飞机的稳定性

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II. 焦点与俯仰稳定力矩
飞机迎角改变时附加升力的着力点称为焦点。 飞机迎角改变时附加升力的着力点称为焦点。
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●焦点位置的确定 焦点位置的确定
迎角增加， 迎角增加，压力中心 向前移动
原 平 衡 状 态
原 平 衡 状 态
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的稳定
物体受扰偏离原平衡状态后， 物体受扰偏离原平衡状态后，自 出现的、力图使物体回到原平衡状 动出现的、力图使物体回到原平衡状 态的、 态的、方向始终指向原平衡位置的力 称为稳定力矩 稳定力矩。 矩，称为稳定力矩。 物体受扰后的 动 ，自动 出现的、 出现的、力图使物体 终回到原平衡 状态的、 状态的、方向始终 动方向 的 力矩， 力矩。 力矩，称为 力矩。
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●静稳定性与动稳定性 静稳定性与动稳定性
正的动稳定性（稳定） 正的动稳定性（稳定） 扰动运动过程中出 现阻尼力矩， 现阻尼力矩，最终使 物体回到原平衡状态， 物体回到原平衡状态， 称物体是动稳定的。 称物体是动稳定的。 动稳定性研究物体受 动稳定性研究物体受 中立动稳定性 扰运动的时间响应历 程问题。 程问题。 振幅
4088.平尾的作用 平尾的作用 A.保持飞机具有俯仰稳定性 保持飞机具有俯仰稳定性 B.主要用来产生正升力以增大飞机升力 主要用来产生正升力以增大飞机升力 C.减小飞机阻力 减小飞机阻力
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4096.飞机的焦点 飞机的焦点 A.机翼升力的着力点 机翼升力的着力点 B.全机升力的着力点 全机升力的着力点 C.迎角改变时，附加着力点 迎角改变时， 迎角改变时
飞机的俯仰稳定性，指的是飞行中， 飞机的俯仰稳定性，指的是飞行中，飞机受微 小扰动以至俯仰平衡遭到破坏，在扰动消失后， 小扰动以至俯仰平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞 机自动趋向恢复原平衡状态的特性。 机自动趋向恢复原平衡状态的特性。
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③ 俯仰稳定性的判别
俯仰力矩系数： 俯仰力矩系数：
mZ =
MZ 1 ρV 2 ⋅ S ⋅ cMAC 2
俯仰力矩系数曲线： 俯仰力矩系数曲线：
稳定
不稳定
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② 俯仰阻尼力矩的产生
●俯仰阻尼力矩主要由平尾产生 俯仰阻尼力矩主要由平尾产生 俯仰阻尼力矩主要由平尾
俯仰阻尼力矩
转 动 方 向
平尾附加升力
相 对 气 流
飞机转动方向
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负的动稳定性（不稳定） 负的动稳定性（不稳定）
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●飞机稳定性的定义 飞机稳定性的定义
飞机的稳定性是指：飞机受到小扰动（ 飞机的稳定性是指：飞机受到小扰动（包括阵风扰 动和操纵扰动） 偏离原平衡状态， 动和操纵扰动）后，偏离原平衡状态，并在扰动消失 飞行员不给于任何操纵， 后，飞行员不给于任何操纵，飞机自动恢复原平衡状 包括最初响应—静稳定性问题，和最终响应—动 态（包括最初响应 静稳定性问题，和最终响应 动 稳定性问题）的特性。 稳定性问题）的特性。 俯仰稳定性 方向稳定性 横侧稳定性
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4127.重心靠后，飞机的纵向安定性 重心靠后， 重心靠后 A.变强 变强 B.减弱 减弱 C.保持不变 保持不变
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●静稳定性与动稳定性 静稳定性与动稳定性
受扰后出现稳定力矩， 受扰后出现稳定力矩，具有回到原平衡状态的 趋势，称为物体是静稳定的。静稳定性研究物体 趋势，称为物体是静稳定的。静稳定性研究物体 受扰后的最初响应问题。 受扰后的最初响应问题。
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mα = Z
∂α
Z
mz
抬头
∆mz ∆α
α
低头
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●俯仰力矩系数曲线 俯仰力矩系数曲线
当焦点在重心之后，飞机具有俯仰稳定性， 当焦点在重心之后，飞机具有俯仰稳定性，这也意味 着俯仰力矩系数曲线斜率为负。 着俯仰力矩系数曲线斜率为负。
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4.2.3 飞机的方向稳定性
●什么是方向稳定性 什么是方向稳定性
飞机的方向稳定性，指的是飞行中， 飞机的方向稳定性，指的是飞行中，飞机受微小 扰动以至方向平衡遭到破坏，在扰动消失后， 扰动以至方向平衡遭到破坏，在扰动消失后，飞机 自动趋向恢复原平衡状态的特性。 自动趋向恢复原平衡状态的特性。
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4.2.1 稳定性概念及条件
● 单摆的稳定性
下垂的单摆是稳定的， 下垂的单摆是稳定的，因为其受到 稳定力矩和阻尼力矩的共同作用。 稳定力矩和阻尼力矩的共同作用。 一旦摆锤偏离原平衡状态，重力分 一旦摆锤偏离原平衡状态， 的力矩力 力 的力矩力 摆锤 到原平衡 。 ，摆锤 摆 受到 的力矩作用。 阻力 的力矩作用。 力矩的共同作用下， 单摆 力矩的共同作用下， 到原平衡状态。 到原平衡状态。
① 俯仰稳定力矩的产生 俯仰稳定力矩主要由平尾产生
水平尾翼
