Doimiy parvoz - Steady flight

Barqaror uzunlik bo'ylab parvozda samolyotda harakat qiladigan kuchlar, shuningdek, tekis va tekis parvoz deb ham ataladi, juda kichik hujum burchagi bilan. Uzunlamasına parvozning barqaror darajasida, qarama-qarshi muvozanatlar samolyotning og'irligini qo'llab-quvvatlaydi va ko'taradi. Ko'tarish va tortishish aerodinamik kuchning tarkibiy qismlari.

Doimiy parvoz, tezlashtirilmagan parvoz, yoki muvozanat parvozi bu alohida holat parvoz dinamikasi bu erda samolyotning chiziqli va burchak tezligi a da o'zgarmasdir tanaga o'rnatilgan mos yozuvlar tizimi.^[1] Darajali parvoz, ko'tarilish va tushish va kelishilgan burilish kabi asosiy samolyot manevrlari barqaror parvoz manevrlari sifatida modellashtirilishi mumkin.^[2] Odatda samolyot parvozi qisqa va tezlashtirilgan o'tish bilan bog'langan bir qator barqaror parvozlar manevrlaridan iborat.^[3] Shu sababli, barqaror parvoz modellarining asosiy qo'llanmalariga samolyot dizayni, samolyotlarning ishlash ko'rsatkichlarini baholash, parvozlarni rejalashtirish va barqaror parvoz holatlaridan foydalanish kiradi. muvozanat parvoz dinamikasi tenglamalari kengaytirilgan shartlar.

Malumot kadrlari

Parvozni barqaror tahlil qilish samolyotga ta'sir etuvchi kuchlar va momentlarni ifodalash uchun uch xil mos yozuvlar tizimidan foydalanadi. Ular quyidagicha ta'riflanadi:

Yer ramkasi (inersial deb hisoblanadi)
- Kelib chiqishi - o'zboshimchalik bilan, Yer yuziga nisbatan qat'iy
- x_E o'qi - yo'nalishi bo'yicha ijobiy shimoliy
- y_E o'qi - yo'nalishi bo'yicha ijobiy sharq
- z_E o'qi - Yerning markaziga qarab ijobiy
Tana ramkasi
- Kelib chiqishi - samolyotning tortishish markazi
- x_b (bo'ylama) o'q - samolyotning simmetriya tekisligida samolyotning burni musbat
- z_b (vertikal) o'qi - ga perpendikulyar x_b o'qi, samolyot simmetriya tekisligida, samolyot ostida ijobiy
- y_b (lateral) o'qi - ga perpendikulyar x_b,z_bsamolyot, ijobiy tomonidan belgilanadi o'ng qo'l qoidasi (odatda, o'ng qanotdan ijobiy)
Shamol ramkasi
- Kelib chiqishi - samolyotning tortishish markazi
- x_w eksa - samolyotning tezlik vektori yo'nalishi bo'yicha havoga nisbatan ijobiy
- z_w o'qi - ga perpendikulyar x_w o'qi, samolyot simmetriya tekisligida, samolyot ostida ijobiy
- y_w o'qi - ga perpendikulyar x_w,z_w- samolyot, o'ng qo'l qoidasi bilan aniqlanadi (odatda, o'ngga ijobiy)

The Eylerning burchaklari ushbu mos yozuvlar tizimlarini bog'lash:

Yer ramkasidan korpusgacha: yaw burchagi ψ, balandlik burchagi θva burilish burchagi φ
Yer ramkasidan shamol doirasiga: yo'nalish burchagi σ, parvoz yo'lining burchagi γva bank burchagi m
Shamol ramkasi korpusining ramkasiga: yon tomonga burilish burchagi β, hujum burchagi a (bu o'zgarishda, o'xshash burchak φ va m har doim nolga teng)

Kuch balansi va barqaror parvoz tenglamalari

Parvoz paytida samolyotga ta'sir qiluvchi kuchlar vazn, aerodinamik kuch va surish.^[4] Og'irlikni kattaligi bo'lgan Yer ramkasida ifodalash eng oson V va + daz_E yo'nalish, Yerning markaziga qarab. Og'irlik vaqt o'tishi bilan doimiy va balandlik bilan doimiy deb qabul qilinadi.

Aerodinamik kuchni shamol ramkasi, u kattaligi bilan tortish komponentiga ega D. - tezlik vektoriga qarama-qarshix_w yo'nalishi, kattaligi bilan yon kuch komponenti C + day_w yo'nalishi va kattaligi bilan ko'tarish komponenti L ichida -z_w yo'nalish.

