采用放宽静稳定性设计的飞机有什么优势？
我们都知道，飞机要稳稳地飞在空中，需要一个相对稳定的结构，就像在平衡木上行走一样，身体能自动进行微调以保持平衡。这在航空领域被称为“静稳定性”。大多数飞机设计都遵循这一原则，让它们更容易操控，同时也更安全。
然而，在追求极致性能的今天，一些飞机设计开始挑战这一传统观念，选择了一种被称为“放宽静稳定性”的设计。这听起来有点冒险，但实际上，它能带来一系列令人瞩目的优势，让飞机在特定领域表现得更加出色。
为什么说“放宽静稳定性”能带来优势？
要理解这一点，我们先要弄清楚“静稳定性”到底是什么。一架具有正静稳定性的飞机，在受到外界扰动（比如一阵强风）后，会自然地恢复到原来的飞行状态。就像一个放在凹槽里的球，推它一下它会滚回中间一样。
而“放宽静稳定性”的设计，顾名思义，就是减弱甚至消除这种自然恢复力。这意味着飞机在受到扰动后，不会像传统飞机那样自动地回到平衡状态，反而可能朝着偏离的方向继续发展。这听起来似乎很不安全，但恰恰是这种“不听话”的特性，赋予了它巨大的潜力。
更高的灵活性和机动性：舞动天穹的精灵
放宽静稳定性的最直接优势，就是极高的机动性。传统飞机需要一定的稳定裕度来抵抗外部扰动，这在一定程度上限制了它们瞬时改变姿态的能力。而放宽静稳定性的飞机，由于失去了这种天然的束缚，可以更快速、更精确地响应飞行员的指令，做出各种复杂的机动动作。
打个比方，就像你想让一个玩具车转弯，如果它本身就很稳定，你需要用更大的力气去掰动方向盘。而如果这个玩具车的设计本身就容易转向，你只需要轻轻一拨，它就能灵巧地改变方向。放宽静稳定性飞机就是后者，它们可以像体操运动员一样，在空中完成各种令人惊叹的翻滚、侧滑等动作，而不会因为自身的稳定性而感到“迟钝”。
这种高机动性在战斗机领域尤为重要。在激烈的空战中，能够更快地改变速度、方向和姿态，意味着能更快地锁定目标，更有效地规避敌方攻击。许多先进的战斗机都采用了放宽静稳定性设计，以获得更强的作战能力。
更小的阻力，更高的效率：如虎添翼
静稳定性在飞机设计中往往需要通过增加水平尾翼等稳定面来实现。这些稳定面虽然提供了稳定性，但它们也带来了空气动力学阻力。就像车辆上安装的扰流板，在增加下压力的同时，也会增加前进的阻力一样。
放宽静稳定性设计，意味着可以减小甚至取消传统的稳定面，或者让它们的设计更小巧。这直接降低了飞机的整体阻力，让飞机在相同动力下能够飞得更快，或者在更低的油耗下飞得更远。这对于提高燃油效率、延长航程、降低运营成本都具有重要的意义。
想象一下，如果你的自行车不需要费力地去维持平衡，你可以把更多精力放在蹬踏上，是不是能骑得更快更省力？放宽静稳定性飞机就是这个道理，它把原本用于维持自身平衡的“力气”节省下来，转化为更快的速度和更远的航程。
飞控系统的巧妙辅助：让“不听话”变得可控
当然，一个不具备静稳定性的飞机，如果完全没有控制，那将是极其危险的。因此，放宽静稳定性设计必须依赖于高度先进的飞控系统。
这些飞控系统就像是飞机的“大脑”和“神经系统”，它们会实时监测飞机的姿态和飞行状态，并通过计算机的计算，迅速地向飞机的操纵面（如副翼、升降舵、方向舵等）发出指令。这些指令的目的是抵消掉由扰动引起的偏离，并精确地执行飞行员的意图。
这就好比你学会了骑自行车，虽然一开始你需要不断地微调身体来保持平衡，但随着熟练度提高，你的身体会自然而然地做出调整。飞控系统就是这种“智能调节器”，它比人类的反应更快、更精确，能够瞬间做出无数次的微调，确保飞机始终在预定的轨道上飞行。
电传操纵（FlybyWire）技术是实现放宽静稳定性设计的重要支撑。它将飞行员的操纵指令转换为电信号，再由计算机处理后传递给飞机操纵面，这使得飞控系统能够更精确、更快速地介入，实现对飞机的精细控制。
并非万能，而是特定领域的王者
需要强调的是，放宽静稳定性设计并非适用于所有飞机。对于需要长时间稳定飞行、对乘客舒适度要求极高的商用客机来说，传统的静稳定设计仍然是主流。毕竟，让乘客在平稳的飞行中欣赏风景，远比在空中做杂技表演更受关注。
但是，在军事航空、无人机、高性能教练机等领域，放宽静稳定性设计的优势就显得尤为突出。它们能够让飞机在战场上展现出惊人的敏捷性，让无人机能够执行复杂、精密的侦察和攻击任务，让飞行员在学习高级飞行技巧时获得更直观的体验。
总而言之，放宽静稳定性设计是一种对传统设计理念的革新。它通过牺牲一部分天然的稳定性，换取了极高的机动性、更低的阻力和更高的效率。虽然需要强大的飞控系统来辅助，但正是这种“挑战传统”的设计，让飞机在特定的应用场景中，能够如虎添翼，翱翔于九天之上，展现出令人惊叹的飞行艺术。
