静稳定、静不稳定是不是这样的?

来源: 2012-05-25 06:43:55 [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读:

我也是外行,以下文字是望文生义出来的,供讨论。

具体到飞机,就是两个中心的相互位置问题:一个是动力中心,一个是阻力中心(未必是重心)。

本人不善抽象思维,举个具体的例子,玩点形象思维,看看是不是这样。

把一根4尺长的木杆竖起来,顶端用手抓住往上提,木杆自然下垂。此时,木杆的阻力中心(即重心)相对前进方向(上方)而言位于动力中心(手的抓提力)的后方,木杆处于静稳定状态,你就提吧,木杆听话得很。即使木杆受偶发因素的影响发生偏斜,手提力与重力即时形成与偏斜方向相反的力偶,从而阻止偏斜的继续,木杆回归原态。

现在换一下,用手从底端托住木杆往上推,而不是从顶端抓,此时,木杆的阻力中心(即重心)相对前进方向(上方)而言位于动力中心(手的托推力)的前方,木杆处于静不稳定状态,如果不做不断的调整,木杆受任何随机的影响(风吹、手颤等等)稍微偏斜,其重力与推力即时形成与偏斜方向一致的力偶,从而加剧偏斜的继续,木杆立刻翻转。

把木杆的竖直运动理解成飞机的水平飞行,重力理解成水平阻力,手的作用理解成飞机的推力,是不是就是这个感觉?

那么非矢量喷口的发动机,不能提供侧向力,就好象托着杆子的手不能作水平调整,要维持杆子的平衡必须有其它的侧向力,否则杆子会倒。对飞机而言,小鸭,是个不错之选,当然也可以由其他部件提供这个侧向力,但不如小鸭省劲。

如果是矢量喷口的发动机,它本身就能提供侧向力,就好象托着杆子的手能作水平调整,相信许多人都玩过这种托杆游戏,通过手的水平移动来保持杆子不倒是可行的,控制得好,手的移动幅度也不需要太大。

玩过这种托杆游戏的人大概也都发现了,杆子越长,恰恰越好控制,不信,你竖根铅笔,再竖根拖把比较一下。但是杆子越长,手所需要的水平移动的幅度越大。

这样,采用矢量喷口的发动机的侧向力来控制飞机的稳定性的弊端就出来了。飞机太短的话,根本就控制不住;飞机太长的话,又会出现飞机屁股为了保持飞机的平衡而不得不连续作相当幅度的摆动的情况。这就是说,以矢量喷口的发动机的侧向力来控制飞机的稳定性,飞机可以选择的长度,相当有限,太长不成,太短没门

我设想的是对静不稳定的飞机,小鸭与矢喷一起上,飞机受随机因素有翻转倾向时,小鸭与矢喷提供一对方向相反的侧向力(力偶)来纠偏。力偶纠偏的好处有两点:用较小的侧向力就能获得足够的力矩,这个力要比单靠矢喷的偏心力小很多,因而大大降低对发动机的要求;其次是力偶作用下,飞机只发生围绕偶心(可以设计到重心位置)的旋转,而对偶心的平移状态的影响微乎其微,单靠矢喷的偏心力维持稳定,飞机的重心一定是要侧向摆动的。不妨再玩一把托杆游戏验证一下。

如果这一通瞎掰有点道理的话,那么中、美的最先进战机的设计水平,目前其实已经互有短长了,可能土共还稍稍领先。因为土共已经把小鸭吃透,矢喷也接近成功,更重要的是已经有了可以兼容小鸭和矢喷的较长的机体;老美,小鸭吃得不如土共透,更要命的是已有的F22、F35都不具备装小鸭的条件

欢迎技术砸砖,人参公鸡请自留补身。