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本帖最后由 pandamalone 于 2014-10-29 14:28 编辑
所谓静不稳定设计又叫放宽安定性设计.
简单的说,飞机有两个中心,一个是重力中心也就是质心,另一个是升力中心也就是机身(主要贡献来自机翼)产生的升力的等效单一作用点.静稳定设计战斗机,后者在前者后面.当飞机迎角上升的时候升力增大,但因为升力中心在质心后,形成的力矩相对质心是前低后高,也就是让战斗机低头的.反过来也是一样.这样就有一个自稳的倾向,使得战机的迎角趋近于0也就是平飞.
对四平八稳飞行的飞机来说这是好事儿,但战斗机除外,因为它需要高机动性.而自稳的另一面就是不容易改变姿态.改进的方法就是把升力中心向前布置,让它接近质心.这样就可以降低自稳作用,意味着比方说平尾或者副翼做动产生同一个力矩对飞机的姿态改变效果会更大.
这种设计就是所谓放宽安定性或者说静不稳定设计.但有一个问题,就是因为放宽了安定性,原本的自稳机制缺失,那么为了保证飞机还能正常巡航飞行就需要各个舵面实时做动,来维持飞机的稳定姿态,这个实时意味着舵面有时需要高频连续做动,像我上面贴的F22两个平尾差动就是在几分之一秒内完成.更进一步,这还需要多个舵面同时做动来保持稳定,比如上面照片里同时差动的不仅是平尾,还有副翼(主机翼后部外侧可动的部分).那么这意味着传统机械操作的直接对舵面操作变得不可行.所以要引入电传飞控系统.
实际上电传飞控系统不仅是省略了机械传动机制,更重要的是控制逻辑的改变,也即是从控制舵面变成控制姿态.就好象你手动档的时候,控制的是离合器开合,哪个齿轮和哪个齿轮咬合(通过离合器和换档手柄),但自动档(包括手自一体)你是通过踏板来告诉汽车你要怎样的速度和加速,或者告诉汽车你想在哪个挡上,具体的机械做动由电脑操纵机械来实现.
飞机上的电传跟这个原理一样但更复杂,因为像前面说的,涉及到实时高频控制多个舵面来完成某个姿态的维持和改变.更先进的系统比如F22则进一步的有飞发交联,也就是飞控系统同时控制发动机推力乃至推力方向(F22有垂直面上的+/-20度改变推力方向,也就是所谓推力矢量设计)和各舵面来使飞机达成某个姿态.如果说汽车换档或者早期静稳定飞机还可以人直接控制有限的机械结构来实现操作,那么静不稳定的飞机基本上不可能人工完成电传系统的工作.这也是为什么 @PhilipJ 兄说对这样的飞机,就算有机械备份也没啥用 |
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