穩定性
通常將穩定性分成靜穩定性和動穩定性。如果飛機在外界瞬時擾動的作用下偏離平衡狀態,在最初瞬間所產生的是恢復力矩,使飛機具有自動恢復到原來平衡狀態的趨勢,則稱飛機具有靜穩定性;反之,若產生的是不穩定力矩,飛機便沒有自動恢復到平衡狀態的趨勢,故稱為沒有靜穩定性。顯然,靜穩定性只表明飛機在外界擾動作用後的最初瞬間有無自動恢復到原來平衡狀態的趨勢,並不能說明飛機整個穩定的過程,即能否最終恢復到原來的平衡狀態。研究飛機在外界瞬時擾動作用下,整個擾動運動過程的問題,稱為飛機的動穩定性。
飛機的靜穩定性和動穩定性之間有著非常密切的關係。一般來說,只要恰當地選擇靜穩定性的大小,就能保證獲得良好的動穩定特性。
在研究平衡問題時,曾經把飛機的運動分成縱向運動和側向運動。同樣,飛機的靜穩定性也可分為縱向靜穩定性和側向靜穩定性。
彈箭類飛行器地面伺服彈性穩定性試驗
伺服彈性地面穩定性試驗是裝有飛行控制系統的飛機首飛前的一項常規性試驗,而對於氣動伺服彈性問題不是很突出的彈箭類飛行器來說不是一項必做的試驗。但隨著新型彈箭結構減重設計帶來的剛度減弱、彈體固有頻率低至舵系統頻寬附近以及控制系統採用靜不穩定控制策略,使得此類飛行器的氣動伺服彈性穩定性成為倍受重視的問題。
彈箭類飛行器一般長細比較大,受彈上設備布局的限制,慣導等設備通常布置在靠近彈頭的地方,因此彈體的彈性振動對控制系統穩定性的影響不容忽視。飛行控制系統初始設計時通常將彈體視為剛體,但實際飛行過程中彈體的運動包含剛體運動和彈體結構的彈性振動,彈上慣導等敏感元器件不僅感受到飛彈的剛體運動信號,同時也敏感到結構彈性振動信號,在考慮結構彈性影響之後控制系統穩定性裕度很可能不足,為此需要改進增穩控制系統設計。為了保證帶有飛行控制系統的飛行器在飛行包絡內不會出現氣動伺服彈性不穩定現象,需要在設計階段進行氣動伺服彈性穩定性分析,在實物樣機出來之後進行伺服彈性地面穩定性試驗。
試驗包括試驗準備、試驗調試和正式試驗。
試驗準備主要是被試飛行器技術狀態的準備、振動感測器的安裝、試驗狀態的模擬以及參試設備的連線。
試驗調試包括:1)檢查振動測量系統工作是否正常;2)通過專用電源向被測飛行器供電,自動化測試設備對飛行器進行測試;3)通過自動化測試設備對彈上飛控計算機發出指令,使飛控計算機產生舵控輸入信號;4)測量彈體振動情況,如果振動信號太弱,適當增大舵控輸入信號的幅值;5)匯流排監視器通過彈上匯流排採集各測量口的輸出信號,分析信噪比。
正式試驗依據前面所述的試驗方法,按照先開環頻率回響試驗、後閉環穩定性試驗的順序進行。試驗程式包括:1)按所選用的試驗方法和調試結果進行試驗參數預置;2)通過專用電源向被測飛彈供電,通過彈上飛控計算機產生舵控輸入信號;3)測量彈體振動情況,匯流排監視器通過彈上匯流排採集各測量口的信號;4)試驗過程中以檢測彈體振動信號為主,試驗後對匯流排監視器採集的信號採用數據分析軟體繪製數據曲線,進行伺服彈性穩定性分析。
滑行穩定性試驗
水上飛機的滑行穩定性主要是指飛機在水面滑行時受到干擾後恢復穩定運動狀態的能力。由於水陸兩棲飛機在水面與在地面起降環境相差很大,飛機在水面滑行時,容易受到水流、風等其他干擾因素的影響,若飛機的穩定性能不好,在水面起降過程中容易發生海豚或跳躍等危險運動,對飛機結構容易造成損壞,甚至造成機毀人亡,可見穩定性對水陸兩棲飛機非常重要。
目前水陸兩棲飛機全機帶動力模型水池試驗是研究水陸兩棲飛機水面滑行穩定性能最直接、最有效的方法,它能夠有效模擬水陸兩棲飛機在水面滑行過程中的運動狀態變化,氣動力和水動力對飛機運動的影響以及螺旋槳滑流對機翼的影響,並且能夠準確測出模型在運動過程中的升沉變化和拉力變化,避免了使用複雜而又難以實現的數學理論計算。廉滋鼎從相似準則、試驗模型製作、試驗方法及試驗結果處理等方面研究水陸兩棲飛機全機動力模型滑行穩定性試驗技術,在模型試驗方法中提出穩定判定準則及模型拉力模擬相關的處理。並以某水陸兩棲飛機模型進行驗證,該試驗技術方法能夠準確的測試出模型在水面運動過程中受干擾前後的運動參數,能準確給出水陸兩棲飛機模型真實穩定性性能,用於實機滑行穩定性能預報。同時,該技術也為高性能船舶滑行穩定性試驗技術研究提供了參考。