就是飞机气动力中心位于重心之前,飞机飞行时有“不稳定”的趋势,但有利于飞机机动性。基于这种设计的飞机叫做“静不稳定”或“放宽静稳定性”。反过来,气动中心位于飞重重心之后的,飞机就有自动“稳定”的趋势,机动性比较差,就叫“静稳定”的设计。
静不稳定的飞机,其水平安定面所产生的升力与主翼升力方向是相同的(而静稳定的飞机则是相反的),总升力为主翼升力与水平安定面升力相加(静稳定的飞机是相减),因此有利于总升力的提升。但随着速度的加快,飞机重心会前移(飞行姿态仰角降低),一些飞机会由静不稳定变成静稳定。比如F16的放宽静稳定度裕值为-3%左右,跨音速和亚音速机动性都很好,但超音速下变成正值,机动性就会变差。
通常鸭翼布局都是静不稳定的(但也可以通过配重块,改变重心位置,配置成静稳定的),常规布局可以是静不稳定的(但静不稳定裕值通常不会特别大),也可以是静稳定的。
由于静不稳定状态下,飞机的操作比较困难。所以现在的静不稳定的飞机都使用增稳系统(基于机械液压控制的飞机使用增稳系统,由陀螺和传感器组成)或主动控制技术(基于电传飞控的飞机,由电脑来控制),来保障飞行的稳定性。但根据现在飞机的设计要求,即便没有增稳和主动控制技术,飞机也要具有一定的可操作性,像J6III改了机翼但没有装增稳系统,操作起来就很难控制,操作上一点微小的动作飞机姿态变化就很大。跨音速下变成静稳定,还需要反操作,拉杆和推杆反了(但电传飞控的飞机不存在此问题)。J6IV机头加装了雷达,等于改变了配重,使重心前移,操作上就好多了(其实是灵敏度降低)。另外再提一句,所有飞机静不稳定都是指纵向上的,所有飞机横向都是静稳定的,像FC-1就是纵向(襟翼和平尾)用全权限的四余度电传,横向(副翼和方向舵)为有限权限二余度机械增稳(自动控制操作面最多10%左右),处于性能和成本两方面的考量,算是一种比较创新的方案。
现在战斗机(三代或以上)普遍都采用放宽静稳定度的设计,而运输机、民航则大都为静稳定设计。
飞机在飞行中受到的空气作用力,形成一个气动力中心。传统的飞机设计中,飞机质量重心都是在气动中心前面,这样飞机飞行才会稳定,一旦机头方向有偏转,气动中心会形成一个纠正的力矩,使飞机恢复平衡。这就是飞机的稳定性。稳定性大小和重心与气动中心的距离有关,距离越大越稳定,越小越不稳定。稳定性好的飞机,操纵性不好,使飞机姿态改变很困难。
距离的大小,对应的名次叫“静稳定裕度”。静稳定性一般是指飞机平飞的时候的稳定性。当重心与气动中心重合时,稳定裕度为零,飞机处于临界稳定状况,如果气动中心在重心前面,稳定裕度为负,飞机就是静不稳定的,靠自身不能恢复到平衡状态,飞机会失去控制。
电子计算机出现后,由于其反应快,能在飞机发生不稳定时,自动调节操纵面,使飞机保持平衡,处于稳定状态。这就是“不稳定的飞机加上稳定器,使之稳定”。
F-16是最早采用“放宽静稳定度设计”的战斗机。它的稳定裕度很小,如果没有数字式电传操纵系统,会很不稳定,甚至失控。有了电传,飞机在保持稳定的前提小,操纵性更加灵活。从F-16以后的第三代战斗机都采用数字式电传操纵的放宽静稳定设计。