§4.3飞机纵向稳定性

第三章飞机的稳定性和操纵性飞机的稳定性在飞行中，飞机会经常受到各种各样的扰动，如气流的波动、发动机工作不稳定、飞行员偶然触动驾驶杆等。

这些扰动会使飞机偏离原来的平衡状态，而在偏离以后，飞机能否自动恢复原状，这就是有关飞机的稳定或不稳定的问题。

飞机的稳定性是飞机本身的一种特性，与飞机的操纵性有密切的关系。

例如，飞行员操纵杆、舵，需要用力的大小，飞机对杆、舵操纵的反应等，都与飞机的稳定性有关。

因此，研究飞机的稳定性是研究飞机操纵性的基础。

所谓飞机的稳定性，就是在飞行中，当飞机受微小扰动而偏离原来的平衡状态，并在扰动消失以后，不经驾驶员操纵，飞机能自动恢复原来平衡状态的特性。

纵向稳定性飞机的纵向稳定性是指飞机绕横轴的稳定性。

当飞机处于平衡飞行状态时，如果有一个小的外力干扰，使它的攻角变大或变小，飞机抬头或低头，绕横轴上下摇摆(也称为俯仰运动)。

当外力消除后，驾驶员如果不操纵飞机，而靠飞机本身产生一个力矩，使它恢复到原来的平衡飞行状态，我们就说这架飞机是纵向稳定的。

如果飞机不能靠自身恢复到原来的状态，就称为纵向不稳定的。

如果它既不恢复，也不远离，总是上下摇摆，就称为纵向中立稳定的。

飞机的纵向稳定性也称为俯仰稳定性。

飞机的纵向稳定性由飞机重心在焦点之前来保证。

影响飞机纵向稳定性的主要因素有飞机的水平尾翼和飞机的重心位置。

下面，我们首先来看一下水平尾翼是如何影响飞机的纵向稳定性的。

当飞机以一定的攻角作稳定的飞行时，如果一阵风从下吹向机头，使飞机机翼的攻角增大，飞机抬头。

阵风消失后，由于惯性的作用，飞机仍要沿原来的方向向前冲一段路程。

这时由于水平尾翼的攻角也跟着增大，从而产生了一个低头力矩。

飞机在这个低头力矩作用下，使机头下沉。

经过短时间的上下摇摆，飞机就可恢复到原来的飞行状态。

同样，如果阵风从上吹向机头，使机头下沉，飞机攻角减小，水平尾翼的攻角也跟着减小。

这时水平尾翼上产生一个抬头力矩，使飞机抬头，经过短时间的上下摇摆，也可使飞机恢复到原来的飞行状态。

第一章一：绪论；1.1大气的重要物理参数1、最早的飞行器是什么？——风筝2、绝对温度、摄氏温度和华氏温度之间的关系。

——95)32(⨯-T =T F C 15.273+T =T C K6、摄氏温度、华氏温度和绝对温度的单位分别是什么?——C F K 二：1.1大气的重要物理参数1、海平面温度为15C 时的大气压力为多少？——29.92inHg 、760mmHg 、1013.25hPa 。

3、下列不是影响空气粘性的因素是(A)A 、空气的流动位置B 、气流的流速C 、空气的粘性系数D 、与空气的接触面积4、假设其他条件不变，空气湿度大(B)A 、空气密度大，起飞滑跑距离长B 、空气密度小，起飞滑跑距离长C 、空气密度大，起飞滑跑距离短D 、空气密度小，起飞滑跑距离短5、对于音速．如下说法正确的是: (C)A 、只要空气密度大，音速就大B 、只要空气压力大，音速就大C 、只要空气温度高．音速就大D 、只要空气密度小．音速就大6、大气相对湿度达到（100％）时的温度称为露点温度。

三：1.2 大气层的构造；1.3 国际标准大气1、大气层由内向外依次分为哪几层？——对流层、平流层、中间层、电离层和散逸层。

2、对流层的高度．在地球中纬度地区约为(D)A 、8公里。

B 、16公里。

C 、10公里。

D 、11公里3、现代民航客机一般巡航的大气层是（对流层顶层和平流层底层）。

4、云、雨、雪、霜等天气现象集中出现于（对流层）。

5、国际标准大气指定的依据是什么？——国际民航组织以北半球中纬度地区大气物理性质的平均值修正建立的。

6、国际标准大气规定海平面的大气参数是(B)A 、P=1013 psi T=15℃ ρ=1、225kg ／m3B 、P=1013 hPA 、T=15℃ ρ=1、225 kg ／m3C、P=1013 psi T＝25℃ρ=1、225 kg／m3D、P=1013 hPA、T＝25℃ρ=0、6601 kg／m37. 马赫数-飞机飞行速度与当地音速之比。

13级空动复习题(重点) DA、影响正常的目测B、温度低了造成机翼表面结冰C、增加阻力D、积雨云会带来雷击危害4、大气相对湿度超过临界值时，机体腐蚀会由（化学）腐蚀变为（电化学）腐蚀，腐蚀速度将变快。

