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静不稳定和静稳定其实并不深奥，是一个很好理解的概念。 我们知道物体都是有重心的，重心在受力分析时是很重要的，但对于飞机来说它需要注意的不止有重心，还有气动中心（焦点）。 气动中心的定义是，机翼所受到的空气动力对于此点的合力矩是不会随着功角的改变而改变，也就是说如果合力矩在该点是不随功角变化的，那么该点就是焦点位置。 气动中心其实可以理解为俯仰力矩平衡的点，在下面也有解释。 F-35和J-10由于飞机布局的问题，在静稳定和静不稳定里也会遇到相同的情况，在下面就会有解释 焦点和重心的位置关系决定了飞机是否是静稳定性的。如果焦点在重心之前，那么该飞机就是静不稳定的。如果焦点在重心之后，那么该飞机就是静稳定性的。 现在我们知道了什么情况下飞机是静稳和静不稳的，我们再来看一下静稳和静不稳的意义是什么？ 这个图就很好的总结了静稳定和静不稳定的区别。横轴的单位是攻角，纵轴的单位是抬头低头力矩，αe是攻角的平衡点，这点的俯仰力矩为零 1号线就是代表飞机是静稳定的，当攻角增大，抬头力矩逐渐减小，超过αe时，攻角增大，飞机反而出现低头力矩，并且低头力矩随着功角的增大会逐渐增大，那么飞机就会渐渐的自身处于平衡状态。（2号线代表的也是静稳定状态，只不过斜率稍微小了一点） 4号线代表的飞机就是静不稳定的，当攻角增大，低头力矩反而减小，超过αe时，攻角增大，飞机反而产生抬头力矩，这样飞机自身的攻角就会越来越大。 低头力矩使飞机机头下俯，抬头力矩使机头上扬。抬头力矩和低头力矩称为俯仰力矩，俯仰力矩 的组成形式比较复杂，在此不再多说 总结一句话来：静不稳定会在飞机攻角变大时产生抬头力矩，攻角变小时产生低头力矩，也就是使飞机进一步的偏离稳定。反之静稳定是在飞机攻角增大时产生低头力矩，攻角变小时产生抬头力矩，也就是逐步使飞机趋于稳定。 静稳定和静不稳定都有各自的优势，所以这也是不同飞机采取不同的位置关系的原因。 静稳定和静不稳定的优势就是：提升飞机的稳定性。静不稳定的优势就是：提升飞机的机动能力。那么怎么来理解这句话呢？ 静稳定性能够使飞机自然的趋于稳定，对于飞机飞行稳定性的作用是很好理解的。所以我们着重来解释静不稳定为什么能够提升飞机的机动能力。 像F-4这样的二代机都是静稳定的，因为此时的电传飞控系统还尚未成熟应用 其实飞机的稳定性和机动性是互相矛盾的，对于静稳定的常规布局飞机来说，由于静稳定时，气动中心在重心之后，所以飞机会时刻产生一个低头力矩，飞机想要配平，需要抬头力矩来配平。 对于常规布局来说，想要配平必须产生向下的负升力，这样在重心另一端的机头才可以有抬头力矩，所以平尾会上偏，也就是前缘下偏，后缘上偏。 这样的话，平尾产生的负升力就会浪费掉。 但如果是静不稳定的话，情况就截然相反了。静不稳定时，焦点在重心之前，飞机会时刻产生一个抬头力矩。这样的话飞机就需要一个低头力矩来配平，那么平尾就可以下偏，也就是前缘上偏，后缘下偏。 平尾产生正升力，正好给了机头低头力矩，而在这种情况下，平尾所产生的配平升力，一定程度上提高了飞机的升阻比，的确是有利于飞机的机动能力的。 从这个角度来说，静不稳定性是有利于飞机的机动性的。 鸭翼和常规布局在静稳定布局的情况下，舵面偏转的方向是不一样的，这个图就是形容这个画面的 上文提到过，在静稳定的情况下，常规布局飞机配平低头力矩需要平尾向上偏转，也就是前缘下偏，后缘上偏。这样会产生负升力，那么重心另一端的机头反而受到向上的抬头力矩。 鸭翼却完全不一样，静稳定情况下，鸭翼和机头都在一侧，这样的话，鸭翼只需要正升力来提供抬头力矩就可以了，鸭翼向下偏，也就是前缘上偏，后缘下偏。 就像这幅图中的阵风，为了获得抬头力矩，鸭翼前缘上偏，后缘下偏，虽然阵风是静不稳定的，但是为了获得抬头力矩，鸭翼的偏转就是这样的 而常规布局就完全不一样了，此图F-22起飞，平尾是朝上偏转的，也就是前缘下偏，后缘上偏，同样是获得抬头力矩，但是F-22平尾的偏转方向和阵风鸭翼的偏转方向是完全不同的（平尾前方的后缘襟翼下偏是为了改变翼剖面的弯度，这样可以增大升力系数） 上图也是鸭翼更有利于机动性说法的来源，但是如果是静不稳定的话上述图片在俯仰配平上就不一定适用了。 因为要遏制静不稳定的产生的抬头力矩，鸭翼必须产生低头力矩，也就是向下的负升力。（不过这只限于配平抬头力矩产生低头力矩，鸭翼需要抬头力矩的话依然是产生正升力） 我曾经见过有人用这个图论证静不稳定对飞机机动能力的好处，这个图的确能够证明静不稳定状态下常规布局的平尾产生正升力。图中的平尾下偏的确会产生正升力，平衡了风力风扇带来的抬头力矩，虽然F-35B和传统战机的受力分析是不一样的，因为它有多个升力风扇，F-35B是特例，它放大了这一结果的表征，但是对于其他常规布局静不稳定飞机也是一样的，它们同样需要平尾下偏来获得低头力矩 静不稳定有利于机动性的第二个原因是：放宽静稳定度可以有效减小超音速状态下的配平阻力。 焦点在飞机进入超音速状态下时会向后移动，焦点距离重心的位置大大减少，原本静不稳定设计的飞机此时就会变成中性稳定甚至是静稳定设计。 这样一来配平力臂就会变短，力臂变短，力矩就会减小，那么获得相同的俯仰配平力矩时，舵面偏转的角度就会变小，这样一来配平阻力自然会减小。 而且原本是原本就静稳定的飞机，那么飞机在超音速时，焦点的位置就更加靠后了，这样的话飞机的配平阻力反而增大了很多。 这就是静不稳定有利于机动性的基础。
第一架静不稳定设计的飞机是F-16，早期的F-14和F-15是静稳定设计的 现在的战斗机基本上都是静稳定设计的，F-22，J-20等等都是，静稳定和静不稳定的确会在一定程度影响飞机的升阻性质从而影响飞机的机动能力。 什么是飞机的静稳定性和静不稳定性？答：焦点和重心的位置关系决定了飞机是否是静稳定性的。如果焦点在重心之前，那么该飞机就是静不稳定的。如果焦点在重心之后，那么该飞机就是静稳定性的。 有哪些战斗机是静不稳定性的？答：除去二代机和少部分的三代机，目前的大部分战斗机都是静不稳定的，比如F-22，F-16，J-20，苏-27等。 静稳定和静不稳定的优势是什么？答：静稳定增强飞机的稳定性，静不稳定增强飞机的机动性。（常规布局：平尾提供额外的正升力，减小超音速配平阻力。鸭翼布局：减小超音速配平阻力） |
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