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I. 俯仰稳定力矩主要由平尾产生
俯仰转动 机翼迎角 平尾升力
平尾可以产生 俯仰稳定力矩， 俯仰稳定力矩， 趋于保持飞机的 俯仰平衡。 俯仰平衡。
零升迎角
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●由垂尾产生的方向稳定力矩 由垂尾产生的方向稳定力矩
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●垂尾面积的影响 垂尾面积的影响
相对气流
垂尾面积越大， 垂尾面积越大， 方向稳定力矩越大。 方向稳定力矩越大。
较小侧力 面积小） （面积小） 稳定力矩
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③ 方向阻尼力矩的产生
负升力
较小正迎角
零升力 正升力
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较大正迎角
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●平尾产生俯仰稳定力矩 平尾产生俯仰稳定力矩
俯仰稳 定力矩 平尾附 加升力
扰动运动消失 迎角恢复原值
瞬间受扰 机头上抬
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●俯仰力矩系数曲线 俯仰力矩系数曲线
俯仰力矩系数曲线的斜率也称为迎角稳定度或纵向 静稳定度，它表示迎角每变化1度时俯仰力矩系数的 静稳定度，它表示迎角每变化 度时俯仰力矩系数的 变化量，它的表达式为： 变化量，它的表达式为： ∂m
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●后掠角在侧滑中所产生方向稳定力矩 后掠角在侧滑中所产生方向稳定力矩
后掠角的存在，使侧滑 后掠角的存在， 前翼的相对气流有效分速 因而阻力更大， 大，因而阻力更大，从而 产生方向稳定力矩。 产生方向稳定力矩。
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原 平 衡 状 态
原 平 衡 状 态
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● 倒立单摆的稳定性 倒立的单摆不具备这两个力矩，因此是不稳定的。 倒立的单摆不具备这两个力矩，因此是不稳定的。
原 平 衡 状 态
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4124．飞行中减小发动机功率， 4124．飞行中减小发动机功率，由于机翼和螺 旋桨的下洗减弱，飞机会出现一定的____ 旋桨的下洗减弱，飞机会出现一定的____ 倾向。 倾向。 A.下俯 A.下俯 B.上仰 B.上仰 C.左偏 C.左偏
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●飞机的稳定性 飞机的稳定性
飞机具有稳定性
飞机不具有稳定性
飞机具有中立稳定性
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4.2.2 飞机的俯仰稳定性
●什么是俯仰稳定性 什么是俯仰稳定性
焦点
重心
mz
抬头
∆mz ∆α
α
低头
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4121.具有纵向稳定性的飞机，飞机重心 具有纵向稳定性的飞机， 具有纵向稳定性的飞机 A.位于压力中心前 位于压力中心前 B.位于压力中心后 位于压力中心后 C.与压力中心重合 与压力中心重合
扰动
相对气流
扰动
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较大侧力 面积大） （面积大）
稳定力矩
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② 其他方向稳定力矩的产生
后掠角的设计等也能够使机翼产生方向稳定力矩。 后掠角的设计等也能够使机翼产生方向稳定力矩。
上反角 横轴 后掠角 机身
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4094.飞机的焦点位于飞机重心之后越远， 飞机的焦点位于飞机重心之后越远， 飞机的焦点位于飞机重心之后越远 飞机的纵向稳定性 A.越强 越强 B.越弱 越弱 C.与之没有关系 与之没有关系
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4.2 飞机的稳定性
理解飞机为什么会有稳定性 稳定力矩和阻转力矩的产生原因、作用、大小 稳定力矩和阻转力矩的产生原因、作用、
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机的稳定性是指， 飞机的稳定性是指，飞机受扰偏离原平 衡状态， 衡状态，偏离后飞机能自动恢复到原平衡 状态的能力。 状态的能力。
机翼升力对A点 机翼升力对 点 的上仰力矩增加
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●焦点与俯仰稳定力矩 焦点与俯仰稳定力矩
只有焦点的位置在飞机的重心之后飞机才具有俯 仰稳定性，焦点距离重心越远，俯仰稳定性越强。 仰稳定性，焦点距离重心越远，俯仰稳定性越强。
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① 主要方向稳定力矩的产生
方向稳定力矩主要是在飞机出现侧滑时由垂尾产生的。 方向稳定力矩主要是在飞机出现侧滑时由垂尾产生的。 侧滑时由垂尾产生的
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4111．具有正静安定性的飞机， 4111．具有正静安定性的飞机，当受到扰动使 平衡状态变化后， 平衡状态变化后，有 A.回到原平衡状态的趋势 A.回到原平衡状态的趋势 B.继续偏离原平衡状态的趋势 B.继续偏离原平衡状态的趋势 C.保持偏离后的平衡状态 C.保持偏离后的平衡状态