簡介
靜穩定性是指在外干擾停止作用的最初瞬間,鑑別運動參數變化的趨勢。靠飛行器本身的氣動特性使飛行器有恢復、遠離以及既不恢復也不遠離平衡位置的趨勢,分別稱為靜穩定、靜不穩定和靜中立穩定。靜穩定性還可分為:縱向靜穩定性、航向靜穩定性、橫向靜穩定性 。
航向靜穩定性概念:設飛行器在平衡飛行狀態下受到了短暫的非對稱干擾,使飛行器產生了小量的側滑,不加操縱,在干擾消失的瞬間,飛行器有消除側滑的趨勢,便稱飛行器具有航向穩定性。
背景
航向靜穩定性飛行器的靜穩定性與機動性是一對矛盾,靜穩定性越好,其機動性越差;反之,靜穩定性越差(或靜不穩定),飛行器的機動性越好。現代作戰飛行器對機動性提出了越來越高的要求,這就使機動性與靜穩定性之間的矛盾非常突出。在現代飛行器設計中,如果能通過可靠的飛行控制律來保證飛機的飛行性能,放寬航向靜穩定性就可以獲得可觀的經濟和戰術性能方面的收益。而且由於無人機不存在人員的感受和安全問題,使得採用放寬航向靜穩定性設計在無人機設計中有很大的套用前景。利用飛行控制系統對放寬航向靜穩定性或靜不穩定無人機進行靜穩定性補償,使補償後無人機的靜穩定性達到常規無人機的靜穩定性要求,使採用放寬航向靜穩定性甚至航向靜不穩定的設計思想設計新型無人飛行器成為可能。
難點
為保證飛機飛行中有足夠的穩定性,在常規無人機的設計中,必須使無人機的焦點位於無人機重心後面一定距離,這樣,當飛機受到擾動時,飛機本身就會產生恢復力矩(穩定力矩),使飛機趨於恢復原來的姿態,而不需其他操縱過程。不過,對穩定性的追求往往要犧牲飛機的操縱性。若穩定性太大則操縱費力,飛機不靈敏,機動性也差;若穩定性太小,飛機又過於靈敏,不容易控制桿位移量。如果在設計飛機時,使飛機在亞音速飛行中穩定裕量適中的話,那么飛機在超音速飛行中的穩定裕量就會顯得過大,以致影響飛機的機動性。而且由於飛機焦點後移量大,其升力形成的下俯力矩就大,為了達到平衡,在平尾上就需要產生一個較大的向下的配平升力,由於平尾偏轉角度有限,只有增加平尾面積才行,這又會導致飛機重量和配平阻力的增加 。
如果放寬了飛機的靜穩定性,就不會出現這樣的問題。因為這種飛機在亞音速飛行中,飛機的焦點位於飛機重心之前,從而加大了飛機的不穩定性,在近音速飛行中,飛機的焦點與飛機重心相距很近,處於接近穩定狀態,即中立穩定狀態;而在超音速飛行中,飛機焦點雖然移至飛機重心後面,但兩者距離不會太大,即可將穩定裕量大大降低,從而顯著改善飛機的機動性能。
增加航向靜穩定性
航向失穩時，通常的航向控制面( 舵面) 如垂尾已處於低能的翼身渦尾流中，效率喪失。而提高垂尾效率，只能通過改變飛機翼身分離流動得以實現。近年來，由於飛行器大迎角亞、跨聲速飛行的機動性要求，在其氣動設計思想上，已經從以前的避免或推遲氣動分離而轉為利用和控制氣動分離，鴨翼、邊條翼布局和前體渦控制技術就是利用旋渦空氣動力的典型方法 。
