空气动力学第三十五讲..ppt

§4—3 飞机的操纵性 一、飞机的纵向操纵性 飞行员移动驾驶杆偏转水平尾翼(或升降舵)能够改变飞机迎角，是由于飞机的俯仰操纵力矩和俯仰恢复力矩之间的相互矛盾，相互斗争的结果。例如，飞机原来处于俯仰平衡状态，俯仰力矩平衡，飞行员向后拉了一点杆，水平尾翼前缘即向下偏转一个角度(或升降舵向上偏转一个角度)。于是水平尾翼产生负的附加升力，并对飞机重心形成俯仰操纵力矩，迫使机头上仰增大迎角(图3—4—36)。由于迎角增大，引起飞机产生正的附加升力，此附加升力作用在飞机焦点上，对飞机重心形成俯仰恢复力矩，其方向同俯仰操纵力矩的方向相反，力图恢复原来的迎角。随着迎角逐渐增大，飞机的附加升力和它形成的俯仰恢复力矩也逐渐增大，及致迎角增大到一定程度，相互矛盾的俯仰恢复力矩与俯仰操纵力矩重新平衡时，飞机就停止俯仰转动，保持以较大的迎角飞行。 (一)偏转水平尾翼(或升降舵)后，飞机的迎角为什么会改变? 飞行员移动驾驶杆偏转水平尾翼(或升降舵)能够改变飞机迎角，是由于飞机的俯仰操纵力矩和俯仰恢复力矩之间的相互矛盾，相互斗争的结果。例如，飞机原来处于俯仰平衡状态，俯仰力矩平衡，飞行员向后拉了一点杆，水平尾翼前缘即向下偏转一个角度(或升降舵向上偏转一个角度)。于是水平尾翼产生负的附加升力 ，并对飞机重心形成俯仰操纵力矩，迫使机头上仰增大迎角(图3—4—36)。由于迎角增大，引起飞机产生正的附加升力 ，此附加升力作用在飞机焦点上，对飞机重心形成俯仰恢复力矩，其方向同俯仰操纵力矩的方向相反，力图恢复原来的迎角。随着迎角逐渐增大，飞机的附加升力和它形成的俯仰恢复力矩也逐渐增大，及致迎角增大到一定程度，相互矛盾的俯仰恢复力矩与俯仰操纵力矩重新平衡时，飞机就停止俯仰转动，保持以较大的迎角飞行。 (二)增强飞机俯仰操纵性的措施——全动水平尾翼 一般亚音速飞机都采用升降舵进行俯仰操纵，飞行员操纵升降舵，升降舵偏转所引起的压力变化能逆气流传播，使整个水平尾翼的压力分布发生显著变化，产生较大的附加升力，故升降舵效能提高，能够保证飞机具有良好的俯仰操纵性(图3—4—37a)。 升降舵良好的舵面效能，在一定条件下会向它的反面转化。高速飞行中，水平安定面表面产生局部激波。我们知道，局部激被前面为超音速气流，局部激波后面的压力变化，不能逆超音速气流传到局部激波前面去，这时，升降舵的偏转，只能改变水平尾翼位于局部激波后面的压力分布，不能改变整个水平尾翼的压力分布。因此，舵面效能大大降低，升降舵偏转同一角度所产生的俯仰操纵力矩显著下降(图3—4—37b)。 1、驾驶杆力 飞行员操纵飞机，要对驾驶杆施加力量，这个力称为驾驶杆力，简称杆力，为什么操纵驾驶杆要施加一定的力量? 如图3—4—38所示，当水平尾翼前缘向下偏转一个角度时，水平尾冀上就会产生一个负的附加升力 。它对水平尾翼的转轴构成一个力矩——枢轴力矩。迫使水平尾翼返回原来位置，如果操纵系统中没有装设助力操纵装置。这个力矩的作用就要传到驾驶杆上来，使驾驶杆返回松杆位置，因此，飞行员要保持水平尾翼转角不变，就必须用一定的力量P拉住驾驶杆以平衡枢轴力矩的作用，保持驾驶杆的位置不动，反之，如果要保持水平尾翼处在前缘上偏的位置，飞行员就必须用一定的力量推住驾驶杆。水平尾翼离转角越大，飞行速度越大，都会使作用在水平尾翼上的空气动力增大，为了保持水平尾翼偏转不变，驾驶杆力也必然增大。 2、驾驶杆力随平飞速度变化的规律 平飞中，飞机的升力必须和飞机的重力相等，所以，随着飞行速度的改变，需要相应地改变迎角，以保持升力相等，所以，随着飞行速度的改变，需要相应地改变迎角，以保持升力不变，飞行速度加快了，升力随之增大，这就需要相应地减小迎角，以减小升力，飞行速度减慢了，升力随之减小，这就需要相应地增大迎角，以增大升力，可见，为了保持平飞，在大速度下，应当用小迎角：而在小速度下，应当用大迎角。 前面已经讲过，飞机的迎角又必须通过相应地移动驾驶杆，改变水平尾翼的偏转角度来改变。而驾驶杆位置改变了，驾驶杆力也会相应地发生变化，由此可以得出驾驶杆力随平飞速度的变化关系。如图4—4—40中曲线所示． 在平飞中，飞行员松开驾驶杆(即载荷感觉器不受压缩，杆力等于零)时，飞机会相应地平稳在某一个迎角和速度上，这个杆力为零的飞行速度，叫做平衡速度，如图3—4—40中，曲线与横坐标的交点所对应的飞行速度，就是平衡速度。 二、横向操纵性 飞机的横向操纵性，就是在飞行员操纵副翼以后，飞机绕