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1、第二章飞行力学基础 2.1 飞行器空间运动的表示、飞行器操纵机构、稳定性和操纵性的概念 2.1.1 常用坐标系 1）地面坐标系（地轴系）（Earth-surface reference frame）Sg-OgXgygZg 原点 Og取自地面上某一点（例如飞机起飞点）。OgXg轴处于地平面内并指向 某方向（如指向飞行航线）；Ogyg轴也在地平面内并指向右方；OgZg轴垂直地面 指向地心。坐标按右手定则规定，拇指代表 OgXg轴，食指代表 Ogyg轴，中指代表 OgZg轴，如图 2.1-1 所示。2）机体坐标系（体轴系）（Aircraft-body coordi nate frame）Sb-oxy
2、z 原点 o 取在飞机质心处，坐标与飞机固连。Ox与飞机机身的设计轴线平行，且处于飞机对称平面内；oy 轴垂直于飞机对称平面指向右方；oz 轴在飞机对称 平面内；且垂直于 ox 轴指向下方（参看图 2.1-1）。发动机推力一般按机体坐 标系给出。图 2.1-1 机体坐标系与地面坐标系 3）速度坐标系（Wind coordinate frame）Sa-ox ayaZa 速度坐标系也称气流坐标系。原点取在飞机质心处，Oxa轴与飞行速度 V的 方向一致。一般情况下，V不一定在飞机对称平面内。OZa轴在飞机对称面内垂 直于 OXa轴指向机腹。Oya轴垂直于 XaOZa轴平面指向右方,如图 2.1-2
3、所示。作用 在飞机上的气动力一般按速度坐标系给出。图 2.1-2 速度坐标系与地面坐标系 4)航迹坐标系(Path coordinate frame)Sk-ox kykZk 原点取在飞机质心处，oxk轴与飞机速度V的方向一致。ozk轴在包含 oxk轴 的铅垂面内，向下为正；oyk轴垂直于 Xkozk轴平面指向右方。研究飞行器的飞行 轨迹时，采用航迹坐标系可使运动方程形式较简单。2.1.2 飞机的运动参数 1)飞机的姿态角 1.俯仰角 v(Pitch angle)机体轴 ox 与地平面间的夹角。以抬头为正。2.偏航角(Yaw angle)机体轴 ox 在地平面上的投影与地轴 OgXg间的夹角。以
4、机头右偏航为正。3.滚转角(Roll angle)又称倾斜角，指机体轴 oz 与通过 ox 轴的铅垂面间的夹角。飞机向右倾斜时 线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单
5、螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机为正。2)速度轴系与地面轴系的关系 以下三个角度表示速度坐标系与地面坐标系的关系。1.航迹倾斜角 飞行速度矢量与地平面间的夹角，以飞机向上飞时的 为正。2.航迹方位角 飞行速度矢量在地平面上的投影与 OgXg间的夹角，以速度在地面的投影在 OgXg之右为正。3.航迹滚转角 速度轴 OZa与包含 OXa轴的铅垂面间的夹角。飞机向右倾斜时为正。3)速度向量与机体轴系的关系 1.迎角：(Angle of attack)速度向量 V在飞机对称面上的投影与机体轴 ox轴的
6、夹角。以 V的投影在oxb 轴之下为正，如图 2.1-3 所示 图 2.1-3 迎角与侧滑角 2.侧滑角:(Sideslip angle)速度向量 V与飞机对称面的夹角。以速度 V处于对称面之右时为正 3)机体坐标系的速度分量 飞行速度 V在机体坐标系三个轴上的分量分别为 u、v和w 在滚动轴Xb上的分量：u o Xb Zb 线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一
7、节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机(2.1-1)(2.1-2)其中 在俯仰轴yb上的分量：v 在偏航轴zb上的分量：w 迎角和侧滑角可以用速度分量定义:-二 arctanW u R.v=arcs in V 1 V=（U2 V2 w2）2 如果迎角和侧滑角很小（150则式（2.1-1）和式（2.1-2
