静稳定、静不稳定是不是这样的?

本帖于 2012-05-26 11:33:16 时间, 由普通用户 JieHu- 编辑

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。

所有跟帖: 

有点意思,只不过矢量发动机的矢量特点和用处不是维持平衡的,而是机动 -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 06:55:50

原理上完全一样,机动不过是一个打破旧的平衡重建一个新平衡的过程 -JieHu-- 给 JieHu- 发送悄悄话 JieHu- 的博客首页 (117 bytes) () 05/25/2012 postreply 07:01:09

都是提供或找力,那是一样。不过还是有个量变到质变的不同 -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (1424 bytes) () 05/25/2012 postreply 07:25:27

“矢量发动机...动作缓慢,因此也做不到高频率”——未免绝对化了些 -JieHu-- 给 JieHu- 发送悄悄话 JieHu- 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 07:38:20

这个嘛,你找专家问问吧,反正我说了你也不信。不过你的原文里有个硬伤: -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (599 bytes) () 05/25/2012 postreply 07:58:31

不是这样 -JieHu-- 给 JieHu- 发送悄悄话 JieHu- 的博客首页 (246 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:07:06

不必往复杂了说嘛,就说横平竖直的 -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (324 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:16:26

这个区别得讲清楚了 -JieHu-- 给 JieHu- 发送悄悄话 JieHu- 的博客首页 (566 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:30:14

不必往复杂了说嘛,就说横平竖直的,平头,没尖,室内,没风 :-))  -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:33:10

如果没有干扰(风),即便是一个点支撑,也很稳定 :) -JieHu-- 给 JieHu- 发送悄悄话 JieHu- 的博客首页 (47 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:35:38

算啦!看来已经跟玩过这种托杆游戏的人无关了 :-))  -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:46:40

略加定评,jds请进 复:不必往复杂了说嘛,就说横平竖直的 -Chiyankun- 给 Chiyankun 发送悄悄话 Chiyankun 的博客首页 (986 bytes) () 05/25/2012 postreply 18:54:16

略加回复,Chiyankun请进 -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (1111 bytes) () 05/26/2012 postreply 05:56:17

倒立摆,杆越长,周期越长,频率越低,越好操纵 -wenxueop- 给 wenxueop 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 13:19:24

您说到点子上了, 顶! -jerrytao- 给 jerrytao 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/26/2012 postreply 03:15:55

只看频率是如此,可惜玩杆子游戏还有别的因素,根本问题是就联系不到飞机上了 -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (140 bytes) () 05/26/2012 postreply 06:23:49

回复:这个嘛,你找专家问问吧,反正我说了你也不信。不过你的原文里有个硬伤: -Chiyankun- 给 Chiyankun 发送悄悄话 Chiyankun 的博客首页 (186 bytes) () 05/25/2012 postreply 18:38:40

说的不错,再补充一点,也和重量有关,铅笔太轻,如果铅笔的重量加大十倍,也就容易控制了 -jerrytao- 给 jerrytao 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/26/2012 postreply 03:20:58

如果只看频率那是当然,可惜还有别的因素,问题是不是越长就越容易控制 -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (0 bytes) () 05/26/2012 postreply 06:29:18

“静不稳定”好象是个老中发明的概念?好像不是。。。 -SKYCAR- 给 SKYCAR 发送悄悄话 (71 bytes) () 05/25/2012 postreply 07:51:39

谢谢!不过我以为你扩大搜索面了,比如说关于四代机里的东西英文好象没有 -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:05:51

“静不稳定”是一个飞行控制原理,与几代机没什么关系。 -SKYCAR- 给 SKYCAR 发送悄悄话 (71 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:11:15

这个不用找,谁都信。J10都是静不稳定 -JieHu-- 给 JieHu- 发送悄悄话 JieHu- 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:16:28

说到控制原理就是扩大搜索面了。我真没在英文文章里看到过。希望你能找到! -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:18:47

我不知道你指的是什么类型的英文文章。 -SKYCAR- 给 SKYCAR 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:23:23

网上瞎搜,关于三代、四代战机的文章,具体的说就是关于F-22和F-35等等 -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:24:47

回复:网上瞎搜,关于三代、四代战机的文章,具体的说就是关于F-22和F-35等等 -SKYCAR- 给 SKYCAR 发送悄悄话 (651 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:51:08

谢!这个是比较J-20和F-22的 -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (245 bytes) () 05/25/2012 postreply 09:04:16

有道理 -xfollower- 给 xfollower 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 07:05:12

飘过~ -满地找牙- 给 满地找牙 发送悄悄话 满地找牙 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 07:41:33

