5.飞机纵向气动力和力矩(4学时)解析.ppt

西北工业大学自动化学院李广文 5全文共47页，当前为第31页。 西北工业大学自动化学院李广文 5全文共47页，当前为第32页。 西北工业大学自动化学院李广文 2.3 飞机曲线飞行时的纵向力矩 飞机在曲线飞行时，除了上述俯仰稳定力矩、俯仰操纵力矩和零升力矩外，在飞机的机翼、机身和平尾处都会产生俯仰力矩，其中以平尾产生的力矩最为明显。因此，在分析飞机曲线飞行力矩时，要考虑平尾产生的阻尼力矩 5全文共47页，当前为第33页。 西北工业大学自动化学院李广文 2.3.1由俯仰角速产生的纵向阻尼力矩 纵向阻尼导数 由 引起的纵向力矩称为阻尼力矩， 无量纲导数 称纵向阻尼导数。 转动方向 相对气流 平尾附加升力 俯仰阻尼力矩 飞机转动方向 5全文共47页，当前为第34页。 西北工业大学自动化学院李广文 平尾产生的 由俯仰角速产生的纵向阻尼力矩 注意：苏式坐标系和欧美坐标系中，归一化俯仰角速率的计算公式不同 苏式坐标系 欧美坐标系 5全文共47页，当前为第35页。 西北工业大学自动化学院李广文 下洗修正 已计入定常气动力 非定常运动中需考虑 时对平尾下洗影响的迟滞。 t时刻平尾下洗角取决于(t –τ)时刻机翼迎角。 ?相对于按当前迎角考虑平尾下洗，实际气动力增量为: 2.3.2下洗时差阻尼力矩 洗流时差导数 5全文共47页，当前为第36页。 西北工业大学自动化学院李广文 曲线飞行中的纵向力矩 注意：苏式坐标系和欧美坐标系中，归一化迎角速率的计算公式不同 苏式坐标系 欧美坐标系 5全文共47页，当前为第37页。 西北工业大学自动化学院李广文 纵向气动力矩 5全文共47页，当前为第38页。 西北工业大学自动化学院李广文 发动机转子转动或螺旋桨转动产生的干扰力矩 航空发动机上都有高速转动的转子或螺旋桨，由于陀螺进动效应（自转的物体受外力作用导致其自转轴绕某一中心旋转，这种现象称为进动，如果强迫陀螺作进动，则陀螺会产生一个同外力矩大小相等，方向相反的反作用力矩，这个力矩就是陀螺力矩），这些转子和螺旋桨在飞机产生俯仰和偏航时就会产生明显的干扰力矩。这个力矩在喷气式飞机上影响不大，但对于螺旋桨飞机影响很大，不能忽略。 5全文共47页，当前为第39页。 西北工业大学自动化学院李广文 飞行中高速旋转的螺旋桨，当受到桨轴方向的操纵力矩作用时，螺旋桨并不完全绕与操纵力矩方向平行的轴转动，还要绕另一个轴偏转，这种现象叫做进动。 螺旋桨的进动 纵轴 竖轴 横轴 机头上仰 向右转动 螺旋桨旋转方向 反作用力矩方向 5全文共47页，当前为第40页。 西北工业大学自动化学院李广文 5全文共47页，当前为第41页。 西北工业大学自动化学院李广文 飞机俯仰运动时的发动机转子或螺旋桨干扰力矩 假设飞机发动机转子和螺旋桨的转动都是右旋，即角运动方向沿飞机机体纵轴。当飞机向上抬头时，飞机发动机转子和螺旋桨产生的干扰力矩沿立轴正方向，即飞机抬头会产生右偏航， 左旋飞机抬头产生左偏航 5全文共47页，当前为第42页。 西北工业大学自动化学院李广文 飞机偏航运动时的发动机转子或螺旋桨干扰力矩 假设飞机发动机转子和螺旋桨的转动都是右旋，即角运动方向沿飞机机体纵轴。当飞机向右偏航时，飞机发动机转子和螺旋桨产生的干扰力矩沿横轴反方向，即飞机右偏航会产生低头力矩。 左旋飞机右偏航产生抬头力矩 俯仰干扰力矩 飞机右偏航 5全文共47页，当前为第43页。 西北工业大学自动化学院李广文 升力和俯仰力矩总结 升力系数 定义： 表达式： 参数: 5全文共47页，当前为第44页。 西北工业大学自动化学院李广文 力矩系数 定义： 表达式： 参数： 5全文共47页，当前为第45页。 西北工业大学自动化学院李广文 对称性比较 5全文共47页，当前为第46页。 西北工业大学自动化学院李广文 小结 飞机纵向力和纵向力矩的组成 飞机纵向气动力和气动力矩的组成及计算： 配平的概念 飞机纵向稳定性： 静稳定性、动稳定性；衡量稳定性的指标—纵向静稳定导数、静稳定度； 飞机焦点和纵向静稳定行之间的关系：焦点在重心后面飞机是静稳定的。 5全文共47页，当前为第47页。 西北工业大学自动化学院李广文 飞机的纵向气动力和力矩 1.飞机纵向的气动力 2.飞机的俯仰力矩 3.飞机的纵向静稳定导数 5全文共47页，当前为第1页。 西北工业大学自动化学院李广文 一、作用在飞机上的力 作用在飞机上的外力 外力矩平衡及约束 外力一般不通过质心，它将引起绕质心转动的力矩 产生升力的主要部件是：机翼、机身(主要是机头)和平尾 Lt T Lw G Lb V D 5全文共47页，当前为第2页。