8、）可以近似为 w a=u v V(2.1-3)(2.1-4)其中和 的单位为弧度（rad）。4）机体坐标系的角速度分量 机体坐标系相对于地面坐标系的转动角速度 沿机体坐标系各轴的分量分 别为 p、q 和r 滚动角速度 p:与机体坐标轴 Xb 一致；俯仰角速度 q:与机体坐标轴yb 一致；偏航角速度r:与机体坐标轴z 一致。飞行器的三个线运动和三个转动构成了飞行器的六自由度运动。2.1.3 飞行器的操纵机构 飞机的运动通常利用升降舵、方向舵、副翼及油门杆来控制。升降舵（Elevator）偏转角用、飞表示，规定升降舵后缘下偏为正。飞的正 向偏转产生的俯仰力矩 M为负值，即低头力矩。副翼（Ailer
9、ons）偏转角用表示，规定右副翼后缘下偏（左副翼随同上偏）为正。正向偏转产生的滚转力矩 L 为负值 方向舵（Rudder）偏转角用：.r表示，规定方向舵后缘向左偏转为正。正向 偏转产生的偏航力矩 N为负值。驾驶员通过驾驶杆、脚蹬和操纵杆操纵舵面。规定驾驶杆前推位移 We为正 线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利
10、用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机（此时:e亦为正）；左倾位移Wa（此时“亦为正）；左脚蹬向前位移Wr为正（此 时亦为正）。油门（Throttle）杆前推为正，对应加大油门从而加大发动机推力。反之为负，即收油门，减小推力。2.1.5 稳定性和操纵性的概念 稳定性是平衡状态的性质，为了讨论稳定性我们首先定义什么是平衡。如果 一架飞机保持稳定的匀速飞行，
11、则合力以绕质心的合力矩都等于零。满足这要求 的飞机就是说它在平衡状态下或者飞行在平衡条件下。相反，如果力和力矩的总 和不为零，则飞机将会经历平移和旋转加速。飞行器的稳定性是指飞行器在飞行过程中，由于受到某种干扰，是其偏离了 原来的飞行状态，当干扰消失之后，飞行器能够恢复到原来飞行状态的能力。这 种扰动可能来自于大气的现象、发动机推力改变、或驾驶员的偶然操纵等。若飞 行器可以恢复到原来的飞行状态，就称它是稳定的，或称之为具有稳定性；若扰 动后的运动越来越偏离原来的飞行状态，称它是不稳定的；若扰动后的运动既不 恢复也不远离原来的运动，称为中立稳定。一架飞机只有是足够稳定的，驾驶员才不会感觉很疲劳，
12、因为不稳定的飞机 是驾驶员必须不停地操纵飞机以便应付外界的扰动。虽然本身在空气动力上不太 稳定或不稳定的飞机可以飞行，但是不够安全，除非增加机电设备以提供人工的 稳定性，这种设备称为增稳系统。一般所说的飞行器的稳定性，实际上包含两方面的含意。一是指飞行器（包 括稳定自动器）的稳定性；另一方面是指飞行器自身（不包括稳定自动器）的稳 定性。飞机稳定的稳定一般分为静态稳定和动态稳定，静态稳定性是指飞机受到扰 动后返回到其初始平衡状态的趋势。飞行器自身的稳定性，也称飞行器静稳定性，它是指飞行器受到扰动后返回 到初始平衡状态的趋势。它与飞行器的气动外形和布局有关。包括:（1）纵向静稳定性，是指飞机围绕
13、y 轴的稳定性；当飞行器在作平衡飞行时，若有一个外力干扰，是它的迎角增大，干扰消除后，靠飞机本身气动特性（驾驶 员不偏转舵面），产生一个恢复力矩试图使飞机恢复到原来的平衡状态。经过理 论推导和实验发现只要保证气动力焦点在质心之后，并有一定的距离，就可以保 证迎角是稳定的。（2）方向静稳定性。方向静稳定性是指飞机绕 z轴的静稳定性。当飞行受 到偏航扰动时，飞行器有自动返回到平衡状态的趋势。由于飞机具有方向静稳定 性，飞机总是指向相对风的方向，所以也称风向标稳定性。线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点
14、所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机（3）滚动静稳定性。当一架飞机受到扰动，偏离水平状态，发生了倾斜，飞行器能靠自身的气动特性产生恢复力矩试图使其恢复到水平状态。在
15、动态稳定性的研究中，我们关心飞机在受到干扰，偏离平衡点之后，运动 的历史过程。注意静态稳定不能保证动态稳定。飞机的操纵性所包含的内容较多。如要求操纵简单、省力、符合驾驶员的生 理习惯，操纵力和操纵机构位移适合，以及飞机对驾驶员操纵反应时差要适当等。从操纵的功用来说，所谓操纵性是指：飞机能按照驾驶员的操纵意图，以一 定的运动过程改变飞行方向或姿态。因此操纵性是飞机改变飞行状态的能力。，2.2 空气动力与力矩 2.2.1 空气动力在气流坐标系的分解 总的空气动力R匸沿气流坐标系各轴的分量分别为 Xa,Ya,Za，通常用 D和 L 分别表示阻力和升力，于是有 D=-Xa，L=-Za。空气动力学常采用
