飞机的纵向静稳定性飞行原理课件

飞机的纵向静稳定性主讲人：徐峰《飞行原理》01.飞机的纵向力矩和纵向平衡02.全机焦点03.飞机纵向静稳定性04.影响飞机纵向稳定性的因素目录contents飞机的纵向力矩和纵向平衡纵向力矩就是使飞机绕横轴Oz，转动的俯仰力矩，用Mz表示。规定使飞机抬头的M为正值，否则为负值。飞机的纵向力矩机身尾翼机翼动力装置每个部件上的气动力及发动机推力等都将对飞机产生纵向力矩。飞机的纵向力矩就等于飞机各部件上气动力产生的纵向力矩之和，并考虑动力装置的影响。全机气动力产生的纵向力矩用公式表示为：飞机的纵向力矩和纵向平衡

式中：

飞机的纵向力矩和纵向平衡在一般情况下，机翼的压力中心在飞机重心之后，机翼上的气动升力对飞机产生使机头向下的俯仰力矩（Mz为负值）。主要的俯仰力矩飞机重心机翼压力中心机翼水平尾翼对飞机纵向力矩起主要作用的是机翼、水平尾翼的气动升力和发动机的推力。如果不考虑发动机的影响，机翼和水平尾翼的气动升力对飞机纵向平衡的影响如图所示。飞机的纵向力矩和纵向平衡水平尾翼上的气动升力向下作用，对飞机产生使机头向上的俯仰力矩（Mz为正值）。当两个力矩互相抵消时，飞机的纵向力矩Mz=0，也就是mz=0，"飞机保持纵向平衡。主要的俯仰力矩飞机重心机翼压力中心机翼水平尾翼对飞机纵向力矩起主要作用的是机翼、水平尾翼的气动升力和发动机的推力。如果不考虑发动机的影响，机翼和水平尾翼的气动升力对飞机纵向平衡的影响如图4-5所示。全机焦点当飞机受到扰动使迎角发生改变时，机翼、机身和水平尾翼的迎角都会随着发生变化，也都会产生附加的气动升力。这些附加气动升力之和就是迎角改变时，全机气动升力的增量，用符号∆L表示。由于迎角的改变引起的飞机气动升力增量的作用点，就叫做全机焦点（全机气动中心）。全机焦点在飞机纵向的位置也是用焦点在平均气动力弦上的投影到该弦前缘的距离xf与平均气动力弦bA之比的百分数表示，即

全机焦点

全机由于机身的影响，使翼身组合体的焦点前移，如图所示。水平尾翼上的升力虽然比机翼的升力小很多，但它作用在全机重心之后，力臂较长，所以加上水平尾翼之后，形成的全机焦点明显地后移，如图所示。飞机纵向静稳定性当迎角发生变化时，气动升力的增量作用在全机焦点上，这个气动升力的增量对全机重心产生的俯仰力矩，就是迎角变化带来的俯仰力矩的变量。如果迎角变化带来的俯仰力矩的变量能消除迎角的变化，扰动消失后，飞机向恢复原飞行姿态的方向运动，飞机就具有纵向静稳定性，否则就没有。而俯仰力矩变量是否具有这样的作用，取决于全机焦点和全机重心的相对位置。飞机纵向静稳定性如果全机焦点和重心重合，升力增量不会对重心形成力矩，飞机就具有纵向中立静稳定性。

水平尾翼为飞机提供必要的纵向静稳定性。亚声速飞行时，机翼的焦点一般在飞机重心之前，所以单有机翼的飞机是纵向静不稳定的。飞机纵向静稳定性如果全机焦点和重心重合，升力增量不会对重心形成力矩，飞机就具有纵向中立静稳定性。

机身对纵向力矩的影响，使焦点向前移，所以，翼身组合体的纵向静不稳定性更大。将水平尾翼的作用考虑进去以后，焦点大大向后移，形成了在飞机重心之后的全机焦点，如图所示，所以水平尾翼为飞机提供了纵向静稳定性。影响飞机纵向静稳定性的因素1握杆和松杆对飞机纵向静稳定性的影响在上面纵向静稳定性概念讨论中，假设受扰动后，飞机的速度不变，只有迎角变化，并且在受扰动过程中，升降舵面不能自由偏转，所以上述讨论的稳定性也称为握杆定速静稳定性。2飞机实用重心和飞机焦点位置的变化（1）影响飞机实用重心的位置的因素有：货物的装载情况、乘客的位置、燃油的数量及消耗情况以及飞机的构型等都会影响飞机实用重心的位置。当焦点位置不变时，飞机实用重心前移，飞机的纵向静稳定性增大；飞机实用重心后移，飞机的纵向静稳定性减小。影响飞机纵向静稳定性的因素（2）影响飞机焦点位置的因素如下：飞行马赫数Ma的影响：飞机焦点的位置主要由机翼的焦点位置和水平尾翼引