飞机操纵性

飞机对飞行员操纵作出相应响应的特性

飞机操纵性，是指飞机对飞行员操纵作出相应响应的特性。飞行员主要通过操纵盘（杆）和脚蹬操纵升降舵、方向舵、副翼，使飞机从一种飞行状态转变为另一种飞行状态，以完成起飞、爬升、巡航、下降、进近着陆等。操纵性是飞机的重要飞行品质之一，也是飞行力学研究的重要内容。操纵的输入，是飞行员施加于驾驶杆或脚蹬的力及杆和脚蹬的位移，输出则是飞机运动参数的变化，如迎角、侧滑角、倾斜角、各种角速度、飞行速度、高度及过载等。评定操纵性的优劣主要有三个方面：①适当的操纵力，不能过大或过小，飞行员通过所施加驾驶力的大小来精确控制飞机，对飞机在各种情况下驾驶力的方向、大小以及随飞行状态（如速度、过载）的变化规律都有一定的要求。②驾驶位移（通过操纵使驾驶杆或脚蹬发生的位移）应保持在一定范围。③操纵输入与输出的比值要适当，过小使飞机过分灵敏不易控制，也易因反应量过大造成失速或损坏结构，过大则飞机显得过于迟钝。操纵性可分为静操纵性和动操纵性，前者研究平衡状态时的操纵量，后者研究操纵运动中输入量和输出量随时间变化的全过程。按研究的运动参数不同，和飞机安全性一样，也分为纵向操纵性、航向操纵性和横向操纵性。操纵性和安定性之间有着密切的、对立统一的关系，操纵性强则安定性弱，反之亦然，设计时对两者必须综合考虑。

原理

飞机的操纵是通过三个操纵面——升降舵、方向舵和副翼来进行的。转动这三个操纵面，在气流的作用下，就会对飞机产生操纵力矩，使其绕横轴、竖轴和纵轴转动，以改变飞行姿态。

按运动方向的不同，飞机的操纵也分为纵向、横向和航向操纵。

改变飞机纵向运动(俯仰)的操纵称为纵向操纵，主要通过推、拉驾驶杆，使飞机的升降舵或全动平尾向下或向上偏转，产生俯仰力矩，使飞机作俯仰运动。驾驶员向后拉驾驶杆．经传动机构传动，升降舵便向上偏转，这时，水平尾翼上产生向下的力，使机头上仰；向前推驾驶杆，则升降舵向下偏转．使机头下俯。

使飞机绕机体纵轴旋转的操纵称为横向操纵，可以实现飞机的滚转运动。主要由偏转飞机的副翼来实现。当驾驶员向左压驾驶杆，左副翼向上，右副翼向下。这时左机翼升力减小。右机翼升力增大。产生向左的滚转力矩，使飞机向左倾斜；向右压驾驶杆。则右副翼向上．左副翼向下．飞机便向右倾斜。如果是用驾驶盘的飞机，则左转或右转驾驶盘，与左右压杆的操纵作用是一样的。

改变航向运动的操纵称为航向操纵，由驾驶员踩脚蹬，使方向舵偏转来实现。踩右脚蹬时，方向舵向右摆动，产生向右偏航力矩，飞机机头向右偏转；踩左脚蹬时正相反，机头向左偏转。实际飞行中，横向操纵和航向操纵是不可分的，经常是相互配合、协调进行，因此横向和航向操纵常常合称为横航向操纵。

