زاویه دو وجهی چگونه کار می کند؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2396

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

زاویه دو وجهی چگونه کار می کند؟

پست توسط rohamavation »

فرض کنید هواپیمای دو وجهی داریم و ناگهان جهت به راست دارد (نگاه کردن از دماغه هواپیما)، بنابراین بال راست پایین می‌رود. من سعی می‌کنم بفهمم که چرا بال راست در هنگام لغزش از بال چپ، نیروی بیشتری نسبت به بال چپ ایجاد می‌کند. من در برخی از سایت ها دیده ام که لغزش کناری باعث ایجاد جریان از نوک به سمت ریشه می شود و این باعث می شود که بال راست به صورت موضعی زاویه حمله را افزایش دهد، از این رو لیفت این بال نیز افزایش می یابد.
اما چرا جناح راست زاویه حمله را افزایش می دهد؟ من فکر می‌کنم این امکان وجود ندارد زیرا جریان لغزش جانبی نسبت به جریان اصلی در سطح متفاوتی است.
توضیح در این واقعیت نهفته است که یک بال نورد شده یک باد نسبی مورب ایجاد می کند، و اینکه بال با زاویه دو وجهی که از جهت مایل دیده می شود، زاویه حمله بیشتری به طرف در این جهت دارد:
نگاه کردن به بال ها با زاویه دو وجهی، از جهت باد
به دلیل زاویه دو وجهی، برای بادهایی که از جهت مایل در سمت راست هواپیما می آید، بال راست AoA بزرگتری را نشان می دهد. این حتی برای یک زاویه دو وجهی بزرگتر مهم است.
در سمت چپ، هواپیمای افقی، در سطح پرواز و در باد مخالف وجود دارد. بدیهی است که عمل باد در هر دو بال یکسان خواهد بود، صرف نظر از زاویه دو وجهی، و بردار بالابر به صورت عمودی (به رنگ آبی) جهت گیری می کند.تصویر
تصویر
در سمت راست، هواپیما مختل شده است و به دلایلی اکنون بدون اقدام خلبان به سمت راست می چرخد. تصور کنید عنوان همچنان همان است.
بر روی بال های افقی و نورد شده بلند کنید
نکته کلیدی برای اینکه ببینیم چه اتفاقی خواهد افتاد این است که بفهمیم بال راست اکنون بیشتر از بال چپ بلندتر می شود و این تفاوت متناسب با زاویه دو وجهی است. به محض مشخص شدن این موضوع، می‌توانیم پیش‌بینی کنیم که زاویه چرخش به‌طور خودکار، بدون اقدام آزمایشی، لغو شود.
بیایید به هواپیمای نورد شده نگاه کنیم:
بردار بالابر که هنوز برای بال عادی است، دیگر عمودی نیست. از نقطه نظر ریاضی می توان آن را در جهت های دلخواه به دو جزء تقسیم کرد. اگر رزولوشن را در امتداد محورهای عمودی و افقی انتخاب کنیم، می بینیم که جزء عمودی اکنون کوچکتر شده است (بنابراین هواپیما شروع به فرود می کند) و یک جزء افقی در این فرآیند ظاهر می شود.
جزء افقی هواپیما را به سمت راست می کشد. از آنجایی که مسیر هواپیما تغییر نکرده است، هواپیما در چرخش نیست، و هیچ نیروی گریز از مرکز با این جزء افقی بالابر مخالفت نمی کند، بنابراین هواپیما شروع به لغزش از طرف می کند و باد نسبی دیگر باد مخالف نیست، مقداری باد متقابل از سمت راست وجود دارد. سمت.
زاویه حمله که از نقطه نظر باد نسبی دیده می شود:
هنگامی که هواپیما در باد مخالف پرواز می کرد، زاویه حمله برای هر دو بال یکسان بود.
با مولفه باد متقابل، زاویه حمله بال راست بیشتر از زاویه حمله بال چپ است. این تفاوت زمانی که زاویه دو وجهی کوچک است کم است و با مقدار آن افزایش می یابد. برای آشکار شدن این موضوع، بالهایی با زوایای دو وجهی بالاتر به هواپیما اضافه کردم:
نگاه کردن به بال ها با زاویه دو وجهی، از جهت باد
