飞机操纵原理

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飞机不仅要直线飞行，而且要改变飞行状态，实现起飞、降落和机动飞行。为了实现飞行状态的改变，飞机上安装有各种用于操纵或增加升力的舵面（也称操纵面），包括副翼、升降舵、方向舵、襟翼等，如图1所示。

在介绍各个舵面的功用之前，这里先简单介绍一下飞机的三轴：俯仰轴（也称横轴）、滚转轴（也称纵轴）、偏航轴（也称立轴），如图2所示。

通常，采用沿这三轴的平动和绕这三轴的转动来描述飞机在空中的运动。

• 绕俯仰轴的转动，称为俯仰运动；
• 绕滚转轴的转动，称为滚转运动；
• 绕偏航轴的转动，称为偏航运动；
• 沿俯仰轴的平动，称为侧向运动；
• 沿偏航轴的平动，称为沉浮运动；
• 沿滚转轴的平动，通常称为前后运动。

• 副翼

副翼是用于飞机滚转操纵的舵面，通常位于每个机翼后缘靠近翼尖的位置，两侧的运动方向相反。通过副翼的偏转可以使飞机产生滚转运动。

• 升降舵

升降舵是用于飞机俯仰操纵的舵面，通常位于机身尾部水平尾翼的后缘。它们一同向上和向下偏转。通过升降舵的偏转可以使飞机产生俯仰运动。一些飞机为了提高俯仰操纵性，往往还使用全动平尾来取代升降舵，如图3所示。

2.1.3.3　方向舵

方向舵是用于航向操纵的舵面，通常位于机身尾部垂直尾翼的后缘。

为了减少舵面的铰链力矩，通常还在升降舵和方向舵的翼尖处向前缘伸出一段结构，称为气动补偿片，如图4所示。在舵面不偏转时，气动补偿片就好比安定面的翼尖结构。

• 襟翼

襟翼包括后缘襟翼和前缘襟翼，如图2-20所示。一般情况下襟翼就是指后缘襟翼。前缘襟翼通常也称为前缘缝翼。后缘襟翼通常安装在机翼后缘靠近翼根的地方。前缘襟翼向下和向前下方偏移，后缘襟翼向下或后下方偏移，可以增加机翼的弯曲度，提高升力系数（表示升力大小的无量纲参数），使得机翼的升力增加，同时这也会使机翼的失速速度（低于该速度飞机升力迅速降低）降低；当然也会导致阻力的急剧增加。

襟翼一般在低速、高飞行迎角的情况下使用，如着陆前的下降过程中，既增加升力系数从而降低飞行速度，又增加阻力使得着陆滑跑距离减小。起飞时为了增加升力也会使用襟翼，但其偏移量较小，以减小阻力的增加。一些飞机上还设有襟副翼，兼有襟翼和副翼的双重功能，在起飞和降落时起襟翼的作用，在巡航飞行时可代替副翼用作滚转操纵，以弥补副翼在高速飞行时操纵效能的降低。

在飞机上，后缘襟翼有多种形式，通常分为简单式襟翼、开裂式襟翼、开缝式襟翼和后退式襟翼，如图6所示。

后退式襟翼

民航客机常用后退式。后退式襟翼在下放前是机翼后缘的一部分，当其下放时，一边向下偏转一边向后移动，既加大了机翼翼型的弯度，又增大了机翼面积，从而使升力增大，如图7所示。这种襟翼的增升效果比前三种的增升效果都好，一般可使翼型的升力系数增加110％～140％，甚至更大。这种襟翼一般在起飞重量较大的客机和运输机上使用，且襟翼由2～3片构件组成。

• 扰流片

民航客机通常还在机翼后缘的上表面布置扰流片，如图8所示，用于巡航飞行时的阵风减缓和姿态调整操纵，在降落时还可以用作减速板。