单选题
123..当飞机受微小扰动而偏离原来纵向平衡状态(俯仰方向),并在扰动消失以后,飞机能自动恢复到原来纵向平衡状态的特性,叫做飞机的纵向稳定性。下列说法错误的是
A
当飞机受扰动而机头下俯时,机翼和水平尾翼的迎角减小,会产生向上的附加升力
B
飞机的重心位于焦点之后,飞机则是纵向不稳定的
C
当重心位置后移时,将削弱飞机的纵向稳定性
答案解析
正确答案:A
解析:
这道题考查的是飞机纵向稳定性的基本原理,特别是静稳定性的产生机制。我们需要逐一分析各个选项,找出说法错误的一项。
**1. 分析选项 A:**
* **情景**:飞机受扰动机头下俯(低头)。
* **物理过程**当飞机机头下俯时,飞行轨迹与机身轴线之间的夹角(即迎角,Angle of Attack, $\alpha$)会**减小**。
* **升力变化**:根据空气动力学原理,在正常飞行范围内,升力系数随迎角的减小而减小。因此,机翼和水平尾翼产生的升力都会**减小**,而不是增加。
* **恢复力矩分析**:纵向静稳定性依赖于“恢复力矩”。当飞机低头导致迎角减小时,为了产生使飞机抬头的恢复力矩,水平尾翼通常需要产生一个向下的附加力(或者向上的升力减小得比机翼少,具体取决于布局,但核心是产生抬头力矩)。
* **错误点**:选项 A 声称“会产生向上的附加升力”。这是错误的。首先,迎角减小导致总升力减小;其次,对于常规布局飞机,要恢复平衡(抬头),需要的是**抬头力矩**。如果机头下俯,迎角减小,机翼升力下降,若此时产生“向上的附加升力”作用在重心之后(如平尾),那会产生低头力矩,加剧不稳定;若作用在重心之前,逻辑也不通。更直观的理解是:迎角减小 $\rightarrow$ 升力减小。所谓的“附加升力”通常指相对于平衡状态的增量,这里应该是负增量(即升力减小)。而且,恢复稳定的关键在于力矩平衡,而非单纯产生向上的力。最关键的错误在于,迎角减小必然导致气动升力降低,不可能凭空产生“向上的附加升力”来对抗重力或作为恢复机制的直接描述(恢复机制是靠力矩差)。
* *修正理解*:当飞机低头,迎角减小,升力减小。如果飞机是稳定的,重心在焦点之前。此时,由于迎角减小,全机升力作用点(焦点)产生的力矩变化会使机头抬起。选项A说“产生向上的附加升力”表述混乱且违背基本气动规律(迎角小,升力小)。
**2. 分析选项 B:**
* **理论依据**:飞机的纵向静稳定性取决于重心(CG)与气动焦点(Neutral Point/NP)的相对位置。
* **判断标准**:
* 若重心位于焦点**之前**:飞机具有纵向静稳定性(低头时产生抬头力矩,抬头时产生低头力矩)。
* 若重心位于焦点**之后**:飞机是纵向**不稳定**的(低头时产生进一步低头的力矩,发散)。
* 若重心与焦点重合:中性稳定。
* **结论**:选项 B 说法正确。
**3. 分析选项 C:**
* **理论依据**:静稳定裕度(Static Margin)定义为焦点位置减去重心位置(通常以平均气动弦长的百分比表示)。
* **推导**:当重心位置**后移**时,重心越来越接近焦点,静稳定裕度减小。这意味着飞机受到扰动后,产生的恢复力矩变小,恢复到平衡状态的能力变弱,即纵向稳定性被**削弱**。如果重心后移超过焦点,则变为不稳定。
* **结论**:选项 C 说法正确。
**总结:**
* 选项 B 和 C 均符合飞机飞行力学的基本原理。
* 选项 A 错误地描述了迎角减小后的气动力变化。迎角减小会导致升力减小,而不是产生“向上的附加升力”。此外,稳定性的恢复靠的是力矩,而非单纯的向上力。
因此,错误的说法是 **A**。
**正确答案:A**
相关知识点:
飞机纵向稳定性要点
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