توجه: تفاوت فقط زمانی ظاهر می شود که باد خارج از محور باشد. این به این معنی است که اثر دو وجهی روی زاویه حمله تنها زمانی وجود دارد که لغزش کناری وجود داشته باشد.
البته از آنجایی که زاویه حمله در سمت راست بزرگتر است، یک لحظه بهبودی شروع می شود و با چرخش اولیه مقابله می کند. هواپیما پس از برخی نوسانات میرا حول محور طولی به حالت افقی باز می گردد.
پایداری جانبی برای هواپیماهای هوانوردی عمومی و تجاری از اهمیت بالایی برخوردار است. زاویه دو وجهی ساده ترین وسیله برای به دست آوردن این ثبات است، موارد دیگری نیز وجود دارد.
پایداری از بال جاروب شده، به دلیل جریان دهانه ای
بالابر با در نظر گرفتن جریان هوا به موازات وتر که شتاب می گیرد ایجاد می شود. هوایی که در جهت عمود حرکت می کند، شتاب نمی گیرد و هیچ بالابری ایجاد نمی کند، تصویر سمت چپ را ببینید:
(اصولاً، بال جارو شده مقدار بالابر ایجاد شده را کاهش می دهد، این با مزایای دیگری که به هر حال آن را مفید می کند جبران می شود).
اگر بال جاروب شده باد را از جهت مایل دریافت کند، مانند هنگام لغزش جانبی، انرژی هوای موجود به همان نسبت برای هر بال از بین نخواهد رفت (تصویر سمت راست، بالا را ببینید).
وتر بال راست در جریان هوایی که از سمت راست می‌آید بهتر جهت‌گیری می‌کند، و نسبت بزرگ‌تر هوا در مقایسه با زمانی که جریان هوا به سمت جلو می‌آید، باعث بالا رفتن می‌شود. این برای جناح چپ برعکس است. این اثر همچنین به پایداری جانبی کمک می کند.
جلوگیری از مارپیچ
زاویه دو وجهی همراه با عوامل دیگر در پایداری رول نقش دارد. ناحیه ای که دو وجهی نقش مهمی را ایفا می کند، تثبیت حالت مارپیچی (یا واگرایی مارپیچی) است.
حالت مارپیچی، مانند رول هلندی و فوگوئید، یک حالت نوسانی است که می تواند با گذشت زمان (پایدار) یا دائماً افزایش یابد (ناپایدار). حالت مارپیچی ناپایدار به این صورت اتفاق می افتد:
(1) اغتشاش یک لحظه چرخشی کوچک و لغزش جانبی به سمت راست ایجاد می کند.
(2) لغزش جانبی یک جزء باد متقابل از سمت راست ایجاد می کند.
(3) تبیت کننده عمودی AoA افزایش می یابد و بالابر را به سمت چپ ایجاد می کند.
(4) لیفت یک لحظه انحراف ایجاد می کند و بینی را به سمت راست می چرخاند.
(1) ممان انحراف ممان چرخشی و لغزش کناری را به سمت راست افزایش می دهد (یک چرخه جدید آغاز شده است).
اگر این اثر شناسایی و اصلاح نشود، که به راحتی می تواند در IMC اتفاق بیفتد، زمانی که افق طبیعی قابل مشاهده نیست، هواپیما به لغزش و انحراف ادامه می دهد، در حالی که جزء عمودی بالابر به دلیل چرخش کاهش می یابد.
یک مارپیچ خطرناک به سمت پایین که می تواند منجر به آسیب های ساختاری یا برخورد زمین شود.
این چرخه نتیجه تمام نیروهای دینامیکی است که بر روی هواپیما اعمال می شود، به ویژه بالابر روی هر بال و موقعیت مرکز فشار.
استفاده از بال های دو وجهی بر نیروها و زمان نسبی آنها تأثیر می گذارد و حالت مارپیچی ناپایدار را به حالت پایدار تبدیل می کند. این امر با استفاده از یک تثبیت کننده عمودی کوچکتر و سکان تسهیل می شود که به نوبه خود می تواند یک رول هلندی ناپایدار یا یک کابین کوتاهتر ایجاد کند.I hope I have helped you in understanding the question. Roham Hesami, seventh semester
aerospace engineering
تصویر
smile072 smile072 رهام حسامی ترم هفتم مهندسی هوافضا
آخرین ویرایش توسط rohamavation جمعه ۱۴۰۱/۶/۲۵ - ۰۹:۰۸, ویرایش شده کلا 1 بار
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2396

