配平升降舵偏角

配平升降舵偏角是指維持飛機平衡所需升降舵的偏轉角。

飛機在飛行時，所有作用於飛機的外力與外力矩之和都等於零的狀態稱之為飛機的平衡狀態，等速直線運動是飛機的一種平衡狀態。

升降舵是飛機水平尾翼可操縱的部分，主要作用是控制飛機的俯仰運動。

基本介紹

• 中文名：配平升降舵偏角
• 外文名：trim elevator deflection angel
• 一級學科：航空航天
• 二級學科：空氣動力學
• 升降舵：飛機水平尾翼可操縱的部分
• 平衡：外力與外力矩之和都等於零的狀態

定義

配平升降舵偏角是指維持飛機平衡所需升降舵的偏轉角。

飛機平衡

飛機在飛行時，所有作用於飛機的外力與外力矩之和都等於零的狀態稱之為飛機的平衡狀態，等速直線運動是飛機的一種平衡狀態。
研究飛機的運動，我們採用的是機體坐標軸系。這種坐標軸的原點0取在飛機的重心，x軸在飛機的對稱面內且與翼弦平行，稱為飛機的縱軸，以指向機頭為正；y軸在飛機對稱面內，垂直於x軸，稱為立軸，以指向座艙蓋為正;z軸通過重心和Oxy平面垂直，以指向右翼為正，稱為飛機的橫軸(見圖)。x、y、z軸構成右手坐標系。
飛機沿縱軸和立軸的移動，以及繞橫軸的轉動，與飛機的飛行速度和迎角有關，是發生在飛機對稱面內的運動，通常稱為縱向運動;而飛機沿橫軸的移動和繞縱軸的轉動，稱為橫向運動;飛機繞立軸的轉動稱為航向運動。飛機的平衡問題，歸結為縱向平衡、橫向平衡和航向平衡的問題。

升降舵

升降舵是飛機水平尾翼可操縱的部分，主要作用是控制飛機的俯仰運動，當需要飛機抬頭向上飛行時，駕駛員就會操縱升降舵向上偏轉，此時升降舵所受到的氣動力向下，對飛機產生一個抬頭的力矩，飛機就抬頭向上了。反之，如果駕駛員操縱升降舵向下偏轉，飛機就會在氣動力矩的作用下低頭。這種俯仰運動的強度由重心和水平尾翼面的距離（力臂的大小）和水平尾部翼面上氣動力有效性決定。

影響

飛翼飛機由於沒有常規飛機的機身和尾翼，所有部件都包含在一個翼身融合的機翼內，因此飛翼的大展弦比層流機翼可以有效地減小阻力，無尾布局又避免了尾翼帶來的附加阻力，大的升力特性和小的阻力特性使得飛翼飛機一般具有很高的升阻比，全機升阻比一般在25~30之間。飛翼飛機的這種特性使得飛翼作為高空長航時飛機時可以比常規飛機飛得更高、更久。高空長航時飛機由於燃油係數大，滯空時間長，燃油油箱的布置及飛機耗油順序對飛機重心變化的影響相對常規飛機而言更加明顯。唐毅等主要探討了飛機燃油系統輸油順序對飛機配平狀態的影響。

在飛行過程中，當採用先消耗前機身油箱，再消耗機翼油箱，最後消耗後機身油箱的耗油順序時，飛機的重心變化及配平阻力係數變化曲線如圖1和圖2所示。

圖1：飛機重心變化曲線

由圖1和圖2可知，在初始飛行階段，隨著前機身油箱和機翼油箱燃油的消耗，飛機的重心後移，飛機的配平阻力係數也隨之減小。隨著機翼油箱的燃油消耗，重心繼續後移，但此時由於升降舵正向偏轉角度不斷增大，飛機的配平阻力係數在達到最小值後開始逐漸增大，最後隨著後機身油箱燃油的消耗，飛機重心逐漸開始前移，最終重心位置位於32%平均氣動弦長處，飛機的配平阻力係數也相應的減小。

圖2：配平阻力係數變化曲線

通過分析可知，飛機的重心隨著燃油的消耗逐漸後移，而升降舵的偏角則隨著重心的後移而由負偏角變為正偏角，升降舵產生的升力由負升力變為正升力，當升降舵正向偏轉5度時，配平阻力達到最小。而當飛機重心位於後限位置35%平均氣動弦長處時，飛機僅靠升降舵將無法實現配平，而且此時飛機重心的變化幅度超過10%平均氣動弦長，超出了飛機重心變化的允許範圍。