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放寬靜穩(wěn)定度技術(shù)
放寬靜穩(wěn)定度技術(shù)
所謂靜穩(wěn)定度j指氣動(dòng)中心到飛機(jī)重心的距離，氣動(dòng)中心在重心之后靜穩(wěn)定度為正，飛機(jī)是靜穩(wěn)定的；氣動(dòng)中心在重心之前靜穩(wěn)定度為負(fù)，飛機(jī)是靜不穩(wěn)定的。
在亞音速飛行狀態(tài)，普通飛機(jī)的翼身組合體的升力中心在重心稍后的某個(gè)距離（靜穩(wěn)定），這時(shí)翼身組合體的升力所產(chǎn)生的負(fù)俯仰力矩（機(jī)頭向下的力矩），由平尾的下偏，以產(chǎn)生向下的升力來平衡，尾翼的升力從翼身組合體升力中減去，因而使總的升力減少。而且由于飛機(jī)的靜穩(wěn)定特性，飛機(jī)有保持原有飛行狀態(tài)的趨勢(shì)，使飛機(jī)的操縱也不靈活。而放寬靜穩(wěn)定度的飛機(jī)，氣動(dòng)中心可以很靠近重心也可以重合，甚至在重心的前面，飛機(jī)的穩(wěn)定度變得很小甚至不穩(wěn)定，飛行中主要靠主動(dòng)控制系統(tǒng)（即自動(dòng)增穩(wěn)系統(tǒng)）主動(dòng)控制相應(yīng)舵面，保證飛機(jī)的穩(wěn)定性。這時(shí)為保持平衡只需要較小的甚至向上的平尾升力去平衡翼身組合體的正俯仰力矩（機(jī)頭向上的力矩）。
在超音速狀態(tài)，無論普通構(gòu)形的飛機(jī)還是放寬靜穩(wěn)定性的飛機(jī)，都具有作用在重心之后的翼身組合體升力矢量。因?yàn)榉艑掛o穩(wěn)定度的飛機(jī)的重心比普通飛機(jī)的重心更靠后，這樣為配平由于翼身組合體升力升起的負(fù)俯仰力矩所需要的尾翼向下載荷比普通飛機(jī)要小，因而就可以大大減少尾翼足寸和重量，使其在超音速狀態(tài)也具有較高的升力。
由此我們可以看出，采用放寬靜穩(wěn)定性的手段，可以大幅提高飛機(jī)的性能。首先，使飛機(jī)的平尾用于平衡所需的面積可以大大減小，因此平尾的重量可以減輕，阻力可以減小，另外對(duì)于靜不穩(wěn)定的飛機(jī)，尾翼的升力和翼身組合體升力方向一致，這樣飛機(jī)的總升力也得到了提高。
研究表明，放寬靜穩(wěn)定度為戰(zhàn)斗機(jī)帶來的效益是當(dāng)靜穩(wěn)定裕度取為-12%平均氣動(dòng)弦長時(shí)，飛機(jī)的起飛總重可減少8%，所需發(fā)動(dòng)機(jī)推力可減少20%，如果再加上控制機(jī)動(dòng)載荷的效果可使設(shè)計(jì)總重減少18%。
在轟炸機(jī)上采用這種技術(shù)效果也是很明顯的，如CCV B-52試驗(yàn)機(jī)平尾面積從84平方米降到46平方米，在原發(fā)動(dòng)機(jī)和起飛總重條件下，結(jié)構(gòu)重量減少6.4%，航程增大4.3%，如果原載重、航程不變，起飛總重可以減少 10-15%，B-l轟炸機(jī)如果在設(shè)計(jì)初期階段就采用放寬靜穩(wěn)定度要求的話，其起飛總重可減少36噸，用2臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)就可以完成原來4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的任務(wù)。如果把放寬靜穩(wěn)定度要求和控制機(jī)動(dòng)載荷結(jié)合起來，可使轟炸機(jī)設(shè)計(jì)重量減少20%以上。
放寬靜穩(wěn)定度要求對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)性能的提高主要體現(xiàn)在提高戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)動(dòng)性方面以及完成任務(wù)的效率方面。如一架重心位置處于25%平均氣動(dòng)弦和一架重心位置處于38%平均氣動(dòng)弦的放寬靜穩(wěn)定度的飛機(jī)相比，在中等空載重量、最大推力、900米高度的條件下，后者轉(zhuǎn)彎速度增加0.75度/秒（M＝0.9時(shí)）～1.1度/秒（M＝1.2時(shí)）；M數(shù)從0.9增加到1.6的加速時(shí)間減少1.8秒左右；空戰(zhàn)燃油節(jié)省180公斤；承受機(jī)動(dòng)過載的能力也提高了，在M數(shù)為0.6，0.9，1.2時(shí)過載系數(shù)分別提高0.2g，0.4g，0.8g；此外還可以提高升阻比：在M＜l時(shí)可提高8%，M＞l時(shí)可提高15%。這些就使戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)動(dòng)性大大提高。
如果拿F-16戰(zhàn)斗機(jī)和法國戰(zhàn)斗機(jī)“幻影”Fl，瑞典的Saab-37，蘇聯(lián)殲擊機(jī)米格-21相比，性能就很突出，除高空最大速度，F(xiàn)-16稍低于其他三種飛機(jī)外，其他性能均比它們優(yōu)越。其原因之一就是F-16采用了主動(dòng)控制技術(shù)。
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