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: زاویه دو وجهی چگونه کار می کند؟

پست توسط rohamavation »

با توجه به زاویه رول و سرعت ثابت، موقعیت جدید را محاسبه کنید
من یک هواپیما را در Simulink شبیه‌سازی می‌کنم و سپس از یک کنترل‌کننده استفاده می‌کنم تا مسیر مرجع را طی کند. ورودی های کنترل من زوایای elevator، aileron و rudder و خروجی های فضای حالت رول، pitch و yaw هستند.
من در تلاش برای یافتن اطلاعاتی در مورد نحوه بدست آوردن جابجایی با استفاده از زاویه چرخش هواپیما هستم. در حال حاضر من از زوایای اویلر برای رفتن از یک سرعت محلی ثابت به یک سرعت جهانی استفاده می کنم. توضیحات تصویر را در اینجا وارد کنید
اگر در طی مراحل زمانی کوچک یکپارچه شوید و همه متغیرهای حالت را بعد از هر مرحله به روز کنید، نتیجه چیست؟ همچنین برای ثابت نگه داشتن سرعت، باید تراست را نیز کنترل کنید. –
فقط به یاد داشته باشید، هنگام بالا رفتن یا پایین آمدن، یک نرخ چرخش غیر صفر برای حفظ یک زاویه ثابت لازم است. اگر نتایج شما با این یکسان نباشد، چیزی اشتباه است. جهت مورد نیاز غلت برای شیار ثابت هنگام بالا رفتن به سمت نوک بال بالاست (به عنوان مثال، اگر نرخ چرخش میرا شود یا به صفر برسد، زاویه بال افزایش می یابد)، و هنگام پایین آمدن به سمت نوک بال پایین است (یعنی اگر نرخ چرخش بالا باشد، زاویه کناری تمایل به کاهش دارد. میرا شده یا به صفر می رسد)، و این تأثیر بسیار مهمی بر پایداری و ویژگی های کنترل دارد. –
اگر می‌خواهید یک هواپیما را شبیه‌سازی کنید (در Matlab/Simulink)، معمولاً از معادلات حرکت برای هواپیما استفاده می‌کنید.
به طور معمول شما تمام 12 حالت معادلات 6-DOF حرکت را شبیه سازی می کنید، اما اگر فقط به بخش ترجمه علاقه دارید، از فرمول های زیر استفاده می کنید:
$\dot{u} = \frac{X}{m} − g \cdot \sin(\theta) + r \cdot v − q \cdot w\\
\dot{v} = \frac{Y}{m} − g \cdot \sin(\phi) \cdot \cos(\theta) - r \cdot u + p \cdot w\\
\dot{w} = \frac{Z}{m} − g \cdot \cos(\phi) \ cos( \theta) - q \cdot u − p \cdot v\\$
با X، Y و Z که نیروهای آیرودینامیکی و موتور هستند، m جرم، φ،θ،ψ زوایای اویلر، p,q,r نرخ‌های دورانی و u,v,w سرعت‌های بدن (یا سرعت‌های محلی مانند شما) با آن ها تماس بگیر).
به طور معمول شما اکنون نیروهای آیرودینامیکی و موتور خود را دریافت می کنید (بسته به ورودی های خود برای آسانسور، سکان، ایلرون و کنترل موتور) آنها را خلاصه کرده و در فرمول بالا قرار می دهید. پس از این مرحله، سرعت های بدنه u، v و w را به دست می آورید که سپس می توانید از طریق چرخش اویلر به سرعت در قاب اینرسی به سرعت در قاب اینرسی تبدیل کنید (مرجع صفحه 18 به شما می گوید که چگونه این کار را انجام دهید، اما توجه داشته باشید که کدام چرخش اویلر شما می خواهید استفاده کنید، چندین وجود دارد). سپس می توانید به سادگی این سرعت ها را برای به دست آوردن موقعیت هواپیمای خود ادغام کنید.
این روش استاندارد برای انجام شبیه سازی پرواز است.
به نظر می رسد که شما در حال انجام یک شبیه سازی ناقص از مدل پرواز خود هستید، زیرا فقط زوایای اویلر را بدست می آورید. به خصوص اگر می خواهید یک کنترلر توسعه دهید، شاید باید نحوه شبیه سازی مدل پرواز خود را دوباره بررسی کنید.
. من می خواهم اشاره کنم که آنچه شما از آن به عنوان سرعت "محلی" یاد می کنید، (در جامعه دینامیک پرواز) معمولاً سرعت جسم نامیده می شود (قاب مرجع پس از آن چارچوب بدن نامیده می شود). آنچه شما از آن به عنوان سرعت "جهانی" یاد می کنید، معمولاً سرعت اینرسی است (تعریف شده در سیستم مختصات اینرسی)
باید در نظر بگیرید که چرا هواپیما با زاویه چرخش غیر صفر پرواز می کند.
دلیل آن ایجاد نیروی جانبی با کج کردن بال بالابر است. این نیروی جانبی برای متعادل کردن نیروی گریز از مرکز حاصل از چرخش (یا برای ایجاد نیروی گریز از مرکز مورد نیاز برای چرخش، برای کسانی از شما که دیدگاه متفاوتی را ترجیح می‌دهند) لازم است. فقط نگاه کردن به زوایای اویلر تصویر کاملی را به شما نمی دهد (rsp. مدل ریاضییم ). همچنین باید سرعت تغییر آنها و نیروهای اینرسی ناشی از آن چرخش ها را در نظر بگیرید.I hope I have helped you in understanding the question. Roham Hesami, seventh semester
aerospace engineering
تصویر
smile072 smile072 رهام حسامی ترم هفتم مهندسی هوافضا
آخرین ویرایش توسط rohamavation جمعه ۱۴۰۱/۶/۲۵ - ۰۹:۰۸, ویرایش شده کلا 1 بار
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2396

