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飛行員航空知識手冊 航空知識手冊全集

時間:2011-04-08 11:31來源:網絡 作者:航空 點擊:


穩定性-這是飛機糾正那些可能改變它的平衡條件的內在品質,以及返回或繼續在原始航跡上飛行的能力。這是一個飛機的主要設計特性。
機動性-這是飛機容易機動且承受機動引發的壓力的能力。它受飛機的重量,慣量,大小,飛行控制的位置,結構強度,以及發動機等因素決定。這也是一個飛機的主要設計特性。
可控性-這是飛機對飛行員控制的響應能力,特別考慮的是航跡和姿態。它是飛機對飛行員操作飛機時施加控制的響應特性,和穩定性特性無關。
穩定性的基本概念
飛機飛行的航跡和高度僅受飛機的空氣動力學特性,推進系統和它的結構強度限制。這些限制表明了飛機的最大性能和機動性。如果飛機要提供最大效用,在這些限制的全部范圍內必須是安全可控的,且不超出飛行員的強度和要求額外的飛行能力。如果飛機沿任意航跡筆直穩定的飛行,那么作用于飛機的力必定是靜態平衡的。任何物體的平衡受到破壞后的反應和穩定性有關。有兩種穩定性:靜態的和動態的。先討論靜態的平衡,這里的討論將用到下面的定義:
1) 平衡-所有作用于飛機的相反的力都是平衡的。(飛機處于穩定的不加速的飛行狀態)
2) 靜態穩定性-當平衡被破壞后飛機顯示出的最初趨勢。
3) 正靜態穩定性-飛機平衡被破壞后返回到原來平衡狀態的最初趨勢。圖3-10
4) 負靜態穩定性-飛機平衡被破壞后持續偏離原來平衡狀態的最初趨勢。
5) 中性靜態穩定性-飛機平衡被破壞后維持在一個新條件的最初趨勢。

靜態穩定性
飛行中飛機的穩定性比解釋的要稍微復雜的多,因為飛機可以自由的向各個方向運動,且俯仰和側滾以及方向都必須是可控的。設計飛機時,工程師必須在穩定性,機動性和可控性之間折中;因為飛機的三個軸向自由度使得問題變的更加復雜了。太高的穩定性對機動性有害,類似的,不足的穩定性對可控性也有害。在飛機設計中,這兩者(穩定性和機動性)之間的折中是個關鍵。
動態穩定性
靜態穩定性定義為飛機在平衡條件被破壞后顯示出來的初始趨勢。有時候,初始趨勢和總體趨勢不同或者相反,因此必須區別這兩者。動態穩定性是飛機的平衡被打破后顯示出來的總體趨勢。圖3-11的曲線顯示了受控的功能隨時間的變化。可以看出時間單位非常重要。如果一個周期或者一個起伏的時間單位超過10秒,這叫長周期振動(起伏運動),且容易被控制。在縱向長周期振動中,當空速增加或者降低時,迎角保持不變。對于某一角度,期望振動會收斂,但是不是必須的。起伏運動只能在靜態穩定的飛機上測定,這對飛機的配平質量有很大的影響。如果一個周期或者一個起伏的時間單位小于一秒或者兩秒,這稱為短周期振動,如果不是不可能的話,飛行員通常是非常難以控制的。這是飛行員很容易增強它的一種振動類型。
中性或者發散的短期振動是危險的,如果振動不是快速阻尼的話,一般會導致結構化失效。短期振動影響飛機和控制面是類似的,它們表現為飛機的縱向擺動,或表現為控制面的振動或顫動。基本上,短期振動出現在迎角變化而空速不變時。控制面的短期振動一般是飛機的高頻振動以至于飛機都沒時間反應。邏輯上,聯邦管制法規要求短期振動必須是大阻尼的(也就是短期振動立即消失)。飛機的適航性認證時的飛行測試就是為這個情況而執行的,方法是通過降低極大臨界速度(也就是Vne, 不過速)時配平,側滾或俯仰控制中的振動。測試中,飛行員拉下控制輪或下踏方向舵踏板壓低,然后觀察結果。

 

縱向穩定性(俯仰)
設計飛機時,為開發三個軸向期望的穩定性角度作了大量的努力。但是橫軸的縱向穩定性被認為是最受不同飛行條件下特定變量的影響。縱向穩定性是使飛機繞橫軸維持穩定的品質。它影響飛機的俯仰運動,即飛機頭向上或向下的運動。縱向不穩定的飛機有一個逐漸爬升或者俯沖到非常極端狀態的趨勢,甚至是失速。因此,縱向不穩定的飛機變的難以飛行,有時還危險。

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