关于横滚性能和重心之间关系的讨论,行家请进

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 06:00:08
http://puffinus.blog.163.com/blo ... 029201211118556905/
“黑寡妇” 的发动机间距较大,对提高横滚率不利,但其机翼安装位置较低 (也就是说重心较高),横滚稳定性弱于 “猛禽”,经飞行测试 YF-23A 的横滚率比发动机紧凑安装,且配备了差动矢量喷管的 YF-22A 还要高!
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有个疑问,重心位置较高当然使得正常飞行时横滚稳定性弱。这说没错,
但是如果已经机身倾斜了(比如高G转弯中)。这时候要改出,岂不是重心位置较高起了反作用了?
总之,希望有行家详细讲解一下重心和横滚性能的关系http://puffinus.blog.163.com/blo ... 029201211118556905/
“黑寡妇” 的发动机间距较大,对提高横滚率不利,但其机翼安装位置较低 (也就是说重心较高),横滚稳定性弱于 “猛禽”,经飞行测试 YF-23A 的横滚率比发动机紧凑安装,且配备了差动矢量喷管的 YF-22A 还要高!
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有个疑问,重心位置较高当然使得正常飞行时横滚稳定性弱。这说没错,
但是如果已经机身倾斜了(比如高G转弯中)。这时候要改出,岂不是重心位置较高起了反作用了?
总之,希望有行家详细讲解一下重心和横滚性能的关系
怎么又是这样,上次问航炮问题也是半天没人回答。。。。。
经飞行测试 YF-23A 的横滚率比发动机紧凑安装,且配备了差动矢量喷管的 YF-22A 还要高!


这个出结论的出处在那里!!!没有相关的报道啊!!

油库已立项 发表于 2014-4-17 08:58
经飞行测试 YF-23A 的横滚率比发动机紧凑安装,且配备了差动矢量喷管的 YF-22A 还要高!


确实没看到其他出处,不过重心高确实在平飞的时候横滚稳定性差一些。
但是已经转弯的时候又做何解?
油库已立项 发表于 2014-4-17 08:58
经飞行测试 YF-23A 的横滚率比发动机紧凑安装,且配备了差动矢量喷管的 YF-22A 还要高!


确实没看到其他出处,不过重心高确实在平飞的时候横滚稳定性差一些。
但是已经转弯的时候又做何解?
这个说法不是决定性的,横向稳定性可以通过机翼的上反或下反加强或减弱。这个你可以参看下单翼的民航机。
wffbhnh 发表于 2014-4-17 09:45
这个说法不是决定性的,横向稳定性可以通过机翼的上反或下反加强或减弱。这个你可以参看下单翼的民航机。
但是隐身飞机的机翼既不能上反也不能下反。
但是隐身飞机的机翼既不能上反也不能下反。
谁说的?无论F22还是J20都有下反。
但是隐身飞机的机翼既不能上反也不能下反。
谁说的?无论F22还是J20都有下反。
但是隐身飞机的机翼既不能上反也不能下反。
谁说的?无论F22还是J20都有下反。


这就是所谓上单翼下单翼的问题了。

升力中心高于重心,更稳定,机动性弱,因为重心会让其恢复,
升力中心低于中心,稳定性差,但好处是机动性强。
这个力学上分析,是比较容易的
所谓升力中心的高低,简单的说就是看主翼位置高于重心还是低于重心,不过,机翼位置容易判断,重心位置不容易判断
对于运输机,很明显,对于战斗机就不一定了。

重心高于升力中心有利于横滚,因为付出的代价少,重力还起到帮忙机动的作用。
但要恢复稳定,就要付出一定的代价。

早期的战斗机,为追求机动性采用下单翼就是这个原因,下单翼提高机动性后要再稳定上做补偿,就采用下单翼上反。

这就是所谓上单翼下单翼的问题了。

升力中心高于重心,更稳定,机动性弱,因为重心会让其恢复,
升力中心低于中心,稳定性差,但好处是机动性强。
这个力学上分析,是比较容易的
所谓升力中心的高低,简单的说就是看主翼位置高于重心还是低于重心,不过,机翼位置容易判断,重心位置不容易判断
对于运输机,很明显,对于战斗机就不一定了。

重心高于升力中心有利于横滚,因为付出的代价少,重力还起到帮忙机动的作用。
但要恢复稳定,就要付出一定的代价。

早期的战斗机,为追求机动性采用下单翼就是这个原因,下单翼提高机动性后要再稳定上做补偿,就采用下单翼上反。
现代战机采用尽量靠近重心的上单翼,或者说中单翼,是为了增加挂弹空间,并且对于超音速,不像当年的螺旋桨战机,速度高,对于稳定性要求更高,是个综合考虑的问题。

