飛機的縱向靜穩(wěn)定性主講人：徐峰《飛行原理》01.飛機的縱向力矩和縱向平衡02.全機焦點03.飛機縱向靜穩(wěn)定性04.影響飛機縱向穩(wěn)定性的因素目錄contents飛機的縱向力矩和縱向平衡縱向力矩就是使飛機繞橫軸Oz，轉(zhuǎn)動的俯仰力矩，用Mz表示。規(guī)定使飛機抬頭的M為正值，否則為負值。飛機的縱向力矩機身尾翼機翼動力裝置每個部件上的氣動力及發(fā)動機推力等都將對飛機產(chǎn)生縱向力矩。飛機的縱向力矩就等于飛機各部件上氣動力產(chǎn)生的縱向力矩之和，并考慮動力裝置的影響。全機氣動力產(chǎn)生的縱向力矩用公式表示為：飛機的縱向力矩和縱向平衡

式中：

飛機的縱向力矩和縱向平衡在一般情況下，機翼的壓力中心在飛機重心之后，機翼上的氣動升力對飛機產(chǎn)生使機頭向下的俯仰力矩（Mz為負值）。主要的俯仰力矩飛機重心機翼壓力中心機翼水平尾翼對飛機縱向力矩起主要作用的是機翼、水平尾翼的氣動升力和發(fā)動機的推力。如果不考慮發(fā)動機的影響，機翼和水平尾翼的氣動升力對飛機縱向平衡的影響如圖所示。飛機的縱向力矩和縱向平衡水平尾翼上的氣動升力向下作用，對飛機產(chǎn)生使機頭向上的俯仰力矩（Mz為正值）。當兩個力矩互相抵消時，飛機的縱向力矩Mz=0，也就是mz=0，"飛機保持縱向平衡。主要的俯仰力矩飛機重心機翼壓力中心機翼水平尾翼對飛機縱向力矩起主要作用的是機翼、水平尾翼的氣動升力和發(fā)動機的推力。如果不考慮發(fā)動機的影響，機翼和水平尾翼的氣動升力對飛機縱向平衡的影響如圖4-5所示。全機焦點當飛機受到擾動使迎角發(fā)生改變時，機翼、機身和水平尾翼的迎角都會隨著發(fā)生變化，也都會產(chǎn)生附加的氣動升力。這些附加氣動升力之和就是迎角改變時，全機氣動升力的增量，用符號?L表示。由于迎角的改變引起的飛機氣動升力增量的作用點，就叫做全機焦點（全機氣動中心）。全機焦點在飛機縱向的位置也是用焦點在平均氣動力弦上的投影到該弦前緣的距離xf與平均氣動力弦bA之比的百分數(shù)表示，即

全機焦點

全機由于機身的影響，使翼身組合體的焦點前移，如圖所示。水平尾翼上的升力雖然比機翼的升力小很多，但它作用在全機重心之后，力臂較長，所以加上水平尾翼之后，形成的全機焦點明顯地后移，如圖所示。飛機縱向靜穩(wěn)定性當迎角發(fā)生變化時，氣動升力的增量作用在全機焦點上，這個氣動升力的增量對全機重心產(chǎn)生的俯仰力矩，就是迎角變化帶來的俯仰力矩的變量。如果迎角變化帶來的俯仰力矩的變量能消除迎角的變化，擾動消失后，飛機向恢復原飛行姿態(tài)的方向運動，飛機就具有縱向靜穩(wěn)定性，否則就沒有。而俯仰力矩變量是否具有這樣的作用，取決于全機焦點和全機重心的相對位置。飛機縱向靜穩(wěn)定性如果全機焦點和重心重合，升力增量不會對重心形成力矩，飛機就具有縱向中立靜穩(wěn)定性。

水平尾翼為飛機提供必要的縱向靜穩(wěn)定性。亞聲速飛行時，機翼的焦點一般在飛機重心之前，所以單有機翼的飛機是縱向靜不穩(wěn)定的。飛機縱向靜穩(wěn)定性如果全機焦點和重心重合，升力增量不會對重心形成力矩，飛機就具有縱向中立靜穩(wěn)定性。

機身對縱向力矩的影響，使焦點向前移，所以，翼身組合體的縱向靜不穩(wěn)定性更大。將水平尾翼的作用考慮進去以后，焦點大大向后移，形成了在飛機重心之后的全機焦點，如圖所示，所以水平尾翼為飛機提供了縱向靜穩(wěn)定性。影響飛機縱向靜穩(wěn)定性的因素1握桿和松桿對飛機縱向靜穩(wěn)定性的影響在上面縱向靜穩(wěn)定性概念討論中，假設受擾動后，飛機的速度不變，只有迎角變化，并且在受擾動過程中，升降舵面不能自由偏轉(zhuǎn)，所以上述討論的穩(wěn)定性也稱為握桿定速靜穩(wěn)定性。2飛機實用重心和飛機焦點位置的變化（1）影響飛機實用重心的位置的因素有：貨物的裝載情況、乘客的位置、燃油的數(shù)量及消耗情況以及飛機的構型等都會影響飛機實用重心的位置。當焦點位置不變時，飛機實用重心前移，飛機的縱向靜穩(wěn)定性增大；飛機實用重心后移，飛機的縱向靜穩(wěn)定性減小。影響飛機縱向靜穩(wěn)定性的因素（2）影響飛機焦點位置的因素如下：飛行馬赫數(shù)Ma的影響：飛機焦點的位置主要由機翼的焦點位置和水平尾翼引