第二章2.1流体运动的基本概念 2.2 流体运动的基本规律1、飞机相对气流的方向与飞机（ D ）方向相反。

A、机头B、机身C、机翼D、运动2、利用风可以得到飞机气动参数，其基本依据是(B)A、连续性假设B、相对性原理C、牛顿定理D、热力学定律3、连续性定理和伯努利定理分别是（质量守恒定律）和（能量守恒定律）在流体流动中的应用。

4、当理想流体连续流过一个收缩管道时．己知其截面积Al =3A2则其流速为(C)A、V1=9V2B、V2＝9V1C、V2=3V1D、V1=3V25、当空气在管道中低速流动时．由伯努利定理可知(B)A、流速大的地方，静压大。

B、流速大的地方，静压小。

C、流速大的地方，总压大。

D、流速大的地方，总压小。

2.3 机体几何外形和参数1、机翼的翼弦是从（机翼前缘）到（机翼后缘）的长度。

机翼的翼展是从（左翼尖）到（右翼尖）的长度2、翼型的最大厚度与弦长的比值称为(相对厚度)。

3、什么叫后掠角？沿机翼展向等百分比弦线点连线与飞机横轴的夹角。

2.4 升力1、机翼产生升力的关键在于( C )A、机翼上表面正压力B、机翼下表面正压力C、机翼上表面吸力D、机翼下表面吸力2、迎角为相对气流与（翼弦）的夹角。

3、机翼的压力中心: (B)A、迎角改变时升力增量作用线与翼弦的交点B、翼弦与机翼空气动力作用线的交点C、翼弦与最大厚度线的交点。

D、在翼弦的l／4处4、根据升力公式，飞机在高原地机场起飞比在平原机场所需跑到长度（长）。

5、飞机的升力方向垂直于：（C）A、机身方向B、翼弦方向C、来流方向D、驻点切线方向2.4 阻力1、飞机上不同部件的连接处装有整流蒙皮，它的主要作用是减小（干扰）阻力。

2、在机翼表面的附面层沿气流方向由（层流）变（紊流），厚度越来越（厚）。

5.4.3 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M操纵〔见图5-13〕。

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M稳定〔见图5-13〕。

随着迎角的逐渐增大，M稳定也慢慢增加，直到等于M操纵，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。

飞行到达新的平衡姿态时，M操纵和M稳定的关系是：M操纵=M稳定。

图5-13 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M稳定越大，所需要的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响不灵敏，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响灵敏，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响过于灵敏，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：稳定性越大，飞机保持原飞行姿态的能力太强，要改变它就很不容易，操纵起来就很费力，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。

飞机的稳定性何挺自从1903 年莱特兄弟发明飞机以来，这种飞行工具已经越来越深入到人们生活的各个方面，在交通，运输，军事等方面都发挥了重要作用。

本文将对飞机的稳定性作一简析。

由于飞机在三维空间内运动，所以分析它的稳定性也从三个方向来讨论，如图1：x，y，z 三根轴都通过飞机重心，从机头贯穿机身到机尾的轴叫纵轴ox，指向前方；从左翼通过飞机重心到右翼并与纵轴垂直的叫横轴，（oz）通过重心并与这两根轴垂直的叫立轴图1（oy）。

绕这三根轴的三种运动分别称为滚转运动，俯仰运动，偏航运动。

1．纵向稳定：飞机绕横轴的稳定影响飞机纵向稳定的主要因素为飞机的水平尾翼，水平尾翼由固定的水平安定面和可偏转的升降舵组成，如右图，安定面的作用是使飞机具有适当的静稳定性。

当飞机在空中作近似匀速直线运动飞行时，常常会受到各种上升气流的影响，此时飞机会围绕质心俯仰运动。

如果飞机是静不稳定的，就无法自动恢复到原来的飞行姿态，即如果飞机受到风的扰动而抬头，那么飞机就会持续抬头，无法恢复到原来的姿态。

飞机的水平安定面就能够使飞机在俯仰方向上具有静稳定性。

当飞机水平飞行时，水平安定面不会对飞机产生额外的力矩；而当飞机受到扰动抬头时，此时作用在水平安定面上的气动力就会产生一个使飞机低头的力矩，使飞机恢复到水平飞行姿态。

当需要操纵飞机抬头或低头时，水平尾翼中的升降舵就会发生作用，使飞机进行俯仰操纵，要抬头时，就操纵升降舵向上偏转，此时升降舵所受到的气动力就会产生一个抬头的力矩M1，飞机就抬头向上了（如右图所示）。

反之，升降舵向下偏转，飞机就会在气动力矩的作用下低头。

另一个重要因素是焦点，它是这样的一个点：当飞机的迎角发生变化时，飞机的气动力对该点的力矩始终不变，因此它可以理解为飞机气动力增量的作用点。

焦点是决定飞机稳定性的重要参数。

焦点位于飞机重心之前则飞机是不稳定的，焦点位于飞机重心之后则飞机是稳定的。

当飞机处于平衡状态时，作用在飞机上的所有气动力的作用点与飞机的重心重合。