靜穩定性

靜穩定性是飛機偏離平衡位置後的最初趨勢。飛機靜穩定性分為縱向靜穩定性、橫向靜穩定性和航向靜穩定性。

如果飛機趨向於返回它先前的位置就稱之為靜穩定的。如果飛機繼續偏離就稱之為靜不穩定的。最後，如果飛機趨向於保持在受擾動後的位置就稱之為中立穩定的。 飛機為穩定性的增加會導致可控性的減小，所以飛機穩定性的上限就是可控性的下限。

基本介紹

• 中文名：靜穩定性
• 外文名：Static Stability
• 分類：縱向、橫向、航向

靜穩定性是飛機偏離平衡位置後的最初趨勢。飛機靜穩定性分為縱向靜穩定性、橫向靜穩定性和航向靜穩定性。

如果飛機趨向於返回它先前的位置就稱之為靜穩定的。如果飛機繼續偏離就稱之為靜不穩定的。最後，如果飛機趨向於保持在受擾動後的位置就稱之為中立穩定的。 飛機為穩定性的增加會導致可控性的減小，所以飛機穩定性的上限就是可控性的下限。

縱向靜穩定性

定義

當飛行器受到擾動時，飛行器迎角偏離了原來的平衡狀態；但在擾動消失之後，不加操縱，飛行器能自動地回復到原來迎角的趨勢，則稱飛行器具有縱向靜穩定性。

縱向靜穩定性影響因素

對飛機繞重心的俯仰力矩的主要貢獻者， 包括機翼、尾翼、機身和發動機。機翼俯仰力矩主要由氣動中心的升力產生；尾翼的長力臂也產生很大的俯仰力矩， 其方向和機翼相反， 以平衡機翼俯仰力矩；機身和短艙的俯仰力矩受機翼所產生的上洗和下洗影響；而發動機對俯仰力矩的貢獻主要是自由流彎曲產生的垂直力影響。對靜穩定而言， 任何迎角變化必須產生阻止變化的力矩，也就是說，俯仰力矩對迎角的導數必須是負值。

向飛行器提供縱向靜穩定性的部件主要是平尾。其次, 飛行器焦點位置的變化也會影響到飛行器縱向靜穩定性。為使飛行器具有縱向靜穩定性, 要求飛行器質心位於全機焦點之前。而平尾使焦點後移, 起主要的靜穩定作用。

要獲得理想的縱向靜穩定性, 有2 種方法:

(1)改變飛行器的外形(氣動布局), 達到改變飛行器焦點位置的目的。例如:將機翼前後移動， 或改變水平尾翼的位置和面積等。

(2)在飛行器外形不變的條件下變化飛行器的內部質量安排，從而調整飛行器的質心位置。通過適當安排內部的載荷，可以改變飛行器質心的位置，從而改變其縱向靜穩定性。

橫向靜穩定性

定義

當出現干擾時，飛行器進行滾轉,，會出現側滑角。如果不加操縱，飛行器有消除初始出現的滾轉的趨勢，則稱飛行器具有橫向靜穩定性。

橫向靜穩定性影響因素

偏航力矩主要是由垂直尾翼的橫向升力、機翼偏航力矩、機身力矩和發動機的影響產生的，無動力狀態的偏航力矩可簡單地認為是機翼、機身和垂直尾翼影響之和。偏航力矩向右偏航時為正， 由於對β和偏航使用的符號慣例，滾轉力矩對β的導數為負時是穩定的。

橫向靜穩定性的大小主要取決於機翼的上反角、後掠角和垂尾等的大小。上反角提供橫向靜穩定性， 下反角提供橫向靜不穩定性。機翼的後掠結合迎角作用，機翼的上反角和垂尾都起靜穩定作用，而下單翼與機身間的氣動干擾則起靜不穩定作用。

航向靜穩定性

定義

設飛行器在平衡飛行狀態下受到了短暫的非對稱干擾， 使飛行器產生了小量的側滑；如果不加操縱， 在干擾消失的瞬間，飛行器有消除側滑的趨勢， 便稱飛行器具有航向穩定性。

航向靜穩定性影響因素

向飛行器提供航向靜穩定性的部件有：垂尾、腹鰭和機身後段(飛行器質心後面的機身)。垂尾的作用就是要使飛行器在整個飛行包線範圍內都具有足夠的航向穩定性， 即在有側滑時的非對稱氣流中， 垂尾像機翼一樣可以產生足夠的側力。該力位於飛行器質心之後， 它所產生的偏航力矩是減小側滑角的， 因此對飛行器的偏航有穩定作用。此外， 航向靜穩定性取決於側力作用點的位置， 作用點在質心之後， 才具有航向靜穩定性。垂尾側力的作用點在質心之後， 機身側力作用點在質心之前。對航向靜穩定性來說， 機身起靜不穩定作用， 這種作用幾乎與飛行速度無關。

偏航力矩向右偏航時為正， 由於對β和偏航使用的符號慣例，偏航力矩對β 的導數為正時是穩定的。

與縱向靜穩定性類似， 要獲得航向靜穩定性，可以通過改變飛行器外形(垂尾位置和面積)實現。在飛行器外形不變的前提下， 在飛行過程中改變飛行器側力的作用點。或者改變飛行器質量分布， 改變其質心位置， 同樣可以達到改變航向靜穩定性大小的目的。

放寬靜穩定性對飛行器產生的影響

放寬靜穩定性對飛行器的設計及飛行品質有一定的影響。

(1)放寬靜穩定性的實現可以通過改變飛行器的外形來實現, 例如改變飛行器平尾的形狀或面積,從而將改變飛行器結構的質量 。

(2)放寬靜穩定性可以使飛行器的機動能力增大。

(3)採用放寬靜穩定性可以使飛行器升力增大, 阻力減小, 升阻比提高。由於配平阻力的減小,飛行器的燃料消耗率也會減小 。