对于大型运输机,则采用非常明显的上单翼了,因为稳定性压倒一切,但增加机动性,采用下反。

对于客机,则有另外的考虑,比如舒适度,乘客视野,以及噪声处理,采用了下单翼,但上反明显,增加稳定性

上单翼下反,则是增加机动性。

上下反的受力扰动分析也比较容易,你可以自己研究一下。
xkaiser 发表于 2014-4-17 10:52
现代战机采用尽量靠近重心的上单翼,或者说中单翼,是为了增加挂弹空间,并且对于超音速,不像当年的螺旋桨 ...
你说的这些我都能理解。但是重心高的时候恢复稳定反而费力吧?
xkaiser 发表于 2014-4-17 10:44
这就是所谓上单翼下单翼的问题了。

升力中心高于重心,更稳定,机动性弱,因为重心会让其恢复,
重心高于升力中心有利于横滚,因为付出的代价少,重力还起到帮忙机动的作用。
但要恢复稳定,就要付出一定的代价。

也就是说,如果连续蛇形转弯。这种模式未必最佳?
似乎中单翼最好?
xtal 发表于 2014-4-17 10:55
你说的这些我都能理解。但是重心高的时候恢复稳定反而费力吧?
对,你的说法是正确的

xtal 发表于 2014-4-17 10:56
重心高于升力中心有利于横滚,因为付出的代价少,重力还起到帮忙机动的作用。
但要恢复稳定,就要付出一 ...


这个是综合考虑的问题,需要建立数学模型根据指标要求来取最佳点了

战机设计永远是处理矛盾的妥协过程。气动设计的取舍永远是门高超的艺术

比如升力体鸭,鸭与主翼高差减小,看起来减少了涡升力,但因此而带来的升力体设计又增加了升力以及仰角性能,并兼顾了隐身。
所以永远都要综合的看问题
xtal 发表于 2014-4-17 10:56
重心高于升力中心有利于横滚,因为付出的代价少,重力还起到帮忙机动的作用。
但要恢复稳定,就要付出一 ...


这个是综合考虑的问题,需要建立数学模型根据指标要求来取最佳点了

战机设计永远是处理矛盾的妥协过程。气动设计的取舍永远是门高超的艺术

比如升力体鸭,鸭与主翼高差减小,看起来减少了涡升力,但因此而带来的升力体设计又增加了升力以及仰角性能,并兼顾了隐身。
所以永远都要综合的看问题
多谢楼上的回复。现在我明白了
楼主问题涉及两个问题:如果滚转力矩不变(副翼相对于机身轴线的力矩不变),那整个飞机相对于机身轴线的转动惯量越小(整机质量向轴线附近分布,就是楼主所说的发动机(重)往中间靠,F22就是如此),角加速度越大,就是说飞机越容易滚转(滚转灵敏);二是如果滚转到某个角度,飞机是否会自动恢复到原来的飞行姿态?如果飞机重心相对于升力面高,那么可知,小于某个机身转动角度的情况下,飞机会自动回到原来的飞行姿态的,但飞机重心越高,这个角度越小,就是越不稳定…………而重心越低,当偏转时,重力相对于横滚轴是转矩是自动恢复的,也就是说飞机重心越低,飞机越容易恢复到原来的飞行姿态。
总结:1.质量分布靠近横滚轴,滚转越灵敏
         2.质量分布越靠下,滚转越稳定
滚转快慢两个方面,一是然绕纵轴的转动惯量,二是副翼的产生的操纵力矩。
你应该说转动惯量
qazwppp 发表于 2014-4-17 12:13
你应该说转动惯量
转动惯量我知道啊,所以我问的是重心和横滚性能的关系
转动惯量大不仅仅难以滚起来,同时还滚起来了难以停下来。
而重心的情况是重心高滚转不安定,倾斜越大,加剧倾斜的力量会越大;重心低则反之,倾斜越大回正的力量会越大。
xkaiser 发表于 2014-4-17 10:44
这就是所谓上单翼下单翼的问题了。

升力中心高于重心,更稳定,机动性弱,因为重心会让其恢复,
重心高低并不是横滚性能好坏的表现,目前没有那个航概上说重心是影响横滚性能好坏的因素。
油库已立项 发表于 2014-4-17 13:52
重心高低并不是横滚性能好坏的表现,目前没有那个航概上说重心是影响横滚性能好坏的因素。
断章取义。。。。
pl18 发表于 2014-4-17 12:01
滚转快慢两个方面,一是然绕纵轴的转动惯量,二是副翼的产生的操纵力矩。
yes, 但不仅仅限于这两方面
yes, 但不仅仅限于这两方面
再加上滚转阻尼力矩以及飞机的速度?
xkaiser 发表于 2014-4-17 14:02
断章取义。。。。