理解不准确。 -SKYCAR- 给 SKYCAR 发送悄悄话 (1100 bytes) () 05/25/2012 postreply 07:42:28

我不是专家,凭空想象的 :) -JieHu-- 给 JieHu- 发送悄悄话 JieHu- 的博客首页 (94 bytes) () 05/25/2012 postreply 07:54:14

我不是专家,凭空想象的 :) -SKYCAR- 给 SKYCAR 发送悄悄话 (732 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:21:57

是!我学到的关于矢量发动机的矢量特点和用处主要是机动性 -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:29:32

你说的横向静不稳定,我说的是纵向 -JieHu-- 给 JieHu- 发送悄悄话 JieHu- 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:53:12

我什么时候说横向静不稳定?飞行控制里主要讲的是纵向可控性。 -SKYCAR- 给 SKYCAR 发送悄悄话 (31 bytes) () 05/25/2012 postreply 08:58:52

我理解横向静不稳涉及的才是升力中心和重心,纵向静不稳涉及的是阻力中心与推力中心 -JieHu-- 给 JieHu- 发送悄悄话 JieHu- 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 09:03:05

哈哈,你倆儿说的“纵”不是同一个“纵”,好象一个说前后,一个说上下 :-)) -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 09:07:09

对对对,你比较准确 :) -JieHu-- 给 JieHu- 发送悄悄话 JieHu- 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 09:07:55

对飞机来说,前后算纵,上下左右叫横向 (随体坐标系Local C.S.) -JieHu-- 给 JieHu- 发送悄悄话 JieHu- 的博客首页 (74 bytes) () 05/25/2012 postreply 09:15:08

你跟他说吧!你俩儿讨论的这些我不插话 :-))  -jds- 给 jds 发送悄悄话 jds 的博客首页 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 09:22:36

给你一张图,飞行控制里的标准说法。 -SKYCAR- 给 SKYCAR 发送悄悄话 (88 bytes) () 05/25/2012 postreply 10:22:21

可不可以聊聊火箭是怎么拐弯的? -BigV8- 给 BigV8 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/25/2012 postreply 09:02:37

我觉得火箭在空气中的转向与真空中的转向原理不一样 -JieHu-- 给 JieHu- 发送悄悄话 JieHu- 的博客首页 (84 bytes) () 05/25/2012 postreply 09:07:11

说得不对!发射卫星的火箭喷嘴都是在尾部,而且还不是矢量喷嘴,根本没有多个喷嘴. -jerrytao- 给 jerrytao 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/26/2012 postreply 03:45:10

说得不对! 火箭喷嘴很多是矢量喷嘴,可以gimbal的 -YH- 给 YH 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/26/2012 postreply 08:43:01

你错了,火箭发动机没有矢量喷嘴,火箭飞行的变向不是靠矢量喷嘴实现. -jerrytao- 给 jerrytao 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/26/2012 postreply 19:55:03

我分两个讲,就是因为火箭的飞行方向调整大都靠尾喷的gimbal -YH- 给 YH 发送悄悄话 (33 bytes) () 05/27/2012 postreply 08:12:28

我当然知道,但我也实话告诉你,火箭的飞行方向调整不是靠尾喷的gimbal. -jerrytao- 给 jerrytao 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/29/2012 postreply 05:28:36

卫星的飞行方向的调整是靠不同方向的小喷嘴来调整的 -YH- 给 YH 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/26/2012 postreply 08:51:03

你说的小喷嘴是在卫星上还是火箭上?你自己都说不准.看来你也是瞎猜. -jerrytao- 给 jerrytao 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/26/2012 postreply 19:49:40

这么明确说明的卫星你都看不懂?你才是在瞎猜的主 -YH- 给 YH 发送悄悄话 (35 bytes) () 05/27/2012 postreply 08:14:14

是你在瞎掰,除了大型的空间站,一般卫星上面根本就没有喷嘴,因为卫星根本不带燃料. -jerrytao- 给 jerrytao 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/29/2012 postreply 05:31:41

哈哈哈哈,笑死人了 -yh- 给 yh 发送悄悄话 (0 bytes) () 05/29/2012 postreply 07:34:21

用木棍比喻稳定和不稳定是很经典的 -TBz- 给 TBz 发送悄悄话 TBz 的博客首页 (142 bytes) () 05/25/2012 postreply 09:05:46

简单的静稳定、静不稳定例子, TBz例子是准确的,最经典例子就是inverted pendulum -移花接木- 给 移花接木 发送悄悄话 移花接木 的博客首页 (841 bytes) () 05/25/2012 postreply 15:00:06

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