機動性

機動性是飛機的重要戰術、技術指標，是指飛機在一定時間內改變飛行速度、飛行髙度和飛行方向的能力，相應地稱之為速度機動性、高度機動性和方向 機動性。顯然飛機改變一定速度、高度或方向所需的時間越短，飛機的機動性就越好。在空戰中，優良的機動性有利於獲得空戰的優勢。

影響飛機的機動性的兩大關鍵因素是翼載荷與推重比，一般來說，飛機的翼載荷越低、推重比越高，飛機的機動性就越強。此外飛機在作機動飛行時所受的載荷要比水平直線穩定飛行時大好幾倍。因此， 在設計飛機時，必須考慮到飛機在各種飛行情況下，都要有足夠的強度和剛度，以保證飛行安全。

基本介紹

• 中文名：機動性
• 外文名：Flexibility
• 意義：反映飛機性能

機動性評定

在飛機設計中，一般常用過載來評定飛機的機動性。飛機的過載（或過載係數）是指飛機所受除重力之外的外力總和與飛機重量之比。除特殊情況外，一般只考慮垂直方向上的過載。垂直方向上的過載可以表示為飛機升力Y與飛機重量G的比值，即

飛機機動性設計要求越高，過載n_y就要求越大。髙機動性要求的飛機，過載可高達9左右，因此要求飛機結構應能夠承受相應的載荷。

一架飛機的機動性與推重比有關

為了提高飛機的機動性，就必須在最短的時間內改變飛機的運動狀態，為此就要給飛機儘量大的氣動力以造成儘量大的加速度。因此可以說，飛機所能承受的過載越大，機動性就越好。

為了實現更大的機動性，人們通過不懈的努力，通過使用推力矢量技術等途徑，已經能夠克服失速迎角的限制，進行過失速機動。例如眼鏡蛇機動、鐘擺機動、鉤子機動、榔頭機動、赫布斯特機動。

機動性分類

速度機動性

飛機在每次飛行時，都必須經歷加速和減速的飛行過程。例如，飛機起飛階段的加速滑跑和中斷起飛時的加速停止過程；起飛爬升第三段平飛加速段；航路爬升結束後由爬升速度加速到巡航速度的過程，以及空中交通管制中常用的讓飛機做加、減速平飛來調整間隔等,都屬於飛機速度機動性的研究範疇。通常情況下，飛機的加、減速過程，需要經過一定的距離和時間，也需要消耗一定量的燃油。

平飛加速和減速性能反映飛機改變飛行速度的能力。平飛時增加或減小一定的速度所需的時間越短，則速度機動性能越好。對於亞音速飛機，一般採用從0.7V_max加速到0.97V_max的時間作為加速性能指標；把從減速到0.7V_max的時間作為減速性能指標。

提高飛機的加速能力可通過減小飛機重量，增大發動機的推力，提高飛機的升阻比等途徑來實現。此外，對於噴氣式發動機而言，由於壓氣機及渦輪等部件的轉動慣量較大，發動機由小轉速加速到大轉速大約需要8s左右的時間，如果可以設法減小這—增加轉速的所需時間，亦可改善飛機的加速性能。

在飛機需要快速滅速時，為改機的減速性能，應儘量收小油門，減小發動機推力，同時可打開減速板或擾流板。

高度機動性

高度機動性反映的是飛機改變一定飛行高度的能力。通常把高度機動性與速度機動性結合在一起，統稱為飛機在鉛垂面內的機動飛行性能。

需要說明的是，飛機在正常的航路爬升和下降的飛行過程中，飛行高度雖然也隨著飛行時間的變化而變化，但此時，飛行速度變化率和飛行航跡角變化率相對較小，因而被歸入“準定常”飛行範疇。

方向機動性

飛機的方向機動性實質上是研究這樣一種運動，即飛機連續改變飛行方向而高度保持不變的一種曲線運動，通常稱為盤旋。盤旋運動是發生在水平面內的一種運動，它是最常見的機動飛行動作之一。當航向改變較小於360°時，常稱其為“轉彎”。

機動動作

飛機為在短時間內儘快改變運動狀態所實施的飛行動作稱為飛機的機動動作。飛機的機動動作包括盤旋、筋斗、俯衝、躍升、戰鬥轉彎等。為獲得儘量大的升力，飛機在機動過程中應該儘量增加迎角。然而正常飛機的極限迎角是有限的，飛機不能超過極限迎角飛行，否則就會失速。

（1）盤旋

飛機在水平面內作等速圓周飛行，叫做盤旋飛行，如圖5.3所示。通常坡度(坡度即指飛機傾斜的程度）小於45°時，叫做小坡度盤旋;大於45°時，叫做大坡度盤旋。盤旋和轉彎的操縱動作完全相同，只是轉彎的角度不到360°而已。

