دینامیک پرواز (هواپیما با بال ثابت)

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami رهام حسامی

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: 2132

سپاس: 3824

جنسیت:

تماس:

دینامیک پرواز (هواپیما با بال ثابت)

پست توسط rohamjpl »

دینامیک پرواز علم جهت گیری و کنترل وسایل نقلیه هوایی در سه بعدی است. سه پارامتر حیاتی دینامیک پرواز، زوایای چرخش در سه بعدی در اطراف مرکز ثقل وسیله نقلیه (cg) است که به نام‌های گام، رول و انحراف شناخته می‌شوند.
سیستم های کنترل جهت خودرو را در مورد cg تنظیم می کنند. یک سیستم کنترل شامل سطوح کنترلی است که با انحراف، یک لحظه (یا زوج از ایلرون) در مورد cg ایجاد می کند که هواپیما را در گام، چرخش و انحراف می چرخاند. به عنوان مثال، یک لحظه شیب از نیرویی ناشی می شود که در یک فاصله به جلو یا عقب از cg اعمال می شود، که باعث می شود هواپیما به سمت بالا یا پایین بیاید.
رول، پیچ و انحراف به چرخش در محورهای مربوطه اشاره دارد که از حالت تعادل پرواز ثابت شروع می شود. زاویه رول تعادل به عنوان سطح بال یا زاویه کرانه صفر شناخته می شود.
متداول ترین قرارداد هوانوردی، رول را به عنوان عمل کردن حول محور طولی، مثبت با بال سمت راست (راست) به سمت پایین تعریف می کند. انحراف در مورد محور عمودی بدن، مثبت با بینی به سمت راست است. گام حول محوری عمود بر صفحه طولی تقارن، دماغه مثبت به سمت بالا است
یک هواپیمای بال ثابت با افزایش یا کاهش زاویه حمله (AOA)، بالابر ایجاد شده توسط بالها را در هنگام بالا یا پایین بردن دماغه افزایش یا کاهش می دهد. زاویه رول در هواپیمای با بال ثابت به نام زاویه بانکی نیز شناخته می شود که معمولاً برای تغییر جهت افقی پرواز "بانک" می شود. یک هواپیما از دماغه تا دم به منظور کاهش پسا کار می کند و به همین دلیل می توان زاویه لغزش کناری را نزدیک به صفر نگه داشت، اگرچه ممکن است هواپیما عمداً به منظور افزایش سرعت کشش و فرود در هنگام فرود، لغزش شود تا هواپیما در مسیر حرکت هواپیما در همان مسیر حرکت باند فرودگاه در حین تقاطع حرکت کند. فرود باد و در حین پرواز با قدرت نامتقارن.
پایداری توانایی هواپیما برای حفظ/بازگشت به مسیر پرواز اولیه است. به هواپیما اجازه می دهد تا شرایط پروازی یکنواخت را حفظ کند، از اختلالات بازیابی کند و بار کاری خلبان را به حداقل برساندسه پارامتر حیاتی دینامیک پرواز، زوایای چرخش در سه بعد در اطراف مرکز ثقل وسیله نقلیه (cg) است که به نام های گام، رول و انحراف شناخته می شوند.پایداری دینامیکی, به واکنش هواپیما نسبت به بر هم خوردن تعادل پس از طی یک دوره زمانی مشخص گفته میشود. پایداری دینامیکی هم نیز به 3 دسته مثبت، خنثی و منفی تقسیم میگردد. هر هواپیمایی که پایداری دینامیکی داشته باشد، ملزم به داشتن پایداری استاتیکی میباشد. پایداری به طور کلی حول 3 محور تعریف میگردد.
محور عمودی (yaw)
مبدأ محور yaw در مرکز ثقل است و جهت آن به طرف پایین هواپیما، عمود بر بالها و عمود بر خط مرجع بدنه است. حرکت حول این محور، yaw نامیده می‌شود. یک چرخش yaw مثبت دماغه هواپیما را به سمت راست حرکت می‌دهد سکان کنترل‌گر اصلی yaw می‌باشد.
اصطلاح yaw در ابتدا در کشتیرانی به کار می‌رفت و به چرخش یک کشتی ناپایدار حول محور عمودی خود، اشاره داشت. ریشه این کلمه نامشخص است.
محور عرضی (pitch)
مبدأ محور pitch (محور عرضی یا جانبی) آن در مرکز ثقل است و جهت آن به سمت راست، موازی با حطی است که از نوک یک بال به نوک بال دیگر کشیده شده‌است. حرکت حول این محور pitch خوانده می‌شود. حرکت pitch مثبت دماغه هواپیما را بالا می‌برد و دم را پایین می‌آورد. بالابرنده‌ها کنترل‌گر اصلی pitch هستند.
محور طولی (roll)
مبدأ محور roll (یا محور طولی) در مرکز ثقل است و جهت آن به موازات خط مرجع بدنه به سمت جلو می‌باشد. حرکت حول این محور roll نامیده می‌شود. جابجایی زاویه ای در حول این محور bank نامیده می‌شود. یک حرکت roll مثبت بال چپ را بالا می‌برد و بال راست را پایین می‌آورد. خلبان با افزایش نیروی برآر در یک بال و کاهش آن در بال دیگر غلت زدن را انجام می‌دهد و زاویهٔ bank را تغییر می‌دهد. شهپرها کنترل‌گر اصلی bank هستند. سکان نیز روی bank تأثیر دارد
رابطه با سایر سیستم‌های
?عوامل متعددی باعث ایجاد هریک از پایداری ها حول 3 محور اصلی میگردند که عبارتند از توزیع وزن هواپیما، طراحی قسمت های مختلف بدنه هواپیما و غیره که در پست بعدی به طور کامل و یک به یک توضیح میدم
سه محور چرخش
گلایدر حول سه محور چرخش مانور می دهد: انحراف (عمودی)، جانبی و طولی. آنها حول یک نقطه مرکزی در گلایدر به نام CG می چرخند. این نقطه مرکز وزن کل گلایدر است و با بارگیری گلایدر تغییر می کند.
انحراف حرکت حول محور عمودی است که می تواند با یک خط مستقیم خیالی که به صورت عمودی از طریق CG کشیده شده است، نمایش داده شود. حرکت سکان به چپ یا راست باعث می شود که گلایدر بینی را به چپ یا راست منحرف کند. حرکت هواکش ها به چپ یا راست به سمت ساحل، گلایدر را حول محور طولی حرکت می دهد. اگر خطی در مرکز بدنه از دماغه تا دم کشیده شود، این محور ظاهر می شود. عقب کشیدن چوب یا هل دادن آن به جلو، بالا بردن یا پایین آوردن بینی، گام گلایدر یا حرکت آن را در اطراف محور جانبی کنترل می کند. اگر خطی از یک طرف بدنه به طرف دیگر از طریق CG کشیده شود، محور جانبی قابل مشاهده است. [شکل 3-20]
ثبات
یک گلایدر زمانی در حالت تعادل است که تمام نیروهایش در تعادل باشند. پایداری به عنوان توانایی گلایدر برای حفظ وضعیت پرواز یکنواخت و بازگشت به آن شرایط پس از ایجاد اختلال تعریف می شود. غالباً در طول پرواز، گلایدرها با اختلالات زمین در حال تغییر تعادل مواجه می شوند. اینها می توانند به شکل رگبارهای عمودی، تغییر ناگهانی در CG یا انحراف کنترل ها توسط