飞机的纵向动稳定性飞行原理课件

飞机的纵向动稳定性主讲人：徐峰《飞行原理》飞机的纵向动稳定性飞机的纵向动稳定性研究的是飞机受到扰动后，恢复原飞行姿态的运动过程。飞机受到扰动后，恢复原飞行姿态的运动过程就是由飞机的纵向静稳定力矩、俯仰阻尼力矩和惯性力矩相互作用的结果来确定的。具有纵向静稳定性是飞机具有纵向稳定性的必要条件，但不是充分条件。飞机的纵向动稳定性在扰动消失后，具有纵向静稳定性的飞机在纵向静稳定力矩作用下，恢复原飞行姿态的运动中，受到静稳定力矩、俯仰阻尼力矩、惯性力矩等的共同作用，这些力矩的共同作用如果能使飞机围绕平衡位置的来回振荡运动逐渐收敛，最后恢复到原飞行姿态，飞机就具有纵向动稳定性。具有纵向动稳定性的飞机，才真正具有了纵向稳定性。所以，具有纵向动稳定性是飞机具有纵向稳定性的充分条件。目录contents01.俯仰阻尼力矩02.纵向扰动运动的模态及其特征俯仰阻尼力矩

具有足够的纵向静稳定力矩只能使飞机具有自动返回原飞行姿态的运动趋势，并不能保证飞机最终能恢复到原有的飞行姿态。要做到这一点，还必须使飞机在恢复原有飞行姿态的俯仰摆动中受到足够的俯仰阻尼力矩，使飞机的俯仰摆动逐渐减弱直至停止。俯仰阻尼力矩飞机转动方向平尾附加升力俯仰阻尼力矩的产生图表示俯仰摆动中，飞机上的气动升力增量产生的附加俯仰力矩。当飞机在俯仰罢动中抬头时，重心前各处的迎角减小，产生的升力增量向下作用；重心后各处的迎角增大，产生的升力增量向上作用，这样分布的升力增量对飞机重心形成的力矩是低头力矩，阻上飞机抬头转动，所以是俯仰阻尼力矩。水平尾翼距离飞机重心最远，气动力面积最大，所以，俯仰阻尼力矩主要由水平尾翼产生，如图所示。纵向扰动运动的模态及其特征定常直线飞行的飞机，受到扰动使迎角发生变化，在扰动消失后，回到原平衡姿态过程中产生的扰动运动可以简化看成是由两种典型周期性运动模态叠加而成：短周期模态的运动长周期模态的运动一种是周期很短、衰减很快的短周期模态，如图所示；另一种是周期长、衰减很慢的长周期模态，如图所示。纵向扰动运动的模态及其特征这种运动模态主要发生在干扰消失后的最初阶段。飞机的扰动运动主要是飞机绕重心的摆动过程，表现为迎角和俯仰运动角速度周期性迅速变化，而飞行速度则基本上保持不变。1短周期运动模态扰动消失的最初阶段，飞机上产生的静稳定力矩迫使飞机返回原飞行姿态，从而使飞机，产生较大的绕横轴转动的角加速度，使飞机的迎角和俯仰运动角速度迅速变化。纵向扰动运动的模态及其特征到达原平衡姿态时，由于运动惯性，飞机会继续转动并超过原平衡位置，又会产生方向相反的静稳定力矩，迫使飞机再回到原飞行姿态，从而使飞机产生相反方向的转动角加速度，使飞机的迎角和俯仰运动角速度又向相反的方向迅速变化。于是，就形成了迎角和俯仰运动角速度周期性迅速变化的短周期运动模态。纵向扰动运动的模态及其特征在短周期振荡运动基本结束时，纵向力矩基本恢复平衡，飞机基本不再绕横轴转动，但由于飞行速度增量的作用，作用在飞机上的外力仍处于不平衡状态，飞机的航迹是弯曲的。重力、升力、阻力和发动机推力的相互作用，使飞机的高度增加，速度和升力随之减小，航迹逐渐转为向下弯曲；随后，飞机的高度减小，速度和升力随之增加，航迹又逐渐转为向上弯曲。如此反复进行，就形成了飞机重心上、下缓慢振荡。振荡过程如图所示。2长周期运动模态长周期模态的运动纵向扰动运动的模态及其特征在飞行过程中，驾驶员对这两种运动模态的感觉和要求是不同的。对于短周期模态，运动参数迎角、俯仰运动角速度变化快，驾驶员往往来不及反应并予以制止，因而影响到飞行安全、乘员的舒适和操纵反应特性等，所以对这种模态提出的要求较高。纵向扰动运动的模态及其特征在主操纵处于松浮状态或固定状态时，在相应于飞机形态的失速速度与最大允许速度之间产生的任何短周期振荡，必须受到重阻尼。对于长周期模态，因为它振荡周