16、无因次气 动力系数形式，其定义如下：1 阻力系数（沿OXa的分量）CD=D/2 V2SW，阻力系数C冷向后为正 侧力系数（沿oya的分量）Cya=Ya/1 PV2SW，侧力系数Cya向右为正 升力系数（沿OZa的分量）CL二 L/?V2SW，向上为正 2.6.2 总的空气动力矩在机体坐标系的分解 机体转动惯量是以机体坐标系来定义的，所以合力矩矢量沿机体轴分解成 L，M N。无因次力矩系数定义如下:线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规
17、格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机绕ox轴的滚绕 oy 轴的俯仰力矩系数 绕oz轴的偏G；-V2SWb 2 1 2 CM/V2SWCA 2 1 2 6 二 丄 相对厚度:相对弯度:以上各式中的是空气密度，V是为空速，SW为机翼面
18、积，b 为机翼展长,cA是机翼平均气动弦长。2.3 纵向气动力和气动力矩 2.3.1 升力 升力 L:飞机总的空气动力沿气流坐标系 乙轴的分量，向上为正。产生 升力的主要部件是飞机的机翼。1）机翼的几何形状和几何参数 机翼剖面见图 2.3-1 翼弦长c:翼型前缘 A到后缘 B的距离。100%，、:为最大厚度 c 100%，f为中弧线最高点至翼弦线距离 c b2 展弦比：A二一，b 为机翼展长，Sw为机翼面积。Sw 梯形比：.=9 100%,Ct,Cr分别是翼尖弦长和翼根弦长 Cr 2 b/2 翼平均空气动力弦：CA C2（y）dy（2.3-1）0 SW 图 2.3-1 机翼剖面 线电缆挤制绝缘
19、层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机这里，C
20、（y）表示沿机翼展向坐标 y 处的翼弦长；前缘后掠角上,如图 2.3-2 所示。图 2.3-2 机翼平面形状 1/4 弦线点后掠角上1/4，如图 2.3-2 所示。2）机翼的升力（1）亚声速时升力产生的机理 当气流以某一迎角：流过翼型时，由于翼型上表面凸起的影响，使得流管变 细，即截面积 S减小。根据连续方程 VS=m（常数）可知，翼型上表面的流速必然 增加，而下表面流速则减小，如图 2.3-3 所示，根据伯努利方程p iV2二po（常 数），流速大的地方，压强将减小，反之增大。因此，翼型的上下表面将产生压 力差。因此，垂直飞行速度矢量的压力差的总和，就是升力。线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺
21、简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机 图 2.3-3 翼型与气
22、流 压力系数 p:翼面上某点的压强 p 与远前方自由气流的压强 p：，同远前方 自由气流的动压之比，即 p _ P P 訂 V,（2.3-2）压力分布图：将翼面上各点的压力系数的数值光滑连接，若 P为负值（吸力）则箭头向外，若为正值（即压力）箭头指向翼面，如图 2.3-4 所示。实验发现压力分布图是随迎角而变化的。机翼升力与机翼面积、动压成正比。其表达式为 线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤
23、塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机LW=CLw QSw 或 C QSW线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品
24、规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机非对称机翼升力系数CLW随迎角的变化关系如图 2.3-5 所示 升力系数CLW是迎角的函数，：越大CLW也越大。当-0时CLW=O。这 是因为适用于低速飞行的翼型弯度 f总是正弯度，当:=0时
