飞机的平衡稳定性操纵性-1资料

单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级单击此处编辑母版标题样式飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering飞行原理PrinciplesofFlight单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级单击此处编辑母版标题样式飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering飞机的平衡、稳定性与操纵性第四章飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering飞机飞行状态的变化，归根到底，都是力和力矩作用的结果。飞机的平衡、稳定性和操纵性是阐述飞机在力和力矩的作用下，飞机状态的保持和改变的基本原理。飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering本章主要内容4.1飞机的平衡4.2飞机的稳定性4.3飞机的操纵性飞行原理/CAFUC飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering4.1.1飞机的坐标轴和重心①机体轴飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering4.1.1飞机的坐标轴和重心横轴(transverseaxis)yb(或y)垂直于飞机对称面，指向右方；竖轴(normalaxis)zb(或z)位于飞机对称平面内垂直于纵轴xb指向下方。发动机推力一般按机体坐标系给出；飞机转动方程通常在该坐标系中建立。(3)机体坐标系(bodyaxissystem)Oxbybzb或Oxyz（简称Sb）固定在飞机上的坐标轴系，原点O通常位于飞机的重心；纵轴(longitudianlaxis)xb(或x)位于飞机对称平面（参考面）内，沿结构纵轴指向前（通常规定纵轴平行于机身轴线或翼弦线）；Oxbybzb飞机的参考面(对称面)aircraftreferenceplane飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering机体坐标系(bodyaxissystem)Oxbybzb或Oxyz（简称Sb）固定在飞机上的坐标轴系，原点O通常位于飞机的重心；xb飞机的参考面(对称面)aircraftreferenceplanezbyb飞行学院飞机性能工程学2010·08AirplaneperformanceengineeringOxbzbybOxbzbyb机体坐标系(bodyaxissystem)Oxbybzb或Oxyz（简称Sb）固定在飞机上的坐标轴系，原点O通常位于飞机的重心；飞行学院飞机性能工程学2010·08AirplaneperformanceengineeringOya飞机的参考面(对称面)aircraftreferenceplaneVAxaza(4)气流坐标系(air-pathaxissystem)Oxayaza（简称Sa）图1-4气流坐标系(air-pathaxissystem)Oxayaza原点O通常固定于飞机的重心；其xa轴沿飞机的飞行速度矢量VA方向，指向前方；za轴位于飞机对称平面内垂直于xa轴，指向下方；ya轴垂直于xa轴和za轴，指向右方。作用在飞机上的空气动力一般按气流坐标系给出。VAxazaya飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering机体坐标系Oxbybzb与气流坐标系Oxayaza的关系OxbybzbyaxazaαβαVAβ对称面飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering气流坐标系和机体坐标系的原点都在飞机质心上，它们之间的关系由迎角和侧滑角来规定，如图所示。侧滑角(angleofside-slip)β—飞行速度与飞机参考面的夹角。当飞行速度沿横轴的分量为正值时侧滑角为正。迎角(angleofattack)α—飞行速度VA在飞机参考面上的投影与纵轴的夹角。当飞行速度沿竖轴的分量为正值时迎角为正。机体坐标系Oxbybzb与气流坐标系Oxayaza的关系OxbybzbyaxazaαβαVAβ对称面单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级单击此处编辑母版标题样式飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering4.1飞机的平衡纵轴:横滚运动单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级单击此处编辑母版标题样式飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering4.1飞机的平衡横轴:俯仰运动单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级单击此处编辑母版标题样式飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering4.1飞机的平衡立轴:航向运动单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级单击此处编辑母版标题样式飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering4.1飞机的平衡飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering横轴纵轴立轴俯仰滚转偏转●机体轴及对应转动飞行学院飞机性能工程学2010·08AirplaneperformanceengineeringI.绕横轴（Oy轴）的转动称为俯仰转动注：角速度和力矩均按右手螺旋法则判定正负yb飞行学院飞机性能工程学2010·08AirplaneperformanceengineeringII.绕立轴（Oz轴）的转动称为偏转zb飞行学院飞机性能工程学2010·08AirplaneperformanceengineeringIII.