飞行员操纵飞机时，手脚的操纵动作是和人们运动的本能反应相一致的。

操纵方法

飞机的操纵性又可以称为飞机的操纵品质，是指飞机对操纵的反应特性。飞机的操纵性是指驾驶员通过操纵设备(如驾驶杆、脚蹬和气动舵面等)来改变飞机飞行状态的能力。

飞机在空中的操纵是通过操纵气动舵面一升降舵、方向舵和副翼来进行的。通过偏转这三个操纵面，就会对飞机产生操纵力矩，使其绕横轴、立轴和纵轴转动，以改变飞行姿态。

纵向操纵

改变飞机纵向运动(如俯仰)的操纵称为纵向操纵，主要通过推、拉驾驶杆，使飞机的升降舵或全动平尾向下或向上偏转，产生俯仰力矩，使飞机作俯仰运动。飞行员向后拉驾驶杆，经传动机构传动，升降舵便向上偏转，这时，水平尾翼上的向下附加升力就产生使飞机抬头的力矩，使机头上仰；向前推驾驶杆，则升降舵向下偏转，使机头下俯。

现代的超声速飞机，多以全动式水平尾翼代替了只有升降舵可以活动的水平尾翼。因为全动式水平尾翼的操纵效能比升降舵的操纵效能高得多，可以大大改善超声速飞机的纵向操纵性。

横向操纵

使飞机绕机体纵轴旋转的操纵称为横向操纵，主要由偏转飞机的副翼来实现。当驾驶员向右压驾驶杆时右副翼上偏、左副翼下偏，使右翼升力减小、左翼升力增大，从而产生向右滚转的力矩，飞机向右滚；向左压杆时，情况完全相反，飞机向左滚转。如果是用驾驶盘操纵的飞机，则左转动或右转动驾驶盘，与左右压杆的操纵效果是一样的。

航向操纵

改变航向运动的操纵称为航向操纵，由驾驶员踩脚蹬，使方向舵偏转来实现。踩右脚蹬时，方向舵向右摆动，产生向右的偏航力矩，飞机机头向右偏转；踩左脚蹬时正好相反，机头向左偏转。实际飞行中，横向操纵和航向操纵是不可分的，经常是相互配合、协调进行，因此横向和航向操纵常合称为横航向操纵。

随着飞行马赫数的提高，飞机飞行时的动压也迅速增大，于是偏转操纵面所需要施加的力也变得越来越大，以至于驾驶员难以操纵或造成体力不支。为了解决这一问题，现代飞机的操纵系统，不仅有助力器，力臂调节器，还有人工载荷机构来模拟驾驶杆上的气动载荷，使驾驶员在减小操纵力的同时，还能够感受到操纵力矩的变化。总之，驾驶员操纵舵面改变飞机姿态要和人体的自然动作协调一致(如往左压驾驶杆时，飞机应向左滚转，往右压驾驶杆时，飞机应向右滚转)，而且手上所感受到的力的大小和方向也应正常和适中，否则很容易产生操纵失误。

操纵性评估

对操纵性能进行评估通常有两种方式，一种是通过操纵功率，另一种是通过操纵灵敏度。操纵功率指的是由给定操纵输入产生的功率，是力矩秽操纵输入曲线的斜率。用直升机惯性力矩将其标准化，则可用原始加速度产生的周期性操纵杆的单位位移来对其加以衡量。操纵灵敏度使我们认识到操纵功率与合运动阻尼之间相关关系的重要性——它反映了在时间上操纵输入响应的最大斜率，该斜率可以表达为操纵杆单位位移的角速度。高操纵灵敏度意味着，操纵功率相对于阻尼较大，因此，在阻尼力矩使运动稳定之前，角速度即达到一个比较大的值。

设计要求

飞机的横向操纵性(滚转)主要是由副翼来实现的。当副翼效率不能满足要求时，也可采用襟副翼、扰流片和差动平尾或差动鸭翼与副翼一起进行横向操纵。

对横向操纵面的最大要求是提供飞机飞行时所需要的滚转力矩。具体要求是：

①满足战斗机的滚转性能。

②飞机起飞着陆时具有滚转能力，以保证飞行安全(特别是对舰载机)。

③平衡非对称状态(外挂不对称、遇有侧风、双发中单发停车)的操纵能力。

④当飞机失速或进入尾旋时，应具有操纵能力与垂尾一起迅速改出。

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