飞机机翼为何设计成后掠翼下单翼上反角形式(飞机机翼的后掠角)
导语：「飞行原理」飞机为何是后掠翼，上反角而不是前掠翼，下反角？
1.了解静稳定性和动稳定性的定义
2.了解稳定性的正、负及中立状态(选择题常考)
3.掌握后掠翼，上反角对飞机稳定性的影响
4.飞机的水平稳定性，方向稳定性，横侧稳定性原理及其影响因素
要点解析一、稳定力矩与阻尼力矩想要很好的理解什么是动稳定性,什么是静稳定性,就要弄清楚稳定力矩和阻尼力矩的关系.
简单来说,稳定力矩就是使得物体能够保持稳定“不乱跑的力矩”
阻尼力矩就是阻碍阻碍物体运动的力矩,方向与运动方向相反,能够使得物体回到平衡状态的力矩.
在稳定力矩和阻尼力矩的双重作用下,物体最终可以回到初始的平衡位置.
二、稳定性的正、负与中立(选择常考)稳定性的正、负与中立稳定性,根据下图就可以很好的理解
正的稳定性能够“帮助”物体回到初始的平衡位置
中立的稳定性顾名思义就是“中立”的稳定性,不帮助物体回到平衡位置,也不使得物体偏离平衡位置
负的稳定性,可以理解为“帮倒忙”的稳定性,负稳定的物体在受到干扰偏移平衡位置之后将会更加偏移平衡位置
飞机的稳定性(必考)⭐️⭐️飞机的稳定性分为俯仰稳定性,方向稳定性,横向稳定性对应于飞机的三个运动轴
一、俯仰稳定性俯仰稳定性这部分,重点把握重心与焦点的位置关系对俯仰稳定性的影响,以及尾翼提供的空气动力对俯仰稳定性的影响
1.重心与压力重心对俯仰稳定性的影响俯仰稳定性,顾名思义,指的就是飞行中,飞机受到微小扰动以至俯仰平衡遭到破坏(例如遭到气流),在扰动消失后,飞机能够自动趋向恢复原平衡状态的特性俯仰稳定性越好的飞机越容易恢复到原平衡的状态.
焦点位于飞机重心之后的飞机(焦点可理解为飞机升力的集中点),附加升力产生俯仰稳定力矩,飞机的俯仰稳定性越强
为什么说焦点在重心之后的飞机俯仰稳定性越强呢?
假设一个场景当飞机水平飞行的时候,突然有个气流波动使得飞机抬头,(大家可以拿出一根笔类比于飞机),当升力焦点在飞机重心之后,由于升力的方向是向上的且升力的作用点在重心之后,使得飞机能够自动的恢复到原来的水平位置上.
同理,若焦点位于飞机重心之前,附加升力产生不稳定力矩,飞机不具有俯仰稳定性,若焦点与飞机重心重合,附加升力的力矩为零,飞机既不自动恢复原来的迎角,也不偏离原来的迎角,这种状态就是之前提到过的中立稳定性.
记结论(执照考试/期末考试必考):重心位于焦点之前的距离越长,则俯仰稳定性就越强.
二、方向稳定性飞机的方向稳定性,指的就是飞机在飞行中,飞机受微小扰动以至于飞机方向平衡遭到破坏,(偏离原来预定的方向).
举个例子:飞机向着航向270度水平飞行,突然一阵侧风使得飞机航向便成立260度,那么飞机如果能自动修正为原来的航向270就说明飞机拥有很好的方向稳定性.如果受到干扰后飞机航向不仅没回到270度还越来越偏离270度,则相反
影响飞机方向稳定性的因素1.垂尾:当飞机水平飞行时,受到垂直向下的扰动,使得飞机机头下偏(俯视视角),飞机机头下偏了自然尾翼就向上了,由于飞机的总体方向还是向前的,飞机的相对气流相对于飞机向后,吹到了垂直尾翼上使得垂直尾翼把机头“扭了”回来,保持原来的航向,这就是飞机的方向稳定性
记结论:垂尾面积越大,产生的方向稳定力矩越大,方向稳定性就越好,飞机的后掠角和上反角也都能提高飞机的方向稳定性(具体的原因后面会提到).
三、横向稳定性横向稳定性是飞机抵抗滚转角扰动的固有能力,即保持飞机飞行姿态,不让飞机“随意”横滚的稳定性.
横向稳定性一定要记住上反角,下反角,后掠角对横向稳定性的影响.
1.上反角对横向稳定性的影响在飞机平飞过程中,当外界出现扰动(一阵风吹到飞机的机翼上),使得飞机无法保持平衡,飞机的左翼抬起,右翼下沉,飞机向右倾斜使得飞机发生侧滑,此时空气从右前方吹来,因为上反角的作用,右边机翼的有效迎角增大,所能提供的升力也增大;左侧机翼则刚好相反,所以左右两侧机翼产生升力差形成滚转力矩,使得飞机恢复到原来的位置
2.后掠角对横向稳定性的影响机翼后掠角也能够使得飞机具有横向稳定性,一旦外加干扰使得飞机产生了向右的倾斜,飞机的升力也跟着倾斜,飞机将沿着合力的方向发生侧滑,由于后掠角的作用,飞机右翼的有效速度v1大于左翼的有效速度v3，所以，在右边机翼上产生的升力大于左边机翼上产生的升力，两边机翼产生升力差，形成滚转力矩，使飞机具有横侧向稳定性。
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