网友意见
为什么有时候我们需要一架静不稳定的飞机？
首先，什么是静稳定？
说到静稳定，有一张图已经迫不及待要跳出来了。
小球本来静止在平衡位置，现在有好事者推动小球一下。
显然图a中小球会来回摇摆几下然后回到原来的位置，这就叫静稳定，小球受到扰动后，会有让他回归原有位置的力。
图b中的小球受到扰动后肯定头也不回地就滚下去了，这就是静不稳定，受扰动后受到偏离原有位置的力。
图c中的小球受扰动之后既不会回到原位，也不会加速跑掉，这种状态将静稳定与静不稳定分隔开来，叫中立稳定（不过现实中一般看不到就是了）
是不是超级简单？
对于飞机来说，拥有静稳定性基本就是要求重心的前后位置要在焦点之前。（影响静稳定性的因素不止一个，不过重心前后位置是最突出的那一个）
等等，焦点又是啥？
焦点还有气动中心、中性点等名字，是飞机受扰动后升力增量的作用点，记住，是增量。飞机因为姿态改变导致的升力变化都可以等效为升力的变化值作用在了焦点上。
为什么重心在焦点之前，飞机就会具有静稳定性呢？
看图，看图。
飞机平稳飞行——受到扰动，机头上偏了一点——飞机迎角增大——全机升力增大——增加的升力可以等效为作用在了焦点上，绕重心产生低头力矩——机头上偏被抑制，迎角减小。。。这是个收敛的过程
飞机平稳飞行——受到扰动，机头上偏了一点——飞机迎角增大——全机升力增大——增加的升力可以等效为作用在了焦点上，绕重心产生抬头力矩——机头进一步上偏，迎角继续增大。。。这是个发散的过程。而且可能向上发散也可能向下发散，取决于扰动方向。
来个算例试试？
首先我们需要先设计一架静稳定的飞机
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时间过去好多天。。。
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Duang，设计好了，一架总重5kg的波音787模型飞机
我们来算算静稳定性的改变对飞机性能有哪些影响
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时间又过去几天。。。
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Duang，算好了，如下图（静稳定裕度越大，飞机重心越靠前，静稳定性越强）
可以看到，适当的静不稳定可以获得以下好处：
- 提高飞机升阻比
- 减小主机翼负担，可以减轻结构重量
除此以外，随着静稳定性的放宽，对水平尾翼维持稳定的能力的要求也降低，可以减小尾翼面积和机身长度，进而减轻重量
在超音速飞行时，放宽静稳定性就显得更加重要。亚音速飞行时，飞机焦点大概在机翼平均气动弦25%的位置（就是靠前），超音速飞行时，飞机焦点会往后移动，达到差不多50%弦长处（就是往后移动了挺长距离），如果飞机在亚音速下是静稳定的，那么他在超音速下静稳定性就更强了，飞机会为了配平付出极大的阻力代价，导致升阻比很低。。
如果将飞机设计为亚音速静不稳定，当超音速的时候焦点后移，那他就变成静稳定的了。这样亚音速时可以提升升阻比，超音速时可以减小配平阻力，这称为放宽静稳定。
所以总的来说，适当的降低静稳定性，甚至是静不稳定可以提高飞机升阻比，减轻结构重量。
习惯性扩展一下
为什么协和飞机早在1969年就实现了超音速巡航，而F22在21世纪初才做到超音速巡航，其中一个原因就是协和可以通过内部燃油的流动调整整个飞机的重心前后位置，在飞控水平不高的年代可以做到双卡双待：亚音速飞行用卡1，重心在前面；超音速飞行用卡2，重心在后面。协和可以通过调整重心位置轻松实现超音速巡航，而体型小的战斗机显然没办法用燃油配重心来解决超音速巡航的配平阻力问题。
恭喜大飞机又学会了除“我关掉了两台发动机”之外，又一个小飞机做不到的技能。
飞机的静稳定性和重心位置相当重要。民航飞机在起飞前都要根据乘客坐定后，使用货物对全机重心进行调配。也有客机上发生骚乱，乘客全都跑到前面导致飞机失控坠毁的。
2010年，在刚果坠毁的一架空客A330飞机，就是因为客舱内突然出现一只鳄鱼，吓得乱作一团的旅客同时涌向驾驶室，结果导致飞机失去平衡而坠毁。
放宽静稳定性这么好，只需要让飞控设计师多加加班多写点代码就可以减重减阻，我不说你们都知道怎么选吧
（部分图片来自网络）
本文选自微信公众号"飞行课"，感兴趣的小伙伴可以关注公众号获得最新文章哦
（虽然现在也才发布一篇，不过手里的稿子已经迫不及待啦）
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