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2023电力行业多旋翼无人机竞赛
10,025
单选题

常规布局的飞机,平尾对飞机重心的力矩常为使飞机抬头的( )力矩。

A
上仰
B
下俯
C
偏转

答案解析

正确答案:A

解析:

**解析:** 1. **常规布局飞机的特点**: 在常规布局(Conventional Layout)的飞机中,水平尾翼(平尾)位于飞机重心之后。为了保持飞机的纵向静稳定性,常规布局飞机通常设计为“静稳定”的。这意味着在平衡状态下,机翼产生的升力作用点(压力中心)通常位于重心之前或附近,产生一个使飞机低头的力矩;或者更准确地说,为了平衡机翼和机身产生的低头力矩(特别是在大迎角或特定飞行状态下),平尾通常需要产生向下的负升力(对于大多数巡航状态而言,具体取决于重心位置和气动中心位置,但经典理论常以此为例说明稳定性原理,或者更通用的解释如下)。 2. **力矩方向分析**: * **力臂方向**:平尾位于重心后方,因此平尾产生的气动力对重心的力臂是向后的。 * **力的方向与力矩**: * 如果平尾产生**向下**的力(负升力),根据力矩公式 $M = F \times d$,向下的力作用在重心后方,会产生一个使机头**向上**抬起的力矩,即**上仰力矩**(Pitch-up moment)。 * 如果平尾产生**向上**的力(正升力),则会产生使机头**向下**压的力矩,即下俯力矩。 * **常规设计的稳定性考量**:在常规的静稳定设计中,当飞机受到扰动迎角增大时,平尾处的迎角也增大,若平尾产生更大的向下力(或更小的向上力/更大的负升力增量),它会产生一个强烈的**上仰力矩**来抵抗迎角的增加吗?不,这里需要仔细辨析“抬头”和“低头”的定义以及稳定性的关系。 *修正思考逻辑以匹配题目语境*: 题目问的是“平尾对飞机重心的力矩常为使飞机抬头的...力矩”。 “使飞机抬头”的动作,在航空术语中称为**上仰**(Pitch Up)。 “使飞机低头”的动作,在航空术语中称为**下俯**(Pitch Down)。 让我们重新审视常规布局飞机的配平状态。对于大多数常规布局飞机,重心位于气动中心之前。机翼升力对重心产生一个**下俯力矩**(Nose-down moment)。为了平衡这个下俯力矩,水平尾翼必须产生一个**上仰力矩**(Nose-up moment)。 * 机翼升力作用点在重心后方(通常情况,或者整体气动中心在重心后):等等,静稳定要求气动中心在重心之后。如果气动中心在重心之后,机翼+机身的升力会产生一个**上仰力矩**吗?不,升力向上,作用点在重心后,力矩是让机头**下俯**还是**上仰**? * 力向上,作用点在支点(重心)后方 -> 杠杆原理,后端被抬起 -> 机头**下俯** (Nose Down)。 * 因此,主翼产生的力矩通常是**下俯力矩**。 * 为了平衡这个下俯力矩,平尾必须产生一个相反的力矩,即**上仰力矩**。 * 平尾如何产生上仰力矩?平尾在重心后方。要产生上仰力矩(机头抬起),平尾必须产生一个**向下**的力(负升力)。向下的力作用在后方,会将尾部压下,从而使机头抬起。 3. **结论对应选项**: * 题目明确指出该力矩是“使飞机抬头”的。 * “抬头”对应的专业术语是**上仰**。 * “低头”对应的专业术语是**下俯**。 * “偏转”通常指偏航(Yaw),与水平尾翼的主要功能(俯仰控制/稳定)不符。 因此,使飞机抬头的力矩被称为**上仰力矩**。 **答案:** A

相关知识点:

常规平尾使飞机抬头力矩

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