阅有关专著和资料。气动弹性问题包括机翼的扭转扩大，副翼（或舵面）的操纵反效（或失效），机翼、尾翼、机身的颤振等。
扭转扩大是指机翼的扭转变形由小到大地单调增加，导致结构破坏。操纵反效是由于副翼或舵面在操纵时所产生的气动力，导致与它相连的结构（机翼或安定面的翼盒）有较大的变形，引起操纵失效或反效。以上两者统属于静气动弹性问题。至于颤振，其结构变形是振动扩大的。此时除空气动力和结构弹性之外，还与振动加速度和由此产生的结构惯性力有关，属于动气动弹性问题，下面分别进行讨论。
"机翼的扭转扩大（）扭转扩大的基本概念。取机翼的一个典型剖面。此剖面上有三个重要的点，即剖面的气动力焦点、重心与刚心（扭转时绕该刚心转动）。由于是静气动弹性问题
（即加速度很小，惯性力可以略去），故只讨论气动力与弹性力。亚音速飞行时，焦点在剖面弦长的 % & ’%处，刚心一般在弦长的 (’% & )*%处，也即焦点在刚心前。假设机翼以迎角 +,使飞机处于稳定平飞中，若突然有一扰动上升气流 -.（所谓扰动指瞬间有一上升气流，过后即消失）导致迎角 +/+, 0 +，引起附加升力 1。由于此 1作用于焦点而非作用于刚心上，故使该剖面瞬间引起了扭转变形 "。当此扰动消失后，研究扭转变形的发展趋势为：此时有两种可能性，一为即使 -.消失，此附加扭转变形仍愈来愈增大，导致结构破坏，此即为扭转扩大；一为在 -.消失后，此附加扭转愈来愈小，以致消失。现在具体分析一个发展过程。由 "引起该机翼剖面的迎角增加 +，因此气动力升力有一个增量 1，此力作用在焦点上，对刚心产生一个使扭转变形进一步增大的气动力矩 2+ / 13+。由 "引起的弹性恢复力矩 24将使附加扭转变形减小。若 2+ 524，则扭转变形愈来愈大，形成扭转扩大；若 2+ 624，则附加扭转变形愈来愈小，以致消失。由于气动力矩与飞行速度的二次方成正比，而弹性恢复力矩则与飞行速度无关，故有一个临界速度。
超音速飞行一般不会出现扭转扩大，因为此时焦点已显著后移。
后掠机翼对防止扭转扩大有利，前掠机翼则相反。故后掠机翼一般主要考虑防止副翼反效，而不需要考虑防止扭转扩大。对亚音速飞机的大展弦比直机翼，则两方面都需要考虑。亚音速前掠机翼一般不需考虑副翼反效，而着重考虑防止扭转扩大。
（）防止扭转扩大的措施可以将刚心前移，也可以提高机翼的刚度。由于弹性恢复力矩与机翼扭转刚度成正比，故提高机翼扭转刚度对防止扭转扩大是有好处的。对于直机翼，只需提高扭转刚度；对于前掠机翼，则增加弯曲刚度对防止扭转扩大也有好处，因为此时机翼挠曲轴的弯曲变形将引起顺气流翼剖面有不利的附加扭角。 71—飞机为了防止机翼扭转扩大，采取了一个较特殊的措施，机翼主抗扭匣前移，使剖面刚心前移，因此就不容易发生扭转扩大。
•**•
"副翼反效
副翼和舵面都有操纵反效的问题。现举副翼为例加以阐明。当为了使某侧机翼产生附加升力而使副翼下偏 角时，若机翼为绝对刚硬，则由于副翼下偏所影响的单位宽度机翼翼段将增加升力 "。但实际上机翼仅有有限的刚度，机翼刚心又远在 "合力作用点之前，故由 "引起的力矩 % & "’(，将使该翼段产生前缘向下的扭转变形。这相当于减少翼段迎角，将使升力减少 ")，若 ") * "，则操纵副翼下偏时，反而引起向下的负升力，即操纵反效了。实际飞机当然不但不应操纵反效，而应保持有一定效率的正常操纵。由于我们可近似认为所需的操纵力不随飞行速度而变，而 ")却大致与飞行速度的二次方成正比，因此有一副翼反效的临界飞行速度。
副翼反效在大展弦比后掠机翼上较严重。这是因为展弦比愈大，对刚度愈不利；而后掠机翼弯曲引起顺气流翼剖面的附加扭角，也产生不利于操纵的附加气动力。此时可在高速时改用内副翼或扰流片；也可增加机翼的扭转刚度和弯曲刚度，当然主要还是扭转刚度。三角机翼由于翼尖部分机翼剖面尺寸特别小，故需特别注意翼尖部分的扭转刚度。因此三角机翼在翼尖处都是截头的，即翼尖并非真正尖的，而是截去一块；副翼也不一直伸到翼尖，而是往内移一些。
+"颤振颤振是气动翼面的一种自激振动。由有关部件的气动力、惯性力和弹性特性的综合作用所引起。当飞机速度 , -.（颤振临界速度）时，振动受到阻尼；当 /&0时，
-.
振动以等幅特征进行；当 /*0时，大多数情况下，振动将发散，并导致结构快速出现
-.
损伤或破坏。
由于颤振须考虑振动变形引起的加速度及结构相应的惯性力（作用在结构重心上），因此结构各剖面的重心位置在颤振中有很大影响。
颤振基本上分两种类型，一为机翼的弯扭颤振，即由机翼的弯曲变形与扭转变形交感而产生振动发散；二为副翼的弯曲颤振，即由副翼的偏转与机翼的弯曲变形交感而产生振动发散。由此可见，舵面等也可发生颤振。
（1）机翼弯扭颤振。下面先阐明机翼弯扭颤的基本概念。取一个典型翼剖面，剖面上的三个点通常这样排列：焦点（亚音速飞行时）最前，刚心则位于重心前不远处。通常焦点在弦长的 23外，刚心在弦长的 +23 4 563处，重心在弦长的 53 4 573处。可用图 85 81说明弯扭颤振的物理概念。先看图（ 85 81）（ ），翼剖面没有受到扰动前的位置为 （但剖面应没有扭转）。假设该剖面受到一扰动，使其位置从 位移至 6位。现分析将此扰动去掉后，翼剖面在弹性力、惯性力、气动力作用下的运动情况。当瞬间扰动一取消，由于机翼弯曲引起的弹性力将使该剖面向上运动。弹性力是始终向着原始平衡位置方向的；且偏离距离愈大，弹性力愈大。从 6位到
中国航空网 www.aero.cn
航空翻译 www.aviation.cn
本文链接地址：飞机检测与维修实用手册 1(70)
