摘要：从任务剖面分析飞行性能指标的评价重点，说明单自由度与多自由度静稳定的分类、动稳定的时间响应，以及不同飞行阶段的操纵要求。
航程远、速度快、机动性强，哪一项能说明飞机"性能好"？答案取决于任务。民航运输、侦察和空战对性能指标的要求并不相同；评价飞行性能时，既要看任务目标，也要看任务剖面的各个阶段。完成性能分析后，还要判断飞机受扰后的运动趋势和响应过程。
01｜飞行动力学研究什么？
飞行动力学研究飞机飞行过程中的受力与运动关系，涉及飞行性能、稳定性与操纵性。飞行性能描述飞机完成特定飞行任务的能力与极限，常用飞行包线、续航性、起飞着陆性能和机动性等指标衡量；稳定性与操纵性关系到飞行安全及完成预定任务的难易程度。三者关注的问题各有侧重：飞行性能对应任务能力，稳定性关注受扰后的运动趋势，操纵性关注飞机按要求改变运动状态的能力。
图1 飞行性能要结合任务判断
02｜飞行性能要沿任务剖面逐段看
飞行性能不能脱离任务场景做单项指标对比，同一能力在不同任务中的重要程度不同；即便任务相同，也需要按起飞、爬升、巡航、下降和着陆等阶段分析性能要求。
民用运输机：把整趟航班放进任务剖面
完整航班包含起飞、爬升、巡航、下降、等待、进近与着陆。任务剖面串联这些阶段，并标出航线燃油、改航线燃油与备用燃油。除计划航线外，任务安排还要考虑等待、复飞或改航等情况。
图2 民用运输机任务剖面
民航运输机完成运输任务时，通常还要兼顾燃油消耗和运营经济性。判断一架运输机是否适合某条航线，需要同时考虑载荷、航程、机场条件和运营目标。只比较最大速度，无法说明整趟运输任务是否经济；只看航程，也不能代替对起降条件的判断。
比较不同飞机或方案时，任务条件也要尽量对齐。载荷、燃油配置、航线距离和起降机场条件都会影响评价结果。如果两个航程数字对应的载荷不同，直接比较就可能把不同工况当成同一种能力。
军用飞机：任务目标不同，性能重点也不同
军用飞机承担的任务差异更大。运输机要考虑载荷、航程和简易跑道起降能力；战略侦察任务重视远航程和高空高速；战术侦察可能要求低空高速和一定机动性；战斗机则要争取空战优势，并满足武器发射条件。
任务会改变性能指标的优先级。运输机的载荷与航程、侦察机的速度与高度、战斗机的机动性，都要放回各自的任务剖面中评价。
图3 军用任务不同，性能重点不同
03｜稳定性：先看受扰后的趋势，再看时间响应
物体处于平衡状态（静止或匀速直线运动）时，受到扰动后是否具有回到初始平衡状态的趋势？继续观察，其响应随时间收敛、发散，还是保持不变？前一个问题对应静稳定，后一个问题对应动稳定。
图4 受扰后判断稳定性的切入点
图4只作为问题引入。阵风如何改变飞机状态、扰动期间的力与力矩如何变化，以及扰动结束后怎样观察响应，将在后续专题详讲；这里先区分静稳定和动稳定的基本类别。
单自由度静稳定：三种初始趋势
静稳定性关注物体原处于平衡状态时，受扰动后是否具有回到初始状态的趋势。单自由度下可用小球说明三类情形：
- 静稳定：小球位于碗底附近，受扰后作用于小球的合力指向初始位置，因此小球具有回归趋势。
- 静不稳定：小球位于山顶附近，受扰后作用于小球的合力推动它继续远离初始位置。
- 中立静稳定：小球位于水平面上，受扰后移到别处；此时合力仍保持平衡，既没有指向初始位置，也没有使小球继续远离的趋势。
图5 单自由度与多自由度静稳定示意
这三种小球运动都是单自由度情形。静稳定描述受扰后最初的作用趋势，并不说明物体多久回到原处，也不能单独说明整个时间响应。
多自由度静稳定：逐个自由度评价
多自由度系统需要按自由度分别评价静稳定性。同一物体可能在一个自由度上静不稳定，在另一个自由度上静稳定，因此不能只用笼统的"稳定"或"不稳定"概括。
图5下半部分用小球表示x、y两个运动自由度：x方向静不稳定，y方向静稳定。对多自由度系统作判断时，需要逐个说明对应的自由度及其受扰后的趋势。
动稳定：看扰动后的时间响应
动稳定性关注物体受扰动后，响应能否随时间收敛并最终回到初始状态。按响应幅值随时间的变化，可以分为三类：
- 动稳定：响应单调或振荡收敛，最终回到初始状态。
- 动不稳定：响应幅值增大，最终不能回到初始状态。
- 中立动稳定：响应幅值保持不变，既不回到初始状态，也不继续远离初始状态。
图6 动稳定的三种时间响应
图6中的曲线表示三种响应类别，不对应特定机型或实测数据。判断时要观察扰动后的完整时间过程：响应幅值是逐渐减小、逐渐增大，还是保持不变。
受扰后有回到初始状态的趋势，说明该自由度表现出静稳定特征；要判断动稳定性，还需要观察响应随时间如何变化。静稳定与动稳定相互关联，但判断依据不同。
04｜不同飞行阶段的操纵要求
飞行阶段不同，对操纵速度和精度的要求也不同。A类和B类属于非场地飞行阶段，C类属于场地飞行阶段。
A类飞行阶段要求快速机动、精确跟踪或精确航迹控制；B类通常只要求和缓机动，不要求精确操纵；C类包括起飞、进场、复飞和着陆，要求和缓机动与精确航迹控制。
因此，A、C类对操纵精度的要求高于B类；对操纵速度的要求则是A类最高、C类其次、B类最低。飞行性能需要放在任务剖面中评价，稳定性要区分受扰后的初始趋势和时间响应，操纵要求则要结合具体飞行阶段判断。