绕纵轴（Ox轴）的转动称为滚转xb飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering②重心（CenterofGravity）飞机各部件、燃料、乘员、货物等重力的合力，叫飞机的重力。飞机重力的着力点叫做飞机重心。飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering●要找到重心所在位置应先选定参考点(基准)重心计算的力学原理基准（Datum）是用于标识重心位置的参考点。基准的选定与重心位置无关。好的基准位置可简化计算结果。平衡臂确定重心的原理是合力矩定理，即：一个力系的合力对任意一点的力矩等于各分力对同一点的力矩之和。●合力矩定理飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering平衡臂确定重心的原理是合力矩定理，即：一个力系的合力对任意一点的力矩等于各分力对同一点的力矩之和。●合力矩定理空机基准总重=空机+货物1+燃油+货物2b货物1燃油货物2总重×b=空机×b空+货物1×b1+燃油×b油+货物2×b2b1b2b空b油飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering四部分重量和为：W=WE+WP+WF+WC对矩心O点的力矩和为：（抬头为正）WE×LE+WP×LP+WF×LF+WC×LC=(WE+WP+WF+WC)·X重心位置距矩心O点的距离为：X=（WE×LE+WP×LP+WF×LF+WC×LC）/(WE+WP+WF+WC)●合力矩定理总重量力矩cg合XWE基准WXcgWPWFWClFlPlClE飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering●合力矩定理总重量力矩cg合XWE=2000基准WXcgWP=200WF=300WC=200lF=7lP=3lC=8lE=5W=WE+WP+WF+WC=2000+200+300+200=2700四部分重量和为：对矩心O点的力矩和为：（抬头为正）WE×LE+WP×LP+WF×LF+WC×LC=2000×5+200×3+300×7+200×8=14300重心位置距矩心O点的距离为：OXcg=WE×LE+WP×LP+WF×LF+WC×LC）/(WE+WP+WF+WC)=5.29飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering对矩心O点的力矩和为：（抬头为正）10×2+10×(2+10+10)=20+220=240重心位置距矩心O点的距离为：Xcg=合力矩/总重=240/20=12cmXcg=12cm飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering重心CG飞机在空中的运动，总可分解成飞机各部分随飞机重心一起的移动和飞机各部分绕重心的转动。②重心（CenterofGravity）飞机的重心飞机各部分重力的合力着用点,称为飞机的重心.飞机的重心位置用其在平均气动弦长上的位置表示,如25%MAC。飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering重心的特性(1)飞行中,重心位置不随姿态改变。(2)飞机在空中的一切旋转运动,都是转绕着通过重心的三个轴进行的。飞机的转动轴x纵轴y横轴z立轴MzMyMx飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering飞机的重心位置cAxCG重心CG%100%100MACbxcxxCGACGCGW=mgW=mg重心的前后位置常用重心在某一特定翼弦上的投影到该翼弦前端的距离，占该翼弦的百分数来表示。飞机的重心位置xCG飞机重心的相对位置(bMCA)飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering●平均空气动力弦（MAC）假想的矩形翼的面积、空气动力及俯仰特性与原机翼相同。飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering几何中心●标准平均弦（SMC）●平均空气动力弦（MAC）重心的前后位置常用重心在MAC上的投影到该翼弦前端的距离，占该翼弦的百分数来表示。标准平均弦等于机翼面积与翼展的比值。飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering飞机的平衡包括作用力平衡和力矩平衡两个方面。本节只分析各力矩的平衡。③飞机的平衡相对横轴(Oy轴)——俯仰平衡相对立轴(Oz轴)——方向平衡相对纵轴(O小轴)——横侧平衡飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering4.1.2飞机的俯仰平衡飞机的俯仰平衡是指作用于飞机的各俯仰力矩之和为零，迎角不变。飞行学院飞机性能工程学2010·08AirplaneperformanceengineeringCPCG●俯仰力矩主要有:①机翼产生的俯仰力矩②水平尾翼产生的俯仰力矩③拉力（或推力）产生的俯仰力矩飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering机翼产生的俯仰力矩的大小最终只取决于飞机重心位置、迎角和飞机构型。一般情况下机翼产生下俯力矩。但当重心后移较多且迎角有很大时，则可能产生上仰力矩。①机翼产生的俯仰力矩飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering②平尾产生的俯仰力矩在正常飞行中，水平尾翼产生负升力，故水平尾翼力矩是上仰力矩。当迎角很大时，也可能会产生下俯力矩。飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering水平尾翼产生的俯仰力矩取决于机翼迎角、升降舵偏角和流向水平尾翼的气流速度。②平尾产生的俯仰力矩飞行学院飞机性能工程学2010·08Airplaneperformanceengineering螺旋桨的拉力或发动机的推力，其作用线若不通过飞机重心，也会形成围绕重心的俯仰力矩。③拉力产生的俯仰力矩飞行学院飞机性能工程学20