Umuman olganda, tortish har bir karkas o'qi bo'ylab tarkibiy qismlarga ega bo'lishi mumkin. Fyuzelyajga nisbatan o'rnatilgan dvigatellari yoki pervanellari bo'lgan qattiq qanotli samolyotlar uchun bosim odatda + bilan chambarchas bog'liqx_b yo'nalish. Kabi boshqa turdagi samolyotlar raketalar va foydalanadigan samolyotlar surish vektori, boshqa karkas o'qlari bo'ylab tortishning muhim tarkibiy qismlariga ega bo'lishi mumkin.^[4] Ushbu maqolada samolyotlar kattaligi bilan harakatga keltirilgan deb taxmin qilinadi T va belgilangan yo'nalish +x_b.

Barqaror parvoz deganda, samolyotning chiziqli va burchak tezlik vektorlari tanasi ramkasi yoki shamol ramkasi kabi tanaga o'rnatiladigan mos yozuvlar tizimida doimiy bo'lgan parvoz tushuniladi.^[1] Yer ramkasida tezlik doimiy bo'lmasligi mumkin, chunki samolyot burilib ketishi mumkin, bu holda samolyot markazlashtiruvchi tezlashtirish (Vcos (γ))²/R ichida x_E-y_E samolyot, qaerda V haqiqiy havo tezligining kattaligi va R burilish radiusi.

Ushbu muvozanat turli xil o'qlar bo'ylab turli xil mos yozuvlar tizimlarida ifodalanishi mumkin. An'anaviy barqaror parvoz tenglamalari ushbu kuch muvozanatini uchta eksa bo'ylab ifodalashdan kelib chiqamiz: the x_w-aksis, samolyotning burilishining lamel yo'nalishi x_E-y_E tekislik va o'qi perpendikulyar x_w ichida x_w-z_E samolyot,^[5]

${ displaystyle T cos { alpha} cos { beta} -W sin { gamma} -D = 0 quad (x_ {w} { text {-axis}}),}$

${ displaystyle C cos { mu} + L sin { mu} + T ( sin { alpha} sin { mu} + cos { alpha} cos { mu} sin { beta}) = { frac {W} {g}} { frac {(V cos { gamma}) ^ {2}} {R}} quad (x_ {E} { text {-}} y_ {E} { text {tekislik radiusi yo'nalishi}}),}$

${ displaystyle W cos { gamma} + C sin { mu} -L cos { mu} -T sin { alfa} cos { mu} = 0 quad ({ text {axis) }} x_ {w} { text {ga}} x_ {w} { text {-}} z_ {E} { text {tekislik}}) ga perpendikulyar,}$

qayerda g bo'ladi tortishish kuchi tufayli standart tezlanish.

Ushbu tenglamalarni oddiy, qat'iy qanotli parvozga xos bo'lgan bir nechta taxminlar bilan soddalashtirish mumkin. Birinchidan, qirralarning yonboshlashi deb taxmin qiling β nolga teng, yoki muvofiqlashtirilgan parvoz. Ikkinchidan, yon kuchni qabul qiling C nolga teng. Uchinchidan, hujumning burchagi deb taxmin qiling a etarli darajada kichik (a) -1 va gunoh (a)≈aBu odatiy holdir, chunki samolyotlar hujumning yuqori burchaklarida to'xtab qolishadi. Xuddi shu tarzda, parvoz yo'lining burchagi deb taxmin qiling γ etarli darajada kichik (γ) -1 va gunoh (γ)≈γyoki ekvivalent ravishda ko'tarilish va tushish gorizontalga nisbatan kichik burchak ostida bo'ladi. Va nihoyat, tortish ko'tarilgandan ancha kichikroq, T≪L. Ushbu taxminlarga ko'ra yuqoridagi tenglamalar soddalashtiriladi^[5]

${ displaystyle T = W gamma + D,}$

${ displaystyle L sin { mu} = { frac {W} {g}} { frac {V ^ {2}} {R}},}$

${ displaystyle L cos { mu} = V.}$

Ushbu tenglamalar shuni ko'rsatadiki, tortishish va vaznning uzunlamasına qismini bekor qilish uchun tortish kuchi etarlicha katta bo'lishi kerak. Shuningdek, ular ko'tarish samolyot og'irligini ko'tarish va burilishlar paytida samolyotni tezlashtirish uchun etarlicha katta bo'lishi kerakligini ko'rsatmoqda.