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: زاویه دو وجهی چگونه کار می کند؟

پست توسط rohamavation »

چرا هواپیماهای بال پایین دارای دو وجهی بالاتر از هواپیماهای بال بالا هستند؟
من متوجه شده ام و در کتاب ها خوانده ام که هواپیماهای بال پایین دارای دو وجهی بالاتری نسبت به هواپیماهای بال بالا هستند. دو وجهی ویژگی طراحی برای ثبات جانبی است، بنابراین باید برای هر دو طرح مورد نیاز باشد. پس چرا در طرح های بال های پایین بارزتر است؟چندین منبع برای لحظه غلتشی ناشی از لغزش کناری وجود دارد:
زاویه دو وجهی ν بال، که با توجه به $\Delta\alpha = \beta\cdot sin\nu$، زاویه حمله موضعی α به بال رو به باد را افزایش می دهد. β که زاویه لغزش کناری است،
زاویه رفت و برگشت φ بال، که در یک لغزش جانبی باعث از بین رفتن جریان هوا روی بال بادگیر می شود (و افزایش اثر جارو بر روی بال بادکنکی). تغییر موضعی در زاویه حمله$\Delta\alpha = (cos(\varphi±\beta)-cos\varphi)\cdot(\alpha-\alpha_0)$ است و متناسب با زاویه حمله است.
جریان متقاطع اطراف بدنهتصویرو
محل دم عمودی یا به طور دقیق تر، نیروی جانبی ایجاد شده بر روی آن توسط یک زاویه لغزش جانبی نسبت به محل مرکز ثقل. این اثر، هواپیماهایی مانند F-104 Starfighter را دیکته کرد.
لطفاً این پاسخ را برای توضیح کامل‌تر افکت 3 ببینید. طرح زیر از پاسخ پیوندی گرفته شده است و پیکربندی بال بالا و پایین را در لغزش کناری نشان می‌دهد. فلش های آبی نازک مؤلفه جانبی جریان هوا v∞⋅sinβ را نشان می دهد.
در نهایت، مقداری غلت زدن به دلیل لغزش کناری خوب است، اما باید از زیاده‌روی پرهیز کرد، و از دو وجهی برای تکمیل سایر جلوه‌ها استفاده می‌شود تا مجموع آن درست باشد. یک بال بالا در حال حاضر به دلیل لغزش از پهلو، مقداری لغزش مثبت ایجاد می کند (clβ منفی: وقتی سکان را به سمت چپ منحرف می کنید، لغزش ناشی از آن باید هواپیما را به سمت چپ نیز بچرخاند)، بنابراین بال نیازی به کمک زیادی ندارد ( با استفاده از دو وجهی) مانند هواپیماهای بال پایین.
دو وجهی (یا حتی یک مرکز ثقل پایین) سطح هواپیما را نمی چرخاند: هیچ راه آیرودینامیکی برای رسیدن به آن وجود ندارد! Dihedral فقط زمانی که هواپیما لغزش می کند یک لحظه چرخیدن به شما می دهد.-- هواپیما تفاوت بین گرانش و نیروهای g (شتاب) را که در یک چرخش تجربه می کند را نمی داند. هنگامی که توپ در مرکز قرار دارد، به این معنی است که "گرانش/شتاب" در حال کشیدن "مستقیم به پایین" در بدنه هواپیما است ("پایین" از منظر هواپیما، نه از منظر افق). هواپیما قادر به «دیدن» هیچ جاذبه دیگری نیست، زیرا گرانش همان شتاب است. بنابراین وقتی در یک چرخش کاملاً متعادل، با توپ در مرکز قرار می‌گیرید، کشش گرانشی که از زمین می‌آید مهم نیست، مگر اینکه با شتاب چرخش همراه شود تا یک جهت «پایین» جدید برای هواپیما ایجاد کند.
برای درک بهتر این موضوع، باید همان «آزمایش ذهن» را که انیشتین در زمانی که گرانش را صرفاً شتاب می‌دانست و نه چیزی بیشتر از آن استفاده می‌کرد، تجسم کنید. او مردی را داخل جعبه‌ای دربسته قرار داد که در فضا شناور بود و مرد در وسط جعبه شناور بود. سپس طنابی را به جعبه قلاب کرد و جعبه را به آرامی در یک جهت شتاب داد و گرانش را شبیه سازی کرد. از منظر مرد درون جعبه بسته، می توانست روی سطح زمین نشسته باشد. همه چیز در مورد شتاب و گرانش، از دیدگاه مرد درون جعبه، یکسان بود. این به انیشتین کمک کرد تا ببیند که گرانش «شبیه» شتاب نیست. گرانش شتاب است. بنابراین وقتی از شتاب (تغییر جهت در یک پیچ، نیروی گریز از مرکز) برای تغییر جهت "پایین" در یک پیچ استفاده می کنید، هواپیما مطلقاً تفاوت بین "پایین" واقعی و "پایین" جدید خود را که توسط هواپیما تنظیم شده است، نمی داند. شتاب چرخشی گرانش نمی تواند آونگ بدنه را در جهت دیگری به غیر از جهت "پایین" که توسط توپ در نوبت شما و نشانگر بانک نشان می دهد، به سمت پایین بکشد. بنابراین تنها راهی که دو وجهی و افکت آونگی بدنه می‌تواند بال‌ها را به سطح بازگرداند، این است که چرخش کاملاً هماهنگ نباشد، یعنی توپ در جهت درست «پایین» و نه «پایین» هواپیما غلتیده باشد. بنابراین شاید پرواز صاف روی زمین در نهایت چیز بدی نباشد.
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 2396

