飞机的平衡条件及保持平衡的方法

飞机在飞行时，所有作用于飞机的外力与外力矩之和都为零的状态称为飞机的平衡状态，等速直线运动是飞机的一种平衡状态。
研究飞机的运动，采用的是机体坐标系。坐标原点O为飞机的重心，x轴在飞机的对称面内且与翼弦平行，称为飞机纵轴，以指向机头为正；y轴在飞机对称面内，垂直于x轴，称为立轴，以指向座舱盖为正；z轴通过重心和Oxy平面垂直，以指向右翼为正，称为飞机横轴。

发生在飞机对称面内的运动，通常称为纵向运动（如俯仰、升降、前飞等）；而沿横轴的移动和绕纵轴的转动，称为横向运动；绕立轴的转动称为航向运动。飞机的平衡问题，归结为纵向平衡、横向平衡和航向平衡问题。

1. 飞机纵向平衡及保持方法

纵向平面内的等速直线飞行，且不绕横轴转动的运动状态，称为纵向平衡。
纵向运动时，作用在飞机上的力主要有：机翼升力、水平尾翼升力、机身升力、空气阻力和发动机推力，以及飞机重力（如图2）。

这些力的大小方向各不相同，因此对飞机重心的力矩亦不相同，有的力产生使飞机抬头的上仰力矩，有的产生使飞机低头的下俯力矩。为使飞机不绕横轴转动，飞机的上仰力矩必须等于下俯力矩：

要使飞机保持等速水平直线飞行，作用于飞机上的力也必须保持平衡：

机身和平尾的升力，一般情况下比机翼升力小得多，在具体计算时通常忽略不计。
飞机飞行中，平衡状态不是一成不变，经常会因为各种因素的影响遭到破坏。当飞机的平衡状态遭到破坏后，要使飞机保持纵向平衡状态，必须客服这个不平衡力矩，克服的方法是操纵升降舵。

2. 飞机的横向平衡及保持方法

飞机作等速直线飞行，且不绕纵轴滚转的飞行状态，成为横向平衡。
如图3，当飞机作等速直线飞行时，使飞机绕纵轴滚转的力矩，主要由两边机翼上的升力及其重力产生。为使飞机不绕纵轴转动，保持横向平衡，使飞机右倾的力矩综合应当等于使飞机左倾的力矩总和：


为使飞机产生横向平衡力矩，以保持横向平衡状态，需要操纵副翼。当出现右滚不平衡力矩时，需要左压杆，使右副翼向下偏转，左副翼向上偏转，右机翼升力增大，左机翼升力减小，形成使飞机向左滚转的平衡力矩。

3. 飞机的航向平衡及保持方法

飞机作等速直线飞行，且不绕立轴转动的飞行状态，成为航向平衡。
当飞机作等速直线飞行时，使飞机绕立轴转动的偏航力矩，主要是由两边机翼的阻力和发动机推力（多发）所造成的（如图4）。

为使飞机保持航向平衡，须使飞机左转的航向力矩总和等于右转航向力矩总和：

飞机的横向平衡和航向平衡之间的相互联系。当航向平衡破坏时，横向平衡也不能保持，反过来也一样。例如：当飞机受到突风的偏航力矩，若不及时修正，机油将向右偏转，结果飞行速度方向和飞机对称面之间便产生了一个夹角（侧滑角，如图5），由于侧滑角的存在，破坏了机翼相对气流的对称性，引起两边机翼升力不相等，左机翼升力大，右机翼升力小，形成向右的滚转力矩，使横向平衡也被破坏。

由于航向和横向平衡之间关系紧密，通常把二者合称侧向平衡，又称横侧向平衡。