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关于VF-19的稳定性和操纵性。

VF-19是一种前掠翼带前置鸭翼，双垂尾，矢量推力控制的高超机动战斗机。本文将就其气动外形，讨论战斗机的稳定性和操纵性。

战斗机制造出来之后，其外形便已基本确定了。当其外形一定时，飞机焦点位置是确定的，反过来就要求在飞机使用过程中的重心位置必须位于允许中心变化的范围内才行。重心的后限是由静稳定性要求确定的，它不能跑到飞机焦点位置的后面去。重心也有前限。重心前移可以增加飞机的静稳定性，，但并不是静稳定性越大越好。例如，静稳定性过大，升降舵的操纵力矩就难以使飞机抬头增加仰角获得C(L,max).换句话说，是操纵性要求限制了重心的前限。

焦点与重心的位置关系：ΔC(m)/ΔC(L)＜0

而从VF-19的气动外形中不难看出，VF-19的重心十分靠后，接近于飞机焦点位置的边缘，使得这种机体的静稳定性十分小，当然，同时也造就了它惊人的操纵性。

飞机在空中飞行，不仅要求纵向运动应具有静稳定性，即绕飞机横轴的运动静稳定性；而且也要求飞机绕纵轴和竖轴的运动具有静稳定性。

从机头贯穿机身到机尾的轴叫纵轴（Ox轴)从左翼通过重心到右翼并与纵轴垂直的轴叫横轴（Oy轴）。这两根轴同处在一个平面内，比如水平面内。通过重心并和上述两根轴相垂直的轴叫竖轴（Oz轴）。飞机在铅垂平面（Oxz平面）内的运动成为纵向运动；绕横轴Oy的转动叫俯仰运动；绕竖轴Oz的转动叫偏航运动，绕纵轴的转动叫滚转运动。如同要求飞机绕横轴的运动具有纵向静稳定性一样，要求飞机绕竖轴和纵轴运动也具有静稳定性，并分别称为方向静稳定性和横向静稳定性。

飞机在铅直平面内运动时，绕竖轴Oz和纵轴Ox的力矩恒等于零，此时暂且用L代表横滚力矩，N代表偏航力矩。但是，如有右前方吹来一阵风，则来流v∞将偏离飞机对称平面Oxy，出现侧滑角β。一旦出现侧滑角β，来流流过立尾将产生侧向力-Y(v)（实质上就是立尾产生的升力，只是方向指向横轴Oy的负方向），该力将产生一个绕立轴的偏航力矩+N(v)，有力图减小或消除侧滑角的作用，故立尾对飞机方向静稳定性是起到稳定作用的。注意，产生侧滑时，作用在机身，特别是机头上的侧力-Y(sh)是起方向静不稳定性作用的。要是飞机具有方向静稳定性，立尾产生的偏航力矩（绝对值）必须大于机身的偏航力矩才行。因为，随着飞行马赫数Ma∞的增大，特别是超过声速以后，力尾的侧力系数绝对值迅速减少，根据C(L,a)=4/(Ma∞^2-1)^(-2)说明Ma∞〉1.0之后，Ma∞再增大，力尾产生升力的能力就下降，而机身的侧力系数随飞行马赫数的变化不大，所以，使得飞机的方向静稳定性迅速减少。在设计超音速战斗机时，为保证在平飞最大马赫数下仍具有足够的方向静稳定性，往往必须把立尾的面积做得很大，有时还需要选用腹鳍以及采用双立尾。随着倾斜角的出现 飞机具有横向静稳定性是指处于纵向平衡状态的飞机，一旦受到外界干扰，打破了原先对飞机纵轴的力矩平衡，产生绕纵轴Ox的倾斜角φ；当外界干扰消除后，飞机靠自身产生的恢复力矩，有自动减小倾斜角φ和恢复原先平衡的趋势。保证飞机具有横向静稳定性的主要外形参数是机翼的后掠角和上反角。
而倘若因外界干扰使飞机产生了向右的倾斜，随着倾斜角φ的出现，飞机的升力L'（此处用L'代表升力以区别此处的横转力矩L）也跟着倾斜，在升力分量L'sinφ的作用下，飞机将出现向右方向的运动。换句话说，紧跟着出现的是右侧滑状态，有半翼的有效速度v⑴将大于左半翼的有效速度v⑵;所以，在右半翼上将产生正的升力增量ΔL(r)'>0，而在左半翼上将产生负的升力增量ΔL(l)'<0,从而出现一个负向的横滚力矩-L，力图减少或消除倾斜角φ。可见，机翼后掠，将起横向静稳定性的作用。
　

待续

附：

库波哈勃评定等级 

1级 很好，非常良好的性能。 
2级 好，好的飞行品质 
3级 好，但有一些不重要的特点，不改进对执行任务也足够好。 
4级 有某些不重要，但是明显的缺陷，需要改进。缺陷对完成任务的影响，容易由飞行员补偿。 
5级 中等程度缺陷，必须改进 。为了完成任务需要飞行员作较大的补偿。 
6级 非常大的缺陷，需要大的改进，为达到可接受的性能。需要飞行员花最大可能的力气。 
7级 基本性能需要作重大改进，可操纵，但性能不适应要求，对飞行员技术水平要求较高。 
8级 可操纵，但有困难，为了保持操纵和维持飞行，要求飞行员由高超技术。 
9级 在可操纵的边界上，为保持操纵，需要飞行员由高超技术和高度注意力。 
10级 不可能完成飞行。　

VF研究所 AWEI 

2001年1月24日 14:18:35

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