跟着向右旋转,根据作用与反作甩原理,空气便给螺旋桨一个大小相等、方向相反的反作用滚转力矩,它使飞机向左倾斜,这也会使飞机的横向平衡遭到破坏。
由此可见,飞机的横向平衡经常会因为各种原因而遭到破坏,为了保持飞机的横向平衡状态,驾驶员可以操纵副翼,使飞机产生横向平衡力矩,来克服不平衡的滚转力矩。
当飞机出现向右滚转的不平衡力矩时,驾驶员应当向左压杆,这时右副翼向下偏转,左副翼向上偏转,右机翼升力增大,左机翼升力减小,形成使飞机向左滚转的平衡力矩,抵消不平衡的右滚力矩,从而恢复横向平衡状态。同样道理,当飞机向左倾斜时,则可用向右压杆的办法来克服。所以副翼的一个重要作用,就是可以借助于它的偏转,保持飞机的横向平衡状态。
"飞机的航向平衡及其保持方法
飞机作等速直线飞行,并且不绕立轴转动的这样一种飞行状态,称为航向平衡。
当飞机作等速直线飞行时,使飞机绕立轴转动的偏航力矩,主要由两边机翼的阻力和发动机的推力(多发动机飞机)所造成。为了使飞机保持航向平衡就必须使飞机左转的航向力矩总和,等于使飞机右转的航向力矩总和,即
左 %&右 ’(右 )%&左 *
飞机的航向平衡,如同纵向情况一样,经常会由于两边机翼重量、气动特性以及发动机工作状态的不对称而遭破坏,特别是当一边机翼上的发动机停止工作时,引起的不平衡情况尤为严重。例如若右翼的发动机停车,即 &右 (+,则发动机的推力将形成使飞机向右偏转的不平衡力矩,在此力矩作用下,飞机向停车发动机一侧偏转。为了保持原来航向平衡状态,驾驶员应当用左脚蹬舵,使方向舵向左偏转,此时在垂直尾翼上产生向右的侧向力 ,尾,它对立轴形成与不平衡力矩相反的平衡力矩,使飞机保持原来的航向平衡状态。
相依赖、互相制约着的。飞机的横向平衡和航向平衡之间的关系也是这样。当航向平衡破坏时,则横向平衡也不能保持;反过来,若横向平衡遭到破坏,则航向平衡也要被破坏。例如飞机受到突风的偏航力矩,如不及时修正,机头将向右偏转,结果飞行速度方向和飞机对称面之间便产生某个角度 ,通常称为侧滑角,由于 的存在,破坏了机翼相对气流的对称性,引起两边机翼升力不相等,左机翼升力大,右机翼升力小,形成向右的滚转力矩,使横向平衡也被破坏。
由于航向平衡和横向平衡之间关系如此密切,通常把二者合在一起,称为飞机的侧向平衡,又称横侧平衡。显然,为了保持飞机的侧向平衡,经常需要同时操纵副翼和方向舵。
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第二节 飞机的稳定性
一、稳定性概念
在上一节里,我们讨论了欲使飞机保持平衡状态飞行,应当满足什么条件,以及由于各种原因产生了不平衡的力矩后,驾驶员应当如何保持原有的平衡状态。但应当指出的是,这种不平衡的力矩是由一些长久作用的因素造成的,因而驾驶员适当的偏舵就可以克服。但除此之外,飞机在飞行过程中,还常常会碰到一些偶然的、瞬时作用的因素,例如突风的扰动或偶而触动一下驾驶杆或脚蹬等,也会使飞机的平衡状态遭到破坏。并且,在这种情况下,飞机运动参数的变化比较剧烈,驾驶员很难加以控制,会影响预定任务的完成和飞行的安全。因此便对飞机本身提出了稳定性的要求。
图 " "圆球的 %种稳定状态
(&)稳定 (’)不稳定 (()中立稳定
为了更好地说明稳定性的概念和分析具备稳定性的条件,首先来研究圆球的稳定问题。如图 " "所示的 %种情况,设圆球原来处于平衡状态。现在给它一个瞬时小扰动,例如推它一下,使其偏离平衡状态,我们来讨论在扰动去除后,圆球是否能回到原来的平衡状态。
图 " "(&)所示的圆球,在扰动取消后,其在弧形槽中经过若干次来回摆动,最后自动地恢复到原来的平衡位置,这种情况称为稳定。而图 " "( ’)所示的圆球,在扰动取消后,其沿弧形坡道滚下,离原来的妥衡位置越来越远,不能自动地恢复到原来的平衡位置,这种情况称为不稳定。而图 " "( ()所示的圆球,在扰动取消后,就停在扰动消失时的位置,既不继续偏离原来的平衡位置,也不自动地恢复到原来的平衡位置,这种情况称为随遇稳定或中立稳定。
为什么会出现这些现象呢?原因如下:(")图 " "( &)所示的圆球偏离平衡位置后,其重力在乎行于弧形曲线切线的方向上的分力,对圆球与弧形曲线的接触点(支持点)形成一个力矩,该力矩使圆球 •*)•
具有自动恢复到其原来平衡状态的趋势。这种力矩称为稳定力矩或恢复力矩。同时,圆球在弧形曲线上运动的阻力也对其支持点形成一个力矩,但其方向和圆球运动方向相反,起到阻止摆动的作用,称为阻转力矩或阻尼力矩,在此力矩作用下,圆球的摆幅越来越小,最后停止在原来的平衡位置上,因而是稳定的。
()图正 " "(%)所示的圆球偏离平衡位置后,其重力在乎行于弧形曲线切线的方向上的分力,对圆球与弧形曲线的接触点(支持点)形成一个力矩,该力矩使圆球继续偏离原来的平衡状态,是不稳定力矩。因此圆球不能自动回到原来的平衡位置上,因而是不稳定的。
(&)图正 " "(’)所示的圆球偏离平衡位置后,其重力与平面的支持力在同一条直线上,对支持点不形成任何力矩,圆球既不继续加大偏离原来的平衡状态,也不会自动回到原来的平衡状态。
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