飞行动力学 - 第11节-纵向静稳定性及各部件贡献 之 基础点摘要

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1. 气流角

  • 迎角:速度方向与机身在对称面投影的夹角
  • 侧滑角:速度方向与机身对称面的夹角

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2. 操纵面偏角

  • aileron: δ a \delta_a δa
  • rudder: δ r \delta_r δr
  • elevator: δ e \delta_e δe
  • flap: δ f \delta_f δf
  • spoiler: δ s \delta_s δs

注:这里给出的主要是固定翼的操纵面角度。
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3. 系数的符号

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4. 纵向、横向、航向稳定性

  • 纵向稳定性:轴向线运动、垂直线运动、俯仰角运动
  • 横向稳定性:滚转角运动
  • 航向稳定性:侧向线运动、偏航角运动

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5. 纵向静稳定性

5.1 定义

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5.2 准则

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5.3 举例

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#1 不稳定
#2 中立稳定
#3 稳定

5.4 假设

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如果各个方向上面的静稳定性能够解耦,处理问题就想对来的简单。而实际情况并非如此,因此在讨论分析问题之前,基于事实和一些评估给出假设条件。

5.5 分析

整个飞机可以简单分为几部分:

  1. 机身(Fuselage)
  2. 机翼(Wing)
  3. 平尾(Tail)

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5.5.1 机身贡献

以下是基于机身常规经验公式给出(类似偶极子的模型)。

飞行动力学 - 第11节-纵向静稳定性及各部件贡献 之 基础点摘要,DIY Drones,飞行动力学根据上述模型看,机身是静不稳定的。

5.5.2 机翼贡献

在讨论机翼的静稳定性,需要线给出压心、焦点的概念:

  • 压心:压力中心气动合力方向与弦线的交点。
  • 焦点:气动中心点(在空气动力学里面是一个固定的点)

注:压心随迎角增加会前移。
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通常情况下下,亚音速飞机的焦点位于25%的位置,而超音速飞机的焦点位于50%的位置。

飞行动力学 - 第11节-纵向静稳定性及各部件贡献 之 基础点摘要,DIY Drones,飞行动力学从图中可以看出,随着迎角的增加,压心越来越接近焦心。

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物理力学思路: α \alpha α 增加时,如果Lw的增加能反向抵消 α \alpha α 增加,此时,系统是稳定的。因此,重心在前的机翼构型是稳定的,反之则不稳定。

5.5.3 尾翼贡献

由于机翼升力面的影响,对后面的平尾会产生下洗气流,因此会存在一个速度矢量(下洗角)。
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从设计的角度,机翼&平尾都会有一个所谓的安装角度。根据定义推导公式如下:

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公式已经比较明确的可以看出尾翼是提供稳定性的。

从物理思路看,尾翼远离重心位置,远在重心之后,平尾提供的升力肯定是给与更好的稳定性。

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6. 参考资料

飞行动力学-第11节-纵向静稳定性及各部件贡献

重心与纵向静稳定性文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-592623.html

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