急滾慣性耦合
正文
飛機作快速橫滾機動飛行時,由於本身質量的慣性力矩而使迎角和側滑角大幅度變化的現象,又稱慣性交感。它可能導致喪失飛行穩定性,或導致載荷過大致使結構損壞而失事。若一細桿繞軸旋轉,當細桿軸線與旋轉軸成一夾角時,由於離心力而形成的慣性力矩將使夾角繼續增加,直至兩軸線相互垂直為止。如飛機在滾轉時兼有偏航或俯仰運動,則合成的旋轉角速度一般與機身軸線也成某一夾角。現代高速飛機機身日趨細長,機翼則漸趨短小,因此總的機體結構在旋轉中產生的慣性力矩就與細桿旋轉的情況相類似,此力矩將使夾角增加。這時如起穩定作用的飛機空氣動力力矩不足以克服這種慣性力矩,則在連續的快速滾轉中就有可能使迎角和側滑角大幅度變動(圖1、2),產生慣性耦合現象。火箭和某些再入飛行器也存在這種現象。慣性耦合屬於大擾動情況下飛機的穩定性和操縱反應問題。研究此類問題常套用縱向和橫側聯立的非線性運動方程,它與一般的線性化的穩定和操縱問題有區別。飛行品質規範中常對飛機的慣性耦合特性提出專門要求(見飛機飛行品質)。 現代飛機的結構更趨細長,加之高速高空飛行時航向靜穩定性和空氣動力阻尼力矩均相對降低,急滾慣性耦合現象漸趨嚴重。採取合理的空氣動力布局,增大垂直尾翼面積以保證足夠的航向靜穩定性,利用背鰭、腹鰭等以增加阻尼力矩,以及利用增穩器、阻尼器等自動化裝置(見飛機增穩),能有效地抑制或避免慣性耦合現象。
參考書目
埃特肯著,何植岱等譯:《大氣飛行動力學》,科學出版社,北京,1979。(B.Etkin:Dynamics of AtmosphericFlight,John Wiley & Sons,New York,1972.)