飞机靠什么来保证其纵向、方向和横侧向稳定性?
参考答案:
当飞机受微小扰动而偏离原来纵向平衡状态(俯仰方向),并在扰动消失以后,飞机能自动恢复到原来纵向平衡状态的特性,称为飞机纵向稳定性。飞机的纵向稳定性主要取决于飞机重心位置,只有当飞机的重心位于焦点前面时,飞机才是纵向稳定的;飞机受到扰动以至于方向平衡状态遭到破坏,而在扰动消失后,飞机如能趋向于恢复原来的平衡位置,就是具有方向稳定性。飞机主要靠垂直尾翼的作用来保证方向稳定性。方向稳定力矩是在侧滑中产生的。
飞机在飞行过程中,受到微小扰动,机头右偏,出现左侧滑,空气从飞机左前方吹来作用在垂直尾翼上,产生向右的附加测力,此力对飞机重心形成一个方向稳定力矩,力图使机头左偏,消除侧滑,随着飞行马赫数的增大,特别是在超过声速之后,立尾的侧力系数迅速减小,产生侧力的能力急速下降,使得飞机的方向静稳定性降低。
在设计超音速战斗机时,为了保证在平飞最大马赫数下仍具有足够的方向静稳定性,往往需要把立尾的面积做得很大,有时候需要选用腹鳍以及采用双立尾来增大方向稳定性。
飞机受扰动以致横侧状态遭到破坏,而在扰动消失后,如飞机自身产生一个恢复力矩,使飞机趋向于恢复原来的平衡状态,就具有横侧向稳定性。飞行过程中,使飞机自动恢复原来横侧向平衡状态的滚转力矩,主要由机翼上反角、机翼后掠角和垂直尾翼产生。飞机受到干扰后,沿着R方向产生侧滑。
由于后掠角的作用,飞机右翼的有效速度大于左翼的有效速度,因此,在右边机翼产生的升力大于左边。两边机翼升力之差,形成了滚转力矩。飞机受到干扰后,沿着R方向产生侧滑。由于后掠角的作用,飞机右翼的有效速度大于左翼的有效速度,因此,在右边机翼产生的升力大于左边。
两边机翼升力之差,形成了滚转力矩。垂直尾翼也能产生横侧向稳定力矩,这是由于出现倾侧以后,垂尾上产生附加侧力的作用点高于飞机重心一段距离,此力对飞机重心形成横侧向稳定力矩,力图消除倾侧和侧滑。采用后掠角比较大的机翼的飞机,会由于后掠角的横侧向稳定作用过大而导致飞机左右往复摆动,形成飘摆现象,为克服此现象,可采用下反角的外形来消弱。
采用直机翼的飞机,为了保证横侧向稳定性要求,或多或少都有几度大小的上反角。