航空飞行器飞行动力学部分课后习题答案7-8单元

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1、7.1何谓飞行器全机焦点？分析影响焦点位置的主要因素。全机焦点取决于机翼焦点以及机身和平尾引起的焦点变化量，机身使焦点前移，平尾使焦点后移，因此焦点位置与飞机的气动布局有关。焦点位置还与Ma有关，亚音速时焦点位于平均气动弦前缘0.23～0.24，Ma数变化，全机焦点变化不大；跨音速时，Ma增加，全机焦点迅速后移；超音速时焦点接近平均气动弦中点，Ma变化时机翼焦点变化不大。全机焦点（气动中心）为迎角变化时全机升力增量的作用点。当迎角变化时，气动力对焦点的力矩不变。7.2何谓飞行器的纵向定速静稳定性和定载

2、静稳定性？定速静稳定性：给定速度和升降舵偏角，飞机在某一平衡状态受到扰动，迎角发生变化，扰动消除后，飞行器将产生使迎角恢复到原有平衡状态迎角的力矩。定速静稳定条件：焦点CG定载静稳定性：飞机受扰动后，迎角和速度均发生变化，在满足1g过载的情形下，飞机是否具有恢复原有平衡状态的趋势。定载静稳定条件：7.2跨音速时此项为大的负值跨音速时，dCm/dCL>0，飞机为定载静不稳定7.3说明飞行器在跨声速区飞行时出现“自动俯冲”现象的物理原因。在跨音速区域飞行时，飞机速度增加时，气动压力中心迅速后移，产生大的低

3、头力矩，而飞机此时为定载静不稳定，低头后会产生使低头趋势进一步加剧的气动低头力矩，因而会出现“自动俯冲”现象。跨音速区为大的负值，静载定不稳定飞机在高空进入超音速飞行的过程中，飞行员一般不会刻意操纵升降舵使飞机配平，飞机经历自动俯冲加速后，待速度增加到一定程度时自动恢复平衡。（P220图7.13）7.4①根据风洞数据确定飞机的静稳定导数；②求质心的相对移动量。①由于纵向力矩系数与迎角成线性关系：代入迎角为4°和6°时的气动力矩系数：可解得：零迎角俯仰力矩系数纵向静不稳定静稳定导数：7.4如果迎角为0°

4、时升力系数CL0=0，则迎角为4°：②飞机质心移动时，升力特性并不会发生变化。压力中心7.4重心移动量为：由于重心移动使俯仰力矩增大，因此可推测，重心向前移动了0.0816如果迎角为0°时升力系数CL0不为零，则计算结果会有所变化，但方法一样。重心移动后，变化的量：与力矩有关的量Cmα不变的量：焦点位置、升力曲线8.1方向舵固定在中立位置时，Cn～β曲线为什么常通过原点，呈反对称变化？偏转方向舵时，如在气动力线形变化范围，则曲线如何变化？方向舵固定在中立位置时，通常情况飞机左右完全对称，β=0时不产生

5、偏航力矩，因此Cn～β曲线常通过原点。飞机航向静稳定时，β>0时产生正的偏航力矩；β<0时产生负的偏航力矩，由于飞机外形左右完全对称，因此有Cn(β)=-Cn(-β)，即呈反对称变化。如果气动力在线性变化范围内，若8.1方向舵正偏转产生的负偏航力矩假设为零8.2何谓飞行器的航向静稳定性和横向静稳定性？影响横航向静稳定性的主要因素？航向静稳定性：飞机在平衡状态下受到外界非对称瞬时干扰，产生侧滑，在驾驶员不施加操纵的条件下，干扰消失的瞬时，飞机将产生使侧滑角减小的偏航力矩，则称飞机在原平衡状态具有航向静稳

6、定性。8.2航向静稳定性xbVa注意：扰动消失后，飞机产生的力矩具有消除侧滑角的趋势，即使机头沿来流方向的趋势，而并非保持航向（χ）不变。因此，航向静稳定性亦称风标稳定性。影响因素：Cnβ>0时，航向静稳定，该稳定性导数主要由垂尾提供。无尾飞翼布局飞机,无垂尾,可能呈航向弱静不稳定。8.2横向静稳定性横向静稳定性：飞机在平衡状态下受到非对称的外界扰动，产生小量滚转角,若Δφ>0，扰动消失后，重力和升力的分量使飞机产生右侧滑Δβ>0，驾驶员不施加操纵时，飞机上将产生负的滚转力矩使飞机机翼保持水平。8.2

7、横向静稳定性LMC注意：滚转角的消除是通过侧滑间接消除的，因为滚转角并不直接引起气动力矩的变化。影响因素：Clβ<0时，横向静稳定，该稳定性导数受机翼的上反角、后掠角及垂尾的影响。8.4试推导因非对称装载在飞行器上作用有不对称滚转力矩ΔL时，为保持定直飞行所需要的副翼、方向舵偏角的表达式(设Cnδa可忽略)。写成无因次形式：得：升力飞机的横航向平衡需同时满足侧力、滚转力矩和偏航力矩的平衡滚转力矩侧风配平？假设滚转角为零