سپاس: 3833

جنسیت:

تماس:

Re: زاویه دو وجهی چگونه کار می کند؟

پست توسط rohamavation »

چگونه می توانم مرکز ثقل را روی محور y جانبی (عرضی) محاسبه کنم؟
من یک مشکل واقعی با تعیین مرکز ثقل برای محور y یک هواپیما دارم، به خصوص با انتخاب نقطه مرجع/مقصد و نحوه اندازه گیری جابجایی. لطفاً من واقعاً از هر نوع کمکی که می توانم دریافت کنم قدردانی می کنم.هواپیماهای حمل و نقل دارای محدودیت های جانبی C از G بر حسب فاصله x از خط مرکزی هستند، اما این فقط یک نیاز گواهینامه است (مرتبط با اقتدار رول در یک موقعیت بحرانی) و فقط برای خدمه پرواز به عنوان محدودیت عدم تعادل سوخت بیان می شود. عامل غالب است و در داده‌های وزن و تعادلی که خدمه برای تعیین صحیح بودن بارگیری استفاده می‌کنند، در نظر گرفته نمی‌شود.
مبنا محور x=0 است که C از G در سمت چپ، روی یا راست آن قرار دارد. برای محاسبه آن، به یک C جانبی خالی از موقعیت G نیاز دارید که با وزن کردن هواپیما و کار کردن C خالی از G به سمت چپ یا راست محور x بر اساس اختلاف وزن بین وزن دنده اصلی چپ و راست تعیین می شود. نقاط و فاصله آن نقاط از x.
سپس می توانید سوخت و مسافران را اضافه کنید و تغییر را در صورت وجود به C جانبی G محاسبه کنید. از آنجایی که مسافران به طور معمول به طور تصادفی در سمت چپ و راست کابین توزیع می شوند، مسافران به طور معمول می توانند خنثی در نظر گرفته شوند. سپس این فقط اثر بار نابرابر سوخت است.
اما همانطور که گفتم، برای اهداف عملی، محدودیت‌های عدم تعادل سوخت در محدودیت‌های عملیاتی هواپیما، نیاز به ماندن در حداکثر عرضی C از حدود G را به همراه دارد و نیازی به محاسبه آن نیست.
تصویر

ارسال پست