你说的横滚性能与升力与重心高低关系较大,其实并不是,因为战斗机的这个两个点是水平交错的,而不是高低交错的,影响横滚的性能主要是发动机宽体布局时带来的惯性。
油库已立项 发表于 2014-4-17 14:31
你说的横滚性能与升力与重心高低关系较大,其实并不是,因为战斗机的这个两个点是水平交错的,而不是高 ...
横滚性能与很多因素都有关系,
你说的这个是一个,升力中心于重心的位置关系位置是一个(其实你说的这个说到底也是归结为升力中心与重心的位置关系,这个应该比较容易理解吧,又是数学概念,受力分析,不详细说了),各操控面的控制关系也是一个,气流变化带来的力的变化也是一个,三元矢量也是一个等等等等。。。。

很多因素综合在一起。

楼主问的是升力中心和重心对横滚的影响,自然我们就说这个。

其实归根结底,从数学物理上无非就是归结为围绕轴的各种力矩的综合考虑,牵涉,机翼布局,发动机布局,飞机本身的气动特点,外界气流的影响综合起来后的纵向力矩的问题。

没什么好纠结的,不需要纠缠在某一个因素上,没有一个因素可以说能决定所有或者是最重要的一个因素,如果可以这样,战机设计可就太简单了。





xkaiser 发表于 2014-4-17 14:55
横滚性能与很多因素都有关系,
你说的这个是一个,升力中心于重心的位置关系位置是一个(其实你说的这个 ...
问题就是在重心与升力焦点并不存在高低交错的问题,说到底升力都来自于机身与机翼的下表面。
深奥的理论不懂,但我是造飞机和飞飞机的航模爱好者,各种飞机都造过、调过、飞过。
关于高G转弯的问题,这时的重力、离心力的合力方向不是指向地心,而是指向接近于机腹的方向。就像坐在大型客机上,大倾角转弯时,乘客几乎感觉不到倾斜,杯子里的咖啡依然好好的在那儿呢。因此滚转恢复的力跟平飞没有什么不同,不会因重心高低而有很大变化。
根据我对各种机型的飞行体会,飞机的横滚是在诸多飞机机动因素里,如:发动机推力、速度、安定性、爬升、下降等最容易做到的。影响它的外部条件很单一,就是舵角大小的问题。因此,想滚转灵活施加更大的舵角就OK了。
真正的战机也许不那么简单,依据设计,对于不灵活的飞机(比如上单翼、惯量大等),同样滚转付出的代价也许是要更大的驱动力,会增加材料、侍服机构造价,和增加能耗等。但就现在战机来讲,因为机翼位置高低都是差不多的,这都不是问题。如楼上所说,关键在于总体的取舍。
我的观点就是,对一架战机的设计,这是一个最小的问题。才用最差的设计造出来的战机,在副翼系统上增加千分之一的造价,也会足以保证让飞飞转到迷糊吐血。
xtal 发表于 2014-4-17 09:08
确实没看到其他出处,不过重心高确实在平飞的时候横滚稳定性差一些。
但是已经转弯的时候又做何解?
平飞重心只考虑重力的影响;转弯时是重力和转弯离心力的叠加,不再是竖直向下。
油库已立项 发表于 2014-4-17 15:36
问题就是在重心与升力焦点并不存在高低交错的问题,说到底升力都来自于机身与机翼的下表面。
升力中心,焦点并不是一个概念。
焦点是一个数学存在。升力中心位置经常在纵向上变化,但对于某个点的力矩却是不变的,因此,焦点可以理解为,升力变量经过的点,这个点的设定主要用于静稳定和静不稳定的分析,用于纵向上的俯仰,配平考虑。

升力中心则是升力矢量和之后的一个点,

对于横滚,大可不必这么麻烦,还用上焦点,很简单,对于上单翼的飞机,升力中心怎么在纵向上变化,也都在重心之上,当机身往侧向动的时候,重心往反侧提高了,重力自然会有让飞机恢复原态的趋势, 反之如果是下单翼,重心在升力中心之上,当机身往侧向动的时候,重心则不仅不会让飞机恢复原态,甚至会加速翻滚。其实你画个图很容易明白。

机翼上反为什么增加稳定,当机身往侧向转动时,上反的一侧机翼往侧翻方向逐步往水平方向走,其力的分量逐步加大,而另一侧机翼的分量则在减少,这样产生的力矩差会有让飞机围绕纵轴恢复原状的趋势。这个应该也不难理解