25、上下翼面压力差仍 不为零而是正值，当:为某一负值时才有CLW=0。使CLW=0的迎角称为零升迎 角0，一般为负值。只有翼型对称时（弯度 f=0，且上下翼面曲线对称），零 升迎角：0才为零。当迎角达到某一值时，CLW达到最大值CLwmax，如果迎角再大 CLW下降，使CLW=CLwmax的迎角称为临界迎角:-cr。在:0时（见图 2.4-1），相对空速 V可分解为平行于飞机对称面的分速 Vcos 1和垂直于飞机对称面（即平行于机体轴 oy 轴）的分速Vsin 一：。在再将 Vsi n 1分解成平行于翼弦平面的分速V sin 1 cos】和垂直翼弦平面的分速 V sin：sin丨，分速V sin:
26、sin丨对左右两半机翼起了相反的作用。对右翼，这一 分速从下向上，因而增加了迎角，使右翼升力增加。对左翼，这一分速从上向下，因而减小了迎角，使左翼升力减小。右大左小的升力形成的绕分速 ox轴的滚转 力矩为负值，也就是气动导数为负。反之，若是下反角，则为正。线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加
27、热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机Vcos(/4 山)V cos(.-1/4 一)图 2.4-2 机翼后掠角的作用 图 2.4-1 机翼上反角（2）机翼后掠角山/4的作用 有大后掠角的箭形机翼，原本是为了提高临界马赫数Mcr的，但同时却对Cl：产生了巨大影响。后掠角亠/4的定义是：在翼弦平面上把各翼弦线上 25%勺点连成直线，称为 1/4 弦线，此直线与机体轴 oy 轴
28、间的夹角称为后掠角上，一般翼尖向后掠故称 为后掠角。由图2.4-2可知，当 1 时，将速度 V在左右两半翼作如下的分解：右翼：平行于 1/4 弦线的分速度为Vsin（；/4-J 垂直于 1/4 弦线的分速度为V cos（上伽-）左翼：平行于 1/4 弦线的分速度为Vsin（上1/4 J 垂直于 1/4 弦线的分速度为Vcos（上1/4 J 垂直于 1/4 弦线的分速称为有效分速（即产生升力有作用的分速）。显然有:V cos（上 1/4-：）Vcos（上 1/4：）即右翼的有效分速大于左翼。这使得右翼上的升力大于左翼，因而形成的滚 转力矩 L 为负值，即后掠翼的为负。线电缆挤制绝缘层和护层生产时
29、工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机也可看成 1 时，右翼
30、的实际后掠角为（二/4-J，左翼的实际后掠角为（上1/4）。同一迎角下，实际后掠角愈大则升力愈小，故右翼的升力大于左翼。（3）立尾的作用 当10时立尾上有侧力，此侧力对ox取矩即为滚转力矩。立尾在ox之上时 负向增加；立尾在ox之下时C厂正向增加；（4）机翼机身气动干扰的作用 由图2.4-3表示 10 时，上单翼飞机翼-身连接处的右侧，因气流受阻使压 力增大，左侧气流因分离旋涡而使压力降低。绕流机身的气流使靠近机身右翼根 部的迎角增加，左翼根部的迎角减小，两种因素都产生负滚转力矩。因此上单翼 飞机Ci:负向增加。反之，下单翼飞机正向增加。中单翼飞机的此项气流干扰 效果很小，可忽略不计。线电缆挤
31、制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机
32、图 2.4-3 上单翼的气动干扰 全机的C匚为上述各项作用的总和，称为飞机横滚静稳定性导数。C为负 值时飞机具有横滚静稳定性；Ci 为正值时则横滚静不稳定。横滚静稳定性的意 义如下：图 2.4-4 表示飞机飞行方向从纸面垂直向上。设因某种干扰使飞机有一滚转 角（图中为正）。我们知道，仅有姿态角的变化是不会产生气动力的。但是 滚转角 使升力倾斜，升力与重力的合力作用使飞机向右侧滑，侧滑角 一：.0 由于为负值，因此产生负的滚动力矩，可能使滚转角 恢复到零。因此称Ci 为负值时飞机具有横滚静稳定性。图 2.4-4 飞机自动纠正倾斜角的过程 2）副翼偏转角:引起的 L 滚转控制力矩 副翼正偏转时（右
33、翼后缘下偏，同时左翼后缘上偏），右翼升力增大，左翼 升力减小，产生的滚转力矩 L 为负值，故C|、a为负，可写为 1 2 L（、a）V SwbCij a（2.4-7）岔C|式中：C|a-（滚转操纵导数）；r 为副翼偏转角。a 3）方向舵偏转角、打引起的 L-操纵交叉力矩 G Cl G 线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄
34、作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机方向舵正偏转（方向舵后缘向左偏转）时，产生正的侧力。由于方向舵在机 身之上，此侧力对ox轴取得正的滚转力矩。可写为 1 2 LC r）=2V2SwbC|r（248）cCl 式中：Cl r L（操纵交叉导数）r为方向舵偏转角。-；r 4）滚转角速度 p 引起的 L 滚转阻尼力矩 滚转阻尼力矩主要由机翼产生，平
35、尾对此也有影响。当飞机右滚时 p 为正，右翼下行，左翼上行。下行翼迎角增加故升力增加，上行翼迎角减小故升力减小，形成负滚转力矩 L，起到了阻止滚转的作用，称为 滚转阻尼力矩。平尾及立尾的作用原理相同，都是阻止滚转的作用，只是作用小于机翼。滚转阻尼力矩可写为 1 2 L（P）=2 V2SwbCip（pb/2V）（2.4-9）式中：Gp二三（滚转阻尼导数）；p=pb/2V（无因次滚转角速度）。卬 5）偏航角速度 r 引起的 L交叉动态力矩 由于偏航角速度 r-0，因而左右两半翼的相对空速不同。在 r 0 时（见图 2.4-5），左翼向前转，相对空速增加，故升力增加；右翼向后转，相对空速减小，故升力
36、减小，形成正滚转力矩。此外，r 0 时立尾的局部侧滑角为负，将产生 正的侧力。由于一般立尾在机身之上，因而亦产生正滚转力矩。因此交叉动导数 Clr为正值，可写为 1 2 L（r）V2SwbClr（rb/2V）（2.4-10）式中：Clr（交叉动导数）；r=rb/2V（无因次偏航角速度）。or 线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤
37、塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机式中:-Cn cP 为航向静稳定性导数。绕机体轴0Z轴的偏航力矩 N 1)侧滑角一：引起的 N 航向静稳定力矩 由于侧滑角引起的偏航力矩N(1)又称为航向静稳定力矩。其表达式为 1 N()=2 VSwbCn声(2.4-11)由于侧滑角一：所引起的偏航力矩N(J主要由机身和垂尾产生，一般情况 下，机身
38、产生不稳定的偏航力矩，但与垂尾相比较而言较小。因此，下面以垂尾 为例分析说明由侧滑角1所引起的偏航力矩。假设飞机存在右侧滑运动，即10。右侧滑运动时，垂尾将产生一个负值 侧力丫(1)0。由于垂尾在飞机重心后方，所以产生一个正的偏航力矩N(J 0，并使侧滑角减小，因此，这种稳定的偏航力矩 N(J实质上只是对速度轴向起 稳定作用。所以，有时也将偏航力矩 N(J称为风标稳定性力矩。综上所述，当航向静稳定性导数为正值时，即 C 0，将产生正的偏航力 矩，飞机具有稳定偏航力矩；反之，当 G：0时，将产生不稳定的偏航力矩。2)副翼偏转角 二引起的 N 操纵交叉力矩图 2.4-5 机翼对Clr的作用 线电缆
39、挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机
40、偏转副翼原本为了操纵滚转，但却引起了偏航力矩。例如：a 0时，右副翼 下偏，右翼弯度加大升力增加，同时阻力也增加。左副翼上偏，升力减小，左翼 的阻力增加小于右翼，形成正偏航力矩。这一效果在大展弦比机翼上较明显，对 操纵飞机转弯很不利。为尽量减小不利效果，最好能变不利为有利，使 0时 产生负的偏航力矩。通常采用差动机构，使副翼下偏角度小于上偏的角度。副翼 操纵交叉力矩可表示为 1 2 N（a）V SwbCna a（2412）2 式中：Cna二仝（副翼操纵交叉导数）。3）方向舵偏转角引起的 N-航向控制力矩-r 0（后缘向左偏）时立尾产生正侧力，对oz轴取矩得负偏航力矩，可表 示为 1 2 N（r
41、）=2V2SwbCn（2.4-13）式中：Cnr二仝（航向操纵导数），其值为负。4）滚转角速度 p 引起的 N 交叉动态力矩 由滚转角速度 p 引起的偏航 N可表示为 1 2 N（p）二 VSwbCnp（pb/2V）（2.4-14）式中Cnp二$（交叉动导数）；p=pb/2V（无因次滚转角速度）由滚转角速度 p 引起的偏航 N主要由机翼和垂尾两部分产生。对于垂尾而言，当飞机向右滚转运动时，即存在正的滚转角速度 p 0，也 可以认为垂尾不动，而气流以一定的速度吹向垂尾。这相当于在垂尾产生局部侧 滑角 1 V，因而产生负的侧力和正的偏航力矩。机翼对交叉动导数Cnp的影响较复杂。下面以迎角较小时作一
42、讨论。线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或