盤旋一周所需的時間越短，盤旋半徑越小，方向機動性就越好。在作戰時，希望盤旋半徑越小越好，這時就要儘量使飛機傾斜坡度加大，以增大使飛機作曲線運動的向心力。在盤旋中，為了保持在垂直方向上升力與重力的平衡，維持高度不變，當改變坡度時，需要相應地改變升力的大小，坡度越大，則所需的升力也就越大，因此飛機的過載也就越大。如表5.1所列，不同坡度盤旋時飛機對應了不同的過載係數。

表5.1不同坡度盤旋時飛機所需的過載係數

γ	0°	15°	30°	45°	60°	75°	80°
ny	1	1.04	1.16	1.41	2	3.84	5.76

從表中可以看出，當飛機以80°的坡度盤旋時，升力增大到飛機重力的5.76倍，此時飛機結構和飛行員所受的力也相應增大。由於載荷係數的限制，飛機速度越大，盤旋半徑也將越大。比如，美國的SK-71偵察機，當飛行速度為3529km/h時，其盤旋半徑可達193km。

（2）筋斗

飛機在鉛垂平面內作軌跡近似橢圓，航跡方向改變360°的機動飛行為筋斗飛行，如圖5.4所示。筋斗飛行由爬升、倒飛、俯衝、平飛等動作組成，它是衡量飛機機動性能的指標之一。完成一個筋斗所需的時間越短，機動性越好。要實現筋斗飛行，飛行員應先加油門，增加速度，然後拉桿使飛機曲線上升；飛過頂點後，減小油門，繼續保持拉桿位罝，飛機開始曲線下降,最後改為平飛。翻筋斗時，過載係數可達到6。

（3）俯衝

俯衝是飛機將位能轉化為動能、迅速降低高度、增大速度的機動飛行，作戰飛機常藉此來提高轟炸和射擊的準確度。俯衝過程分為進入、直線和改出俯衝三個階段，如圖5.4所示。在急劇俯衝時，為了防止速度增加過多和超過相應高度的最大允許速度，必須減小發動機推力，有時需放下減速板。改出俯衝後的高度不應低於規定的安全髙度。從俯衝中改出時飛行員應柔和並有力地拉桿，增大迎角，使升力大於重力第一分力，構成向心力，迫使飛機向上作曲線運動。這時的過載係數n_y甚至會達到9~10,對飛機結構和飛行員造成嚴重的過載。所以，俯衝速度不應過大，改出不應過猛，以免造成飛機結構損壞或飛行員暈厥的事故。使用中的n_y一般不允許大於8。

（4）躍升

躍升是將飛機的動能轉變成勢能，迅速取得高度優勢的一種機動飛行。躍升性能的好壞由躍升增加的高度△H及所需的時間來衡量，如圖5.4所示。飛機在作躍升機動後的高度可大大超過飛機的靜升限。例如，某殲擊機的實用升限為19500m，當在13500m高度上以Ma=2.05的速度進行躍升後，飛機可達到23000m的高度。通過躍升可達到的最大髙度為飛機的動升限。

（5）戰鬥轉彎

同時改變飛行方向和增加飛行高度的機動飛行稱為戰鬥轉彎，如圖5.5所示。空戰中為了奪取高度優勢和占據有利方位，常用這種機動飛行動作。除了採用典型的操縱滾轉角的方法外，為了縮短機動時間還可採用斜筋斗方法進行戰鬥轉彎。戰鬥轉彎時，過載係數可達3〜4。

機動性設計

目前衡量飛機機動性一般從兩個方面去分析，即常規機動性和能量機動性。但隨著航空武器的發展，空中格鬥的多樣性和複雜性，要求飛機具有高轉彎率、高加減速能力，即強調飛機的瞬時機動能力。所以飛機僅能作常規機動是遠遠不夠的，必須具備非常規機動的能力。

為了提高戰鬥機的非常規過失速機動能力，在飛機設計時，應注意這樣幾個方面：第一，飛機應具有足夠的俯仰、偏航和滾轉的操縱能力，能在機動過程中保持很高的操縱效率。為達到此要求，必須釆用先進的輔助控制系統，如推力矢量技術就是其中一種。笫二，飛機應具有極好的大迎角穩定性。這就必須釆用閉環控制和先進的氣動布局來滿足。第三，應選用高性能發動機，以保證在過失速機動中能正常工作。而且要求發動機的推重比高（至少大於7），耗油率低。第四，飛機應具有在很短時間內產生很大的瞬時角速度的能力，即應轉彎快、加減速快。