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航向稳定;航向稳定性:飞机发生侧滑时,通过自动偏航来消除侧滑的特性
飞机遭遇侧风,垂尾承受侧力并产生偏航力矩,使飞机向风来的方向偏航
然而,大型飞机绕偏航轴的转动惯量较大,航向稳定性也可能使飞机偏航过度,又产生反方向的侧滑
航向稳定性的副作用,就是偏航、侧滑耦合的振荡,有时候还夹杂着滚转运动
航向阻尼:抑制这种副作用
飞机的偏航运动,在垂尾处产生附加的侧滑角,使得振荡逐渐稳定下来;飞机相对于来流的速度不完全在飞机对称面内,就会产生侧滑
成因之一:遭遇侧风口
侧滑的方向与侧风来的方向相同
成因之二:飞机偏航(蹬舵、单侧发动机停车)
飞机向右偏航,产生左侧滑;反之产生右侧滑;以飞机遇到侧风为例;侧滑角的反复变化同时也带来横向的震荡;航向振荡中的其他因素;当飞机产生偏航时,偏航角速度用r表示,垂直安定面上会产生当地侧向速度,大小为r×lVT,相当于当地侧滑角r×lVT/V0。
其中是飞机重心到垂尾压力中心的距离,又称为垂尾的尾力臂
飞机向右偏航,阻尼力矩向左
飞机向左偏航,阻尼力矩向右
航向阻尼力矩只与偏航角速率有关,与侧滑角的方向和大小没有关系;航向稳定性主要由垂直尾翼来提供,机翼的平面形状和构型对航向稳定性也会产生些许影响
垂直尾翼的贡献
尾力臂、垂直尾翼面积的增加,都有利于提高航向稳定性
航向稳定性要和航向阻尼匹配,更要和横向稳定性匹配(详见下文)
机翼的贡献
机翼带上反角、机翼的后掠都对航向稳定性起一定的作用,但微乎其微
高空高速状态容易出现航向稳定性不足,此时可借助背鳍、腹鳍来改善;航向稳定性
依靠垂尾的侧向力使得飞机偏航
侧向力正比于侧滑角
航向稳定力矩正比于垂尾力臂长度
航向阻尼
依靠垂尾的侧向力产生阻尼力矩
侧向力正比于垂尾处的侧向速度
航向阻尼力矩正比于秉尾力臂长度的平方
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