Question

固定翼的飞行原理（二）

Answer 1

        飞机能自由地飞行在空中，靠的是飞行员对飞机正确的操控。飞行员操作飞机，就是运用油门、杆、舵改变飞机的空气动力和力矩，从而改变飞行状态。飞机能自由地飞行在空中，靠的是飞行员对飞机正确的操控。飞行员通过油门、杆、舵等来改变飞机的空气动力和力矩，从而改变飞行状态。

【 基础知识 】

飞机重心： 飞机的各部件等重力之和为飞机的重力，而重力的着力点称为飞机重心。

飞机坐标轴： 以飞机机体为基准，通过飞机重心有三条相互垂直的坐标轴： 地面惯性坐标轴、机体坐标轴和气流坐标轴

一、飞机的平衡性

飞机的平衡是指作用于飞机的各力之和为零，各力重心所构成的各力矩之和也为零。 飞机处于平衡状态时，飞机速度的大小和方向都保持不变，也不绕重心转动。飞机的平衡包括俯仰平衡、方向平衡和横侧平衡。

1、 飞机的俯仰平衡是指作用于飞机的各俯仰力矩之和为零。 飞机取得平衡后，不绕纵轴转动，迎角保持不变。作用于飞机的俯仰力矩很多，主要有：机翼力矩、水平尾翼力矩及拉力（推力）力矩。

影响俯仰平衡的因素： 加减油门，收放襟翼、收放起落架和重心变化等。飞行中，影响飞机俯仰的因素是经常存在的。为了保持飞机的俯仰平衡，飞行员可前后移动驾驶杆偏转升降舵或使用调整片，产生操纵力矩，来保持力矩的平衡。

2、 飞机的方向平衡是作用于飞机的各偏转力矩之和为零。 飞机取得方向平衡后，不绕立轴转动，侧滑角不变或没有侧滑角。

影响飞机方向平衡的因素： 飞机一边机翼变形，左右两翼阻力不等；多发动机飞机，左右两边发动机工作状态不同，或者一边发动机停车，从而产生不对称拉力；螺旋桨发动机，油门改变，螺旋桨滑流引起的垂直尾翼力矩随之改变。飞机的方向平衡受破坏时最有效的克服方法就是适当蹬舵或使用方向舵调整片，利用偏转方向舵产生的方向操纵力矩来平衡使机头偏转的力矩，从而保持飞机的方向平衡。

3、 飞机的横侧平衡是作用于飞机的各滚转力矩之和为零。 飞机取得横侧平衡后，不绕纵轴滚转，坡度不变或没有坡度。作用于飞机的滚转力矩，主要有两翼升力对重心形成的力矩：螺旋桨旋转时的反作用力矩。

影响飞机的横侧平衡： 飞机一边机翼变形，两翼升力不等；螺旋桨发动机，油门改变，螺旋桨反作用力矩随之改变；重心左右移动（如两翼油箱耗油量不等），两翼升力作用点至重心的力臂改变，形成附加滚转力矩。飞机的横侧平衡受破坏时，飞行员保持平衡最有效的方法就是适当左右压驾驶杆或使用副翼调整片，利用偏转副翼产生的横侧操纵力矩来平衡使飞机滚转的力矩，以保持飞机的横侧平衡。飞机的方向平衡和横侧平衡是相互联系、相互依赖的，方向平衡受到破坏，如不修正就会引起横侧平衡的破坏。

二、飞机的安全性

飞机的安定性就是飞行中，当飞机受微小扰动（如阵风、发动机工作不均衡、舵面的偶尔偏转等）而偏离原来的平衡状态，并在扰动消失后，不经飞行员操纵，飞机自动恢复原来平衡状态的特性。

飞机的安定性包括：俯仰安定性、方向安定性和横侧安定性。飞机安定性的的强弱，一般由摆动衰减时间、摆动幅度、摆动次数来衡量。当飞机受到扰动后，恢复原来平衡状态时间越短，摆动幅度越小，摆动次数越少，飞机的安定性就越强。 飞机安定性强弱，主要取决于飞机的重心位置、飞行速度、飞行高度和迎角的变化。

三、飞机的操作性

        飞机的操作性是只指飞机在飞行员操纵升降舵、方向舵和副翼下改变其飞行状态的特性。操纵动作简单、省力，飞机反应快，操作性就好，反之则不。飞机的操纵性同样包括俯仰操纵性、方向操纵性和横侧操纵性。

1、 飞机的俯仰操纵性是飞行员操纵驾驶杆使升降舵偏转之后，飞机绕横轴转动而改变迎角等飞行状态的特性。 在直线飞行中，飞行员向后拉驾驶杆，升降舵向上偏转一个角度，在水平尾翼上产生向下的附升力，对飞机重心形成俯仰操作力矩，迫使机头上仰，迎角增大。驾驶杆前后的每个位置对应着一个迎角或飞行速度。 飞行中，升降舵偏转角越大，气流动力越大，升降舵上的空气动力也越大，从而枢轴力矩也越大，所需杆力（飞行员操纵驾驶杆所施加的力）也越大。在模拟飞行中，如果使用微软的力回馈摇杆这种力可以体验到。

2、 飞机的方向操纵性，就是在飞行员操纵方向舵后，飞机绕立轴偏转而改变其侧滑角等飞行特性。 与俯仰角相似，在直线飞行中，每一个脚蹬位置，对应着一个侧滑角，蹬右舵，飞机产生左侧滑；蹬左舵，飞机产生右侧滑。 方向舵偏转后，同样产生方向舵枢轴力矩，飞行员需要用力蹬舵才能保持方向舵偏转角不变。方向舵偏转角越大，气动动压越大，蹬舵力越大。

3、 飞机的横侧操纵性是指在飞行员操纵副翼后，飞机绕纵轴滚转而改变滚转角速度、坡度等飞行状态的特性。 比如：飞行员向左压驾驶盘，右副翼下偏，右翼升力增大，左副翼上偏，左翼升力减小，两翼升力之差，形成横侧操纵力矩，使飞机向左加速滚转。 在横侧操纵中，驾驶盘左右转动的每一个位置，都对应着一个滚转角速度。驾驶盘左右转动的角度越大，滚转角速度越大。 如果飞行员要想保持一定的坡度，就必须在接近预定坡度时将盘回到中立位置，消除横侧操纵力矩，在横侧阻转力矩的阻止下，使滚转角速度消失。有时，飞行员甚至可以向飞机滚转的反方向压一点驾驶盘，迅速制止飞机滚转，使飞机准确地达到预定飞行坡度。

飞机的操纵性会受到许多因素的制约，影响飞机操纵性的因素有飞机重心位置的前后移动、飞行的速度、飞行高度、迎角等。