滚转力矩
飞机绕机体坐标系x轴的力矩分量
滚转力矩是对飞机重心的空气动力力矩沿机体坐标系x轴的分量,会引起航空器向左侧或向右侧倾斜,包括侧滑角引起的滚转力矩;副翼偏转角引起的滚转力矩;方向舵偏转角引起的滚转力矩;滚转角速度引起的滚转力矩和偏航角速度引起的滚转力矩。
介绍
飞机作为具有6个自由度的物体,在天空中飞行受到的力或力矩可以简化为:X、Y、Z上的合力和围绕他们的力矩三个力矩:滚转力矩俯仰力矩偏航力矩。其中绕机体坐标系x轴的力矩分量就是滚转力矩,会引起航空器向左侧或向右侧倾斜。
滚转力矩关系到飞机的横侧向平衡,当作用于航空器机身两侧的滚转力矩彼此相等,则航空器既不向左滚转,也不向右滚转。
组成
滚转力矩包括:侧滑角 引起的滚转力矩 ;副翼偏转角 引起的滚转力矩 ;方向舵偏转角 引起的滚转力矩 ;滚转角速度引起的滚转力矩和偏航角速度 引起的滚转力矩 。
侧滑角引起的滚转力矩
其中 为横滚静稳定性导数。
时,飞机具有横滚静稳定性;
时,飞机为横滚静不稳定的。
副翼偏转角引起的滚转力矩
称为滚转操纵(控制)力矩
其中 为滚转操纵导数,
当副翼正向偏转时,即“左上右下”偏转,此时相当于右机翼的翼型弯度增大;而左机翼的翼型弯度减小。所以右机翼的升力增大,而左机翼的升力减小,故此将产生负的滚转力矩。
方向舵偏转角引起的滚转力矩
称为操纵交叉力矩
其中为方向舵操纵交叉导数,。
当方向舵正向偏转时,即方向舵的后缘向左偏转将产生正的侧力,一般气动布局的方向舵都在x轴之上,则产生正的滚转力矩。
滚转角速率引起的滚转力矩
即滚转阻尼力矩,主要由机翼产生,平尾和垂尾也有一定影响,为阻尼力矩
其中,为滚转阻尼力矩,。
飞机正向滚转,向右滚转,右机翼下行,左机翼上行,因为下行速度分量与飞机速度V叠加,形成一个迎角增大了的速度合量,所以右机翼升力增加;反之,左机翼升力减小,飞机左滚。
偏航角速率引起的滚转力矩
即交叉动态力矩,由左右翼速度差造成
其中,为滚转阻尼力矩,。
偏航角速度大于零,即左机翼向前,右机翼向后运动。由于左机翼向前运动,其相对空速增加,升力增加;反之,右机翼升力减小,飞机右滚。
影响因素
影响航空器的横侧平衡的因素主要有燃油的加装和利用方式、货物装载情况和滚动情况、空气流的作用等。因此加油和耗油时都要保持左右机翼等量。尤其对于宽体航空器,装载货物时要保证机身两侧的载量相差不大,同时固定稳固,避免货物在航空器失去横侧平衡时向一侧滚动而加重不平衡的程度。
当由于某种原因使航空器失去横侧平衡时,可以通过改变某侧机翼的副翼角度而使航空器恢复横侧平衡。例如当航空器向左侧滚转时,则增大左侧副翼放下角度使左侧升力增大,就使向右滚转的力矩增大,使航空器重新回到横侧平衡状态。
参考资料
最新修订时间:2022-11-16 19:12
目录
概述
介绍
组成
参考资料