飞机的操纵性
2009-01-05 18:09阅读:
(一)
飞机的操纵性又可以称为飞机的操纵品质,是指飞机对操纵的反应特性。操纵则是飞行员通过驾驶机构改变飞机的飞行状态。
操纵主要通过驾驶杆和脚蹬等驾驶机构来实现的。驾驶员推拉驾驶杆和踩脚蹬的力量被视为操纵的“输入量”,驾驶杆和脚蹬所产生的位移也可以被视为“输入量”,而飞机的反应,如迎角、侧滑角、过载、角速度、飞行速度的变化量等则视为操纵的“输出量”。
飞机操纵品质的好坏是一个与飞行员有关的带一定主观色彩的问题,但是仍然有一些基本的标准来衡量飞机的操纵品质。操纵品质常以输入量和输出量的比值(操纵性指标)来表示,这些比值不宜过小,也不易过大。如果比值太小,则操纵输入量小,输出量大,这种飞机对操纵过于敏感,不仅难于精确控制,而且也容易因反应量过大而产生失速或结构损坏等问题;如果比值过大,则操纵输入量大,输出量小,飞机对操纵反应迟钝,容易使飞行员产生错误判断,也可能造成飞机的大幅度振荡,同样导致失速或结构破坏。如果飞机在作机动飞行时,不需要飞行员复杂的操纵动作,驾驶杆力和杆位移都适当,并且飞机的反映也不过快或者过分的延迟,那么就认为该飞机具有良好的操纵性。
按运动方向的不同,飞机的操纵也分为纵向、横向和航向操纵。
改变飞机纵向运动(如俯仰)的操纵称为纵向操纵,主要通过推、拉驾驶杆,使飞机的升降舵或全动平尾向下或向上偏转,产生俯仰力矩,使飞机作俯仰运动。
使飞机绕机体纵轴旋转的操纵称为横向操纵,主要由偏转飞机的副翼来实现。当驾驶员向右压驾驶杆时右副翼上偏、左副翼下偏,使右翼升力减小、左翼升力增大,从而产生向右滚转的力矩,飞机向右滚;向左压杆时,情况完全相反,飞机向左滚转。
改变航向运动的操纵称为航向操纵,由驾驶员踩脚蹬,使方向舵偏转来实现。踩右脚蹬时,方向舵向右摆动,产生向右偏航力矩,飞机机头向右偏转;踩左脚蹬时正相反,机头向左偏转。实际飞行中,横向操纵和航向操纵是不可分的,经常是相互配合、协调进行,因此横向和航向操纵常合称为横航向操纵。
飞机操纵性的好坏与飞机的稳定性之间存在着一 |
定的排斥关系。如果飞机的焦点位置过于靠后,飞机的稳定性很好,因此飞机抵抗飞行状态变化的力和力矩会很大,飞机对飞行员操纵的响应就会很慢,飞机的操纵性也就不好。反之,飞机的焦点靠前,稳定性变差,飞机对操纵的响应变得灵敏,操纵特性变好。现代先进战斗机为了获得优良的操纵性和机动性,都将飞机设计称为气动不稳定的,而采用主动控制技术来控制飞机的稳定,从而实现好的操纵性。
(二)
飞行员操纵飞机的杆舵改变舵面角度,在空气动力的作用下,改变或恢复飞机平衡状态的性能,叫做飞机的操纵性。
一、飞机的纵向操纵性
飞行员推拉驾驶杆,偏转升降舵,改变或恢复飞机纵向平衡状态的性能,叫飞机的纵向操纵性。
例如:飞行员向后拉驾驶杆时,使飞机的升降舵向上偏转一个角度,相对气流作用于改变了形状的水平尾翼,使其产生一个向下的附加升力(ΔY尾),它对飞机重心形成一个使飞机绕横轴转动(机头上仰)的操纵力矩(M操纵)。所以,拉杆可使飞机仰头,迎角增大。若此时发动机功率不变,则飞机速度相应减小。反之,向前推驾驶杆时,则升降舵向下偏转一个角度,水平尾翼产生一个向上的附加升力,使机头下俯、迎角减小,飞行速度增大。
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二、飞机的方向操纵性
飞行员用脚蹬操纵方向舵,使飞机绕立轴偏转而改变侧滑角等飞行状态的性能,就是飞机的方向操纵性。
飞机做没有侧滑的直线飞行中,飞行员蹬右脚蹬时,飞机的方向舵向右偏转一个角度。在相对气流的作用下,改变了形状的垂直尾翼产生一个向左的侧力(Z尾),它对飞机重心形成一个使飞机和右偏转的方向操纵力矩,并使飞机做左侧滑。相反,蹬左脚蹬时,方向舵向左偏转一个角度,使飞机产生一个向左偏转的方向操纵力矩并使飞机做右侧滑。
三、飞机的侧向操纵性
飞行员左右摆动驾驶杆时操纵飞机的副翼时,飞机绕纵轴转而改变坡度等飞行状态的性能,叫飞机的侧向操纵性。
飞行中,飞行员向左压杆时,左翼的副翼向上偏转一个角度,而右翼的副翼则向下偏转一个角度。这样,使左翼的翼型中弧线弯度变小,因而升力较小;而右翼的翼型中弧线弯度变大,因而升力较大。飞机在升力差产生的力矩的作用下,使绕纵轴向左产生滚转,从而形成右坡度,当向右压杆时,右翼副翼向上而左翼副翼向下各偏转一个角度。在相对气流及两翼升力差产生的力矩作用下,使飞机向右产生滚转,形成右坡度。
如果驾驶杆压量越大,则左右副翼的上下偏转角度就越大。在相对气流的作用下,两翼的升力差也就越大,飞机滚转得也就越快。
如果压杆得时间越久,飞机该转的时间也就越长,所产生的坡度越大。
四、侧向与方向操纵性的关系
在飞行中,飞机的侧向操纵性和方向操纵性是互相影响的。如蹬左舵时,机头向左偏转,产生右侧滑。由于机翼上反角的作用,右翼的迎角和升力比左翼的大,飞机在升力差的作用下,就会向左滚转,使飞机带左坡度。又如向左压杆时,飞机向左滚转,带左坡度。在倾斜的升力与飞机重力的合力(F)的作用下飞机产生左侧滑。相对气流从左前方吹来,使垂直尾翼产生向左的空气动力,对重心形成使飞机向左偏转的左偏力矩。因而机头向左偏转。
同样,如果只蹬右脚蹬或只压右杆,飞机也会既向右偏转,又带右坡度。
由于飞机的侧向操纵性和方向操纵性互相影响,通常飞行员在改变飞行方向或改变飞机坡度时,采用既压杆,同时又蹬舵的协调一致的操纵动作来完成,以达到见效快并不带侧滑的良好操纵效果。