的飞机平衡特性7.67.6定常拉升飞行时的飞机平衡特性定常拉升飞行时的飞机平衡特性小结小结本章作业：本章作业：7.1;7.2;7.3;7.47.1;7.2;7.3;7.4¢¢研究的问题研究的问题::飞机作飞机作对称定直对称定直((曲线曲线))飞行飞行时，作用在飞机上的时，作用在飞机上的纵向力矩及其如何实纵向力矩及其如何实现平衡。现平衡。(1)(1)纵向力矩的计算、如何来实现配平纵向力矩的计算、如何来实现配平::∑Mz=0————纵向平衡问题纵向平衡问题(2)(2)平衡状态由于

2、平衡状态由于外界扰动外界扰动而被破坏时，飞而被破坏时，飞机恢复原状态的趋势机恢复原状态的趋势————静稳定性问题静稳定性问题(3)(3)从一平衡状态到另一平衡状态，从一平衡状态到另一平衡状态，操纵面操纵面偏转偏转和和驾驶杆力的驾驶杆力的最终变化最终变化————静操纵性问题静操纵性问题俯仰力矩的概念俯仰力矩的概念::指绕Oy轴作抬头或低头转动的力矩。表示b为状态变量和操纵变量的函数：iM=++++MMMMαiαδqMe0αδqeα零升力矩稳定力矩阻尼力矩操纵力矩洗流时差力矩零升力矩的概念零升力矩的概念::当飞机全机升力为零时，产生的俯仰力矩。当飞机全机升力为零时，产生的俯仰力矩

3、。••若平尾具有安装角，在某个飞行迎角下，若平尾具有安装角，在某个飞行迎角下，翼身组合体产生一个正升力，而平尾产生翼身组合体产生一个正升力，而平尾产生一个负升力一个负升力（力臂长），（力臂长），全机升力为零，全机升力为零，而会产生一个正的抬头力矩。而会产生一个正的抬头力矩。••单独机翼具有一定厚度和弯度，会产生一单独机翼具有一定厚度和弯度，会产生一个负的零升力矩；个负的零升力矩；••单独平尾一般为对称翼型（便于安装），单独平尾一般为对称翼型（便于安装），故零升力矩为零。故零升力矩为零。机翼的零升力矩为什么小于零?C<0m0α0CL正弯度：<0负弯度：>00α无弯度：=0α0全

4、机零升力矩应大于零，否则无法配平！全机零升力矩应大于零，否则无法配平！••全机零升力矩大于零，才可在正迎角下配全机零升力矩大于零，才可在正迎角下配平；平；••全机零升力矩小于零，只能在负迎角下配全机零升力矩小于零，只能在负迎角下配平；平；CmC>0m0α>0trim0αα<0trimC<0m0稳定性与操纵性的概念平衡平衡::指状态参数不随时间变化的飞行。如定常直指状态参数不随时间变化的飞行。如定常直线飞行、正常盘旋等。线飞行、正常盘旋等。稳定性稳定性::飞机受到外界扰动后自动恢复原来平衡状飞机受到外界扰动后自动恢复原来平衡状态的能力。态的能力。操纵性操纵性::飞机在驾驶员的操

5、纵下从一种飞行状态过飞机在驾驶员的操纵下从一种飞行状态过渡到另一种飞行状态的能力。包括稳态增量和瞬态渡到另一种飞行状态的能力。包括稳态增量和瞬态过程。过程。α稳态增量不稳定中立平衡稳定稳定平衡平衡瞬态时间t静稳定性的概念••静稳定：静稳定：假定飞机初始作定常直线飞行假定飞机初始作定常直线飞行（外力、外力矩平衡），若受到某种外界（外力、外力矩平衡），若受到某种外界瞬瞬时扰动时扰动作用后，具有作用后，具有自动恢复自动恢复到原来平衡状到原来平衡状态的态的趋势趋势，则称飞机是，则称飞机是静稳定静稳定的；的；••静不稳定：静不稳定：在外界瞬时扰动作用后，若飞在外界瞬时扰动作用后，若飞机

6、存在力图扩大偏离平衡状态的初始趋势，机存在力图扩大偏离平衡状态的初始趋势，则称飞机是则称飞机是静不稳定静不稳定的；的；••中立静稳定：中立静稳定：若外界瞬时扰动作用后，既若外界瞬时扰动作用后，既无扩大无扩大、又、又无恢复无恢复原来平衡状态的初始趋原来平衡状态的初始趋势，则称为势，则称为中立静稳定中立静稳定。。静稳定性概念静稳定性概念ΔαΔαtt静稳定,动稳定静稳定,动不稳定Δαt静不稳定,动不稳定讨论¢¢具有静稳定性并不能保证飞机最终恢复原具有静稳定性并不能保证飞机最终恢复原有的平衡（具有动稳定性），但静稳定性是有的平衡（具有动稳定性），但静稳定性是动稳定的动稳定的““必要条

7、件必要条件””。。¢¢一般静稳定性用一般静稳定性用导数定义导数定义，某个力矩系数，某个力矩系数对某一变量（纵向力矩系数对迎角、横向和对某一变量（纵向力矩系数对迎角、横向和航向力矩系数对侧滑角）的导数来定义。航向力矩系数对侧滑角）的导数来定义。内内容容绪言绪言7.17.1静稳定力矩静稳定力矩7.37.3定常直线飞行时的飞机平衡特性定常直线飞行时的飞机平衡特性7.67.6定常拉升飞行时的飞机平衡特性定常拉升飞行时的飞机平衡特性小结小结内内容容7.17.1静稳定力矩静稳定力矩7.1.17.1.1静稳定力矩的组