Ikkinchi tenglamani uchinchi tenglamaga bo'lish va uchun echish R burilish radiusi haqiqiy havo tezligi va bank burchagi nuqtai nazaridan yozilishi mumkinligini ko'rsatadi,

${ displaystyle R = { frac {V ^ {2}} {g tan { mu}}}.}$

Tana doirasidagi doimiy burchak tezligi momentlar muvozanatiga ham olib keladi. Eng muhimi, pitching momenti nolga teng, samolyotning uzunlamasına harakatiga cheklov qo'yadi, bu esa liftni boshqarish kirishini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin.

To'g'ridan-to'g'ri va tekis parvozda majburiy muvozanat

Stabil darajadagi uzunlamasına parvozda, shuningdek, ma'lum to'g'ri va tekis parvoz, samolyot doimiy yo'nalishni, havo tezligini va balandlikni ushlab turadi. Bunday holda, parvoz-yo'l burchagi γ = 0, bank burchagi m = 0, va burilish radiusi cheksiz katta bo'ladi, chunki samolyot burilmayapti. Barqaror darajadagi uzunlamasına parvoz uchun barqaror parvoz tenglamalari soddalashtiriladi

${ displaystyle T = D,}$

${ displaystyle L = W.}$

Shunday qilib, ushbu barqaror parvoz manevrasida qarama-qarshi muvozanatlar tortishish paytida ko'tarilish samolyotning og'irligini qo'llab-quvvatlaydi. Ushbu kuch muvozanati maqolaning boshidagi grafikada tasvirlangan.

Doimiy parvoz manevralari

Yuqoridagi barqaror parvoz tenglamalari tomonidan tavsiflangan eng umumiy manevr - barqaror ko'tarilish yoki tushish bo'yicha kelishilgan burilish. Ushbu manevr paytida samolyot uchadigan traektoriya a spiral bilan z_E uning o'qi va dumaloq proektsiya sifatida x_E-y_E samolyot.^[6] Boshqa barqaror parvoz manevrlari - bu spiral traektoriyaning alohida holatlari.

Uzun bo'yli ko'tarilish yoki tushish (burilishsiz): qirralarning burchagi m=0
Barqaror darajadagi burilishlar: parvoz yo'lining burchagi γ=0
Barqaror darajadagi uzunlamasına parvoz, shuningdek, ma'lum to'g'ri va tekis parvoz: bank burchagi m= 0 va parvoz-yo'l burchagi γ=0
Barqaror sirpanuvchi tushishlar (burilish yoki bo'ylama): surish T=0

Doimiy parvoz ta'rifi, shuningdek, boshqarish manbai doimiy ravishda ushlab turilgan taqdirdagina bir zumda barqaror bo'lgan boshqa harakatlarni amalga oshirishga imkon beradi. Bunga doimiy va nolga teng bo'lmagan siljish tezligi mavjud bo'lgan barqaror siljish va doimiy tortishish kiradi, bu erda doimiy, ammo nolga teng bo'lmagan tezlik tezligi mavjud.

Shuningdek qarang

Parvoz dinamikasi (qattiq qanotli samolyotlar)

Izohlar

^ ^a ^b Makklamroch 2011 yil, p. 56.
^ Makklamroch 2011 yil, p. 60.
^ Makklamroch 2011 yil, p. 325.
^ ^a ^b Etkin 2005 yil, p. 141.
^ ^a ^b Makklamroch 2011 yil, p. 216.
^ Makklamroch 2011 yil, p. 57.

Adabiyotlar

Etkin, Bernard (2005). Atmosfera parvozining dinamikasi. Mineola, NY: Dover nashrlari. ISBN 0486445224.CS1 maint: ref = harv (havola)
McClamroch, N. Harris (2011). Barqaror samolyot parvozi va ishlashi. Princeton, NJ: Princeton University Press. ISBN 9780691147192.CS1 maint: ref = harv (havola)

[FOOTNOTEMcClamroch201156-1] Makklamroch 2011 yil, p. 56.

[FOOTNOTEMcClamroch201160-2] Makklamroch 2011 yil, p. 60.

[FOOTNOTEMcClamroch2011325-3] Makklamroch 2011 yil, p. 325.

[FOOTNOTEEtkin2005141-4] Etkin 2005 yil, p. 141.

[FOOTNOTEMcClamroch2011216-5] Makklamroch 2011 yil, p. 216.

[FOOTNOTEMcClamroch201157-6] Makklamroch 2011 yil, p. 57.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]