飞机的纵向操纵性飞行原理课件

飞机的纵向操纵性主讲人：徐峰《飞行原理》01.水平尾翼02.飞机的纵向操纵03.纵向操纵和纵向稳定性的关系04.飞机重心范围的确定目录contents水平尾翼水平尾翼的组成方向舵升降舵水平安定面垂直安定面飞机的水平尾翼是由前面固定不动（或安装角可调）的水平安定面和后面可绕转轴偏转的升降舵组成，如图所示。飞机的纵向操作

飞机的纵向操纵飞机的纵向操纵是由驾驶员通过驾驶杆、传动系统等改变升降舵的偏转角来实现的。根据驾驶员的生理习惯，正常的操作动作是：驾驶员向后拉杆，舵面应向上偏转（δz<0），水平尾翼上产生的附加升力向下，对重心产生的附加纵向力矩ΔMz>0，迫使飞机抬头，增大迎角，减少飞行速度，如图（b）所示；驾驶员向前推杆，舵面应向下偏转（δz>0），水平尾翼上产生的附加升力向上，对重心产生的附加纵向力矩ΔMz<0，迫使飞机低头，减小迎角，增大”飞行速度，如图（c）所示。飞机的纵向操纵

飞机的纵向操作

飞机的纵向操纵是由驾驶员通过驾驶杆、传动系统等改变升降舵的偏转角来实现的。根据驾驶员的生理习惯，正常的操作动作是：由此可知，升降舵偏角δz与所产生的附加力矩ΔMz的符号相反。纵向操纵性和纵向稳定性的关系为了了解这个问题，我们再看一下纵向操纵进行的过程。以使飞机抬头为例，当飞机做定常直线飞行时，纵向力矩等于零，飞机处于纵向平衡状态。这时驾驶员向后拉一点杆，升降舵向上偏转一个角度，对重心产生的附加力矩使飞机抬头，这是迫使飞机改变原飞行姿态的操纵力矩M操纵。飞机一抬头使迎角增大，产生了向上的附加气动升力作用在全机焦点上。纵向操纵性和纵向稳定性的关系因为飞机具有纵向稳定性，焦点在重心之后，向上的附加气动升力必然对重心产生使飞机低头的力矩，这就是力图使飞机保持原飞行姿态的稳定力矩M稳定。随着迎角的逐渐加大，M稳定也慢慢增加，直到等于M操纵，飞机的俯仰力矩又重新取得平衡，飞机停止了转动，以一个新的姿态（较大迎角和较小速度）进行定常直线飞行。飞机达到新的平衡姿态时，M操纵和M稳定的关系是：M操纵=M稳定。

飞机员操纵升降舵后，飞机俯仰力矩的变化飞机重心飞机焦点飞机操纵M操纵飞机重心尾稳定M拉杆纵向操纵性和纵向稳定性的关系飞机的稳定性和操纵性是互相制约的：稳定性太大飞机保持原飞行姿态的能力太强要改变它就很不容易，操纵起来就很费劲，飞机的操纵性就很迟钝；稳定性太小飞机的飞行姿态很容易改变，驾驶员很难掌握操纵的分寸，精确地操纵飞机，飞机的操纵性又过于灵敏。在稳定性和操纵性两者之间选取一一个平衡点，以使飞机具有足够的稳定性和良好的操纵性。飞机重心范围的确定飞机的重心位置对飞机的纵向静稳定性和操纵性影响很大。在使用过程中，由于装载不同、燃料消耗、飞机构型变化等原因，飞机的重心位置经常发生变化，所以为了保证飞机具有足够的稳定性和良好的操纵性，必须对飞机重心的变化范围加以限制。飞机重心的变化范围：是用重心前限和重心后限来确定。在实际使用过程中，飞机重心的变化不应超出由重心前限和重心后限之间所限定的范围。飞机重心范围的确定1飞机的重心前限重心前限是允许飞机重心最靠前的位置。为了保证飞机具有一定的纵向静稳定性，飞机重心必须在全机焦点之前一定的距离，也就是静稳定裕量K；达到一定值。飞机重心前移，Kp值提高，飞机的纵向静稳定性提高。但却使改变飞机原飞行状态所需要的纵向操纵力矩加大，从而使操纵飞机所需要的舵面偏转角和驾驶杆力增大，飞机对操纵反应过于迟钝，飞机的操纵性能变坏。飞机重心范围的确定1飞机的重心前限另外，对应每一个迎角的定常直线飞行，升降舵都有一个舵偏角与之对应，以达到纵向力矩的平衡。如果飞机重心过于靠前，机翼产生的低头力矩过大，为纵向力矩平衡，所要求的舵面偏转角可能大到超出设计的允许值。因此，主要是从飞机纵向平衡和纵向操纵性能要求对飞机重心最靠前的位置进行了限制，设定了重心前限。飞机重心范围的确定飞机重心前限和重心后限的位置也是用平均空气动力弦上的投影到该弦前缘的距离与平均空气动力弦长之比来表示。对于安装有自动驾驶仪或增稳系统的飞机，重心的后限可以适当地放宽。但也应考虑到一旦这些设备出现故障，依靠飞机自身的纵向稳定性和操纵性，也可以安全有效地操纵飞行，完成预定的飞行任务。2飞机的重心后限重心后限是允许飞机重心最靠后的位置。飞机重心后移，KF值减少，飞机的纵向静稳定性减小。另外，使改变飞机原飞行状态所需的纵向操纵力矩减少，所需要的舵偏角和驾驶杆力减少，