43、加料螺进入机设飞行器向右滚转运动，滚转角速度 p 0，飞行器右翼下行运动，有一个 向下的速度增量，相当于机翼不动而气流向上吹，故右翼的迎角增加，同理左翼 迎角减小。设 p=0左右翼的迎角都是J，当p.0，有 右下行翼的迎角：D=py/v0 左上行翼的迎角-u=-py/v0 其中，y 和-y 为右翼、左翼剖面处坐标位置，v0为飞行速度。由于升力垂直于气流速度，对于右机翼，迎角 增大，增大的升力将前倾，在平行于 x轴方向的分量，对 z 轴产生偏航力矩，对于左机翼则相反，由于两机 翼相反的结果产生负的偏航力矩 N(p)，因此，对于机翼，交叉动导数(Cnp)w为 负。全机的Cnp为机翼和立尾的Cnp之
44、和：Cnp=(Cnp)W (Cnp)V 5)偏航角速度r引起的 N 航向阻尼力矩 航向阻尼力矩主要由立尾产生，机身也有一定的作用。r-0时，前行翼的相对空速增大，使阻力增大，后退翼的相对空速减小，阻力减小，故为阻尼力矩。如 r 0，左右机翼的阻力差形成一个阻止飞行器转 动的阻尼力矩N(r)0。当偏航角速度r 0，立尾将产生局部的负向侧滑角(1:0)，将产生正的侧 力，又由于立尾位于重心之后，所以将产生负的偏航力矩 N(r)：0。航向阻尼力矩可表示为 1 2 N(r)=2V2SwbCnr(rb/2V)cC 其中，Cnr n(航向阻尼导数)，r 二 rb/2V(无因次偏航角速度)。2.4.3 侧力
45、和侧向力矩表达式 线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑
46、料借助重力或加料螺进入机(2.4-15)综上所述，由气动力形成的侧力和侧向力矩表示如下:1 2 _ _ 丫 V SW(CY|.Cy j-r Cyp p CYJ)1 L=2V2Swb(C|,l：Cia a Cir C|pP C|f)1 2 N=2：V Swb(Cn|,|-Cn.a、a Cn.r、r Cnpp Gf)式中：Sw表示机翼面积；b 表示机翼展长 式（2.4-15）只计定常导数（静导数）和旋转准定常导数（动导数），没有 计及非定常导数，如等的作用。因为这些非定常导数值都很小，一般都 可忽略。由式（2.4-15）还可看出，在三个表达式中几乎每个运动参数都起作用，说明互相的交联较强。偏转副翼
47、引起的侧力大小，故忽略不计。最后再强调两点。其一，飞机左右对称使Cl0,Cn0和CY0均为零，但纵向的Cmo 和CL0不为零。其二，所有空气动力和力矩都与飞行马赫数 M有关，式（2.4-15）中各项气动导数都是马赫数 M的非线性函数。2.5 操纵面的铰链力矩 铰链力矩是作用在舵面上的空气动力的合力对舵面转轴形成的力矩。如升降 舵的铰链力矩表示为 1 2-He 二九二WCe（2.4-16）2 式中：Che铰链力矩系数；Se 升降舵面积;Ce 升降舵几何平均弦长。舵面的空气动力的合力Re并不通过舵面转轴，而是有距离的。设转轴距 合力Re的垂距是he（参看图 2.4-6），则铰链力矩He可写成 He
48、=Rehe(2.4-17)铰链力矩系数Che在平尾迎角=t及升降舵偏转角e都不大的情况下，可表示 线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检
49、查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机式中:-：Che 生与马赫数 M有关。:：e Che：-）（2）图 2.4-6 舵面铰链力矩 人或舵机操纵舵面不仅要克服操纵机构的摩擦力和惯性力，而且要克服舵面的铰 链力矩。随着飞行速度的提高及尺寸的加大，完全依靠人力操纵舵面已不可能，因而现代飞机上都装有电动或液压助力器。He R he 线电缆挤制绝缘层和护层生产时工艺简便电线电缆塑料绝缘层和护层生产的基本方式是采用单螺杆挤出机连续挤压进行的山于挤出机具有连续挤出的特点所以塑料绝缘和护套的生产过程也是连续进行的就电线电缆生产而言产品规格是大同小异的下面以一般为主个别为辅对挤塑原理工艺与模具类型进行范围第一节塑料的挤制一塑料挤出的基本原理挤塑机的丄作原理是利用特定形状的螺杆在加热的机筒中转将山料斗中送来的塑料向前挤压使塑料均匀的塑化即熔程电线电缆的塑料绝缘和护套使是采用连续挤压方式进行的挤出设备一般是单螺杆挤塑机塑料在挤出前要事先检查塑料是否潮湿或有无其它杂物然后把螺杆预热后加入料斗内在挤出过程中装入料斗中的塑料借助重力或加料螺进入机