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模型飞机机翼安装角与俯仰安定性

发表时间:2014-01-03 21:30

模型飞机围绕横轴(即过重心沿翼展方向的假想轴)的运动称为俯仰运动,飞行中的飞机在正常俯仰状态受到外界扰动后能自动恢复的性能叫俯仰安定性。在正规的飞机空气动力研究中常用“俯仰安定度”来反映俯仰安定性的好坏,它是飞机俯仰力矩随飞行迎角变化的函数关系的一阶导数,它的计算与确定牵涉到飞机本身的很多因素,且十分繁复,对普通的航模爱好者而言并无多大的实际意义,所以在航模上我们常用俯仰安定系数A俯来反映飞机俯仰安定的程度:A俯=S尾·L尾/S机·b。式中S尾为水平尾翼面积,S机为机翼面积,b为机翼弦长、L尾为平尾压力中心至重心距离称之为尾力臂,如图一所示,图中机翼压力中心至重心距离用L机表示。为避免复杂的理论纠缠,我们暂不引入“空气动力中心”即“焦点”的概念,以使问题的讨论更直观简捷,一般翼型的机翼,正常飞行时可以认为压力中心在距前缘35%至40%的位置,飞行迎角减小时压力中心后移,迎角增大时压力中心前移,而气动中心则定位于翼面距前缘25%处是不变的。

  为什么平尾能保证飞机的俯仰安定?一般的解释是由于平尾离重心远,有较长的尾力臂L尾,飞机一旦抬头,平尾迎角增加,升力随之加大,在长尾力臂的配合下产生一个大于机翼抬头作用的低头力矩,使飞机恢复到原有正常的飞行状态。反之亦然。但力矩是由力和力臂二个要素构成的,若平尾增加的升力很小,就不可能获得足够的恢复力矩。可见,平尾产生安定作用至关重要的在于它在迎角增大时还应当有足够大的升力增加量。

  要使平尾在迎角增大时能有足够大的升力增加量,关键在于必须使飞机在飞行中机翼的升力系数足够大于平尾的升力系数,这是通过机翼的飞行迎角大于平尾迎角而获得的,而这种迎角差则由机翼安装角大于平尾安装角得到保证的。