m1一抬头力矩;m2一低头力矩;f--附加力;v一相对速度;u1 作用于水平尾翼的相对风速.

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跖操纵(见图4-13)。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。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胚稳定(见图4-13)。随着迎角的逐渐加大,M稳定也慢慢增加,直到等于llf操纵9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。

飞行员操纵升降舵后,飞机俯仰力矩的变化

飞机的纵向稳定性越大(焦点在重心之后越远),迎角改变引起的胚稳定越大,所需要酌m操纵越大,驾驶杆的位移和升降舵的偏转角就要越大,飞机对驾驶员的操纵反应不灵敏,飞机的操纵性能下降。相反,如果飞机的纵向稳定性小(焦点在重心之后距离重心较近),迎角改变引起的m稳定小,所需要的m操纵小,驾驶杆的位移和升降舵的偏转角就小,飞机对驾驶员的操纵反应灵敏,飞机的操纵性能提高.但稳定性过小也会使操纵飞机时驾驶杆的位移和升降舵的偏转角过小,飞机对驾驶员的操纵反应过于灵敏,驾驶员很难精确地操纵飞机。

由此可知,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,驾驶员很难精确地操纵飞机,飞机的操纵性又过于灵敏。

所以,应在稳定性和操纵性两者之间选取一个平衡点,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,从以上分析可知,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。

在实际使用过程中,飞机重心的前限是指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KF达到一定值。飞机重心前移,KF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。另外,我们知道,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的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。

飞机的重心后限,重心后限是指允许飞机重心最靠后的位置。飞机重心后移,KF值减小,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小,所需要的舵偏角和驾驶杆力减小,导致飞机对操纵的反应过于灵敏,驾驶员不易掌握操纵分寸, 难以对飞机重心最靠后的位置也是用该点在平均空气动力弦上投影到平均窜气动力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放宽。但也应考虑到一飞机重心稳定力矩.

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