[科普中国]-正静稳定性

简介

正静稳定性是指飞机受外界扰动使其改变当前飞行状态时，飞机趋向于返回它先前的位置。用静稳定度来衡量时，飞机的全机焦点位于重心之后时飞机具有正静稳定性，焦点与重心距离越远，静稳定度越大。具有正静稳定性的飞机能够在受到扰动之后自动恢复之前的状态，因此正静稳定性是在飞机设计中所要考虑的重要方面之一，但是也有一些对机动性要求高的飞机甚至会采用负的静稳定度。

稳定性所谓稳定性，指飞机在飞行中偶然受外力干扰后不需要驾驶员的干预，靠自身特性恢复原来状态的能力，静稳定性是飞机偏离平衡位置后的最初趋势。我们先以右图中小球的状态来理解静稳定性。

图中最左边的小球处于静稳定状态，如果使小球离开碗底原位的话，它会朝原来的方向返回，碗两边的陡度越大，小球的静稳定性也越大。如果把碗倒过来扣在桌面上，这时如果小球从碗底原位开始移动的话，那它会越滚越远，这是一个静不稳定状态。如果小球处于一个平坦的桌面上，那么它将处于静中立状态。这时，如果移动小球的话，它会停留在桌面的任何一个新的位置上。

飞机的稳定性判据对于一架飞机来说，静稳定性是指，如果突风或其他外力使飞机改变了当前的飞行状态时，飞机能够自我恢复的能力。如果飞机趋向于返回它先前的位置就称之为正静稳定状态。如果飞机继续偏离就称之为负静稳定状态。最后，如果飞机趋向于保持在受扰动后的位置就称之为中立稳定的。

静稳定性可以用静稳定度来衡量，所谓静稳定度是指气动中心到飞机重心的距离，气动中心在重心之后静稳定度正，飞机是静稳定的；气动中心在重心之前静稳定度为负，飞机是静不稳定的；气动中心与重心重合，飞机是中立静稳定的。

飞机焦点位于飞机重心之后，飞机产生俯仰稳定力矩。这是因为当飞机受扰动而迎角增大时，飞机附加升力对飞机重心形成下俯的稳定力矩，使飞机具有自动恢复原来迎角的趋势。反之，迎角减小时，产生上仰的稳定力矩。

飞机焦点位于飞机重心之前，飞机产生俯仰不稳定力矩。因为当飞机受扰动而迎角增大时，飞机的附加升力对飞机重心形成上仰的不稳定力矩，迫使迎角更加增大。反之，迎角减小时，俯仰不稳定力矩则迫使迎角更加减小。

飞机焦点与飞机重心重合，飞机附加升力产生的俯仰力矩为零，飞机既不自动恢复原来迎角，也不偏离原来迎角，这种状态叫中立不稳定。1