北航飞行力学试卷及答案资料下载.pdf

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若此时发动机推力为Ta=20000N,升阻比K=6。

求飞机进行下列运动时的有关参数：

1）等速上升角;

2）平飞加速度;

3）若收油门使飞机在该高度和速度下定直平飞，此时耗油率cf=0.11kg/（N.h）,发动机效率系数=0.98，求千米耗油量。

（2）设飞机质心位于平均气动弦上，且当前2.0LC，飞机重心位置为.cgx，原焦点位置为acx，全机零升力矩系数为0mC。

试求下列情况下力矩系数的变化量mC及静稳定裕度的变化量nK：

1）全机焦点位置不变，质心向后移动5%；

2）全机焦点向后移动5%，质心向前移动10%。

三、（本题15分）说明飞行器在跨声速区飞行时出现“自动俯冲”现象的物理原因。

四、（本题20分）试推导因非对称装载在飞行器上作用有不对称滚转力矩L时，为保持定直线飞行所需要的副翼、方向舵偏角的表达式（设anC可忽略）。

五、（本题15分，每小题5分）

（1）分析飞机纵向扰动运动的典型模态特点；

（2）分析对纵向快变化模态影响较大的气动导数；

（3）说明衡量升降舵偏转操纵的飞机响应特性的常用参数；

答案答案一、解释下列概念：

极曲线：

反映飞行器阻力系数与升力系数之间的关系的曲线。

（4分）机体坐标系：

原点位于飞机的质心；

bOx轴在飞机的对称平面内，平行于机身轴线或机翼的平均气动弦线，指向前；

bOz轴也在对称面内，垂直于bOx轴，指向下；

bOy轴垂直于对称面，指向右。

（4分）翼载荷：

飞机重力与机翼面积的比值。

（4分）纵向静稳定力矩：

由迎角引起的那部分俯仰力矩称之为纵向静稳定力矩。

（4分）航向静稳定性：

飞行器在平衡状态下受到外界非对称干扰而产生侧滑时，在驾驶员不加操纵的条件下，飞行器具有减小侧滑角的趋势。

（4分）二、

（1）解：

1）若飞机等速上升，可假设飞机的上升角较小，有：

cos1，0dVdt，0ddt，则：

sinaTDWLW（a）（2分）根据升阻比定义：

LWDKK（b）（2分）由式（a）和（b）可得：

1sin0.2255aTWK（3分）则飞机的等速上升角为：

13.03172）飞机平飞时，有：

TDdVdtWgLW（c）（4分）其中，g为重力加速度，取为9.82kgms。

则由式（b）和（c）可得:

22.2098msaWTdVKdtWg（3分）3）若飞机收油门在该高度和速度下定直平飞，则:

aRWTTDK（2分）则1.1926kgkmfaffRcTcWcVVK（4分）故：

该飞机千米耗油量为1.1926kg/km。

（2）原纵向力矩系数及静稳定裕度为：

.0（）cgacmmLCCxxC（3分）.accgnKxx（3分）由题意，变化后的纵向力矩系数及静稳定裕度为：

.10（15%）cgacmmLCCxxC.1（15%）accgnKxx.20（15%）（110%）cgacmmLCCxxC.2（110%）（15%）accgnKxx所以，.110.050.01cgcgmmmLCCCxCx.110.05cgnnnKKKx（2分）.22（0.050.1）0.010.05cgaccgacmmmLCCCxxCxx.220.10.05accgnnnKKKxx（2分）三、解：

在跨声速区，出现“自动俯冲”现象主要原因是由于空气压缩性使全机焦点迅速后移，产生较大的低头力矩，此时马赫数的变化对飞机的静稳定性产生巨大的影响，根据定载静稳定性的定义：

1（）2nmmamnLLLadCCMCdCCCM此时的maCM为大的负值。

此时的1（）1nmnLdCdC，使得飞机失去了定载静稳定性。

结果就引起飞机的自动俯冲现象（10分）飞机跨声速区相应的平衡曲线如图所示：

当飞机在跨声速区定直平飞时，如在平衡曲线中的A点，对应的平衡舵面偏角为.eA，由于外界扰动使得飞机的速度增加到B点，飞机的舵面偏角并没有改变，仍然保持在.eA，而B点所需的平衡偏角从图中看出应减小，需要在原来的位置上向上偏转，结果飞行器存在有不平衡的低头力矩，这使得飞行器进入俯冲，速度进一步增加，直到C点，此时的.eCeA，再次成为合适的平衡舵面偏角。

四、解：

定直平飞平衡方程：

sin000rarrrarrCCLLLLLNN（10分）写成无因次形式：

00.20.40.60.811.2-8-7-6-5-4-3-2-1012MaeABCsin000rarrccrLllalrlLnnrCCCCCCCCC（5分）得：

rnrnCC；

rraarlnlnlLallnCCCCCCCC（5分）五、

（1）短周期：

主要表现为迎角和俯仰角速度的变化，衰减很快，而速度基本不变。

（3分）长周期：

主要表现为飞行速度和俯仰角的缓慢变化。

（2分）

（2）对纵向快变化模态影响较大的气动导数：

mC、mqC、mC（5分）（3）迎角、俯仰角、俯仰角速度q、速度V、高度H（5分）