机翼下反则是相反情况,画个图很容易明白。

除了这个形式上重心或是机翼上下反具备的能力外,我们可以通过操纵面发动机等等的调整来打破平衡进行恢复。

不是说上下单翼是决定性的,上下单翼天生对横滚的影响带来的作用也是明摆着的。
bigair 发表于 2014-4-17 15:56
深奥的理论不懂,但我是造飞机和飞飞机的航模爱好者,各种飞机都造过、调过、飞过。
关于高G转弯的问题, ...
对于不灵活的飞机(比如上单翼、惯量大等),同样滚转付出的代价也许是要更大的驱动力,

对,就是这句话
xkaiser 发表于 2014-4-17 16:24
升力中心,焦点并不是一个概念。
焦点是一个数学存在。升力中心位置经常在纵向上变化,但对于某个点的力 ...
你不要搞笑了,气动焦点与中点就是一个意思,它一般是机翼3/4机翼线的交点上,或者说翼根凸点的连线上。并没有高低之分。它与重心之间的联系就是看它是重心之前还是之后,来判断飞机是不是不稳定平衡,也与飞机的俯仰性能有关。

油库已立项 发表于 2014-4-17 16:41
你不要搞笑了,气动焦点与中点就是一个意思,它一般是机翼3/4机翼线的交点上,或者说翼根凸点的连线上。 ...


升力中心和焦点是一个概念?服了你了。。。估计你把气动中心和升力中心或者说压力中心搞混了。

焦点或者说气动中心也没有什么一般在哪里的说法,取决于战机的设计,建议你了解一下静不稳定再来讨论。

TSQ的帖子你应该多看看。

大家没啥可讨论的了,到此结束吧。
油库已立项 发表于 2014-4-17 16:41
你不要搞笑了,气动焦点与中点就是一个意思,它一般是机翼3/4机翼线的交点上,或者说翼根凸点的连线上。 ...


升力中心和焦点是一个概念?服了你了。。。估计你把气动中心和升力中心或者说压力中心搞混了。

焦点或者说气动中心也没有什么一般在哪里的说法,取决于战机的设计,建议你了解一下静不稳定再来讨论。

TSQ的帖子你应该多看看。

大家没啥可讨论的了,到此结束吧。
xkaiser 发表于 2014-4-17 17:05
升力中心和焦点是一个概念?服了你了。。。估计你把气动中心和升力中心或者说压力中心搞混了。

焦点 ...
压力中心是压力中心,气动(中心)焦点与之不是一个概念。
这是TSQ的文章里面是这么说的。

。压力中心这种随着迎角变来变去对大家做计算不是很有利,另外在对飞机飞行迎角发生变化时所带来的升力变化则是人们需要的,那么这些升力的变化该怎么计算比较好?人们非常善于总结规律,最终人们发现,能够找到一个点,在迎角变化时,虽然气动力在变,“压力中心”也在变,但以这个点为转轴,以“压力中心”到这个点为力臂,气动力绕着这个点的力矩是不变的,然后就将这个点称为“焦点”,也称为“空气动力中心”。

xkaiser 发表于 2014-4-17 17:05
升力中心和焦点是一个概念?服了你了。。。估计你把气动中心和升力中心或者说压力中心搞混了。

焦点 ...


飞机的重心与飞机的气动焦点没有高低之分。只有前面之分。
xkaiser 发表于 2014-4-17 17:05
升力中心和焦点是一个概念?服了你了。。。估计你把气动中心和升力中心或者说压力中心搞混了。

焦点 ...


飞机的重心与飞机的气动焦点没有高低之分。只有前面之分。
油库已立项 发表于 2014-4-17 17:24
压力中心是压力中心,气动(中心)焦点与之不是一个概念。
这是TSQ的文章里面是这么说的。
正确,你终于明白这个概念了。
油库已立项 发表于 2014-4-17 17:26
飞机的重心与飞机的气动焦点没有高低之分。只有前面之分。
我在谈升力中心,你在说气动焦点和重心的关系来反驳升力中心。。。。

有关系么?

另外没有升力焦点的名吃,气动中心,或焦点,或空气动力中心,均可。

你确定你知道这个焦点是做什么的么? 我前面帖子已经说了,TSQ文章也说了,你确定你弄明白这个概念了么?
xkaiser 发表于 2014-4-17 17:39
正确,你终于明白这个概念了。
升力中心就是所谓的气动中心,从你发那个气动中心与重心有高低之分,就可见你啥也不懂,我相信只要不是瞎子,大家还不出来你的可笑之处。我都提醒过你不少次了,重心与气动中心没有高低之分。
xkaiser 发表于 2014-4-17 17:42
我在谈升力中心,你在说气动焦点和重心的关系来反驳升力中心。。。。

有关系么?
在这个贴子谁在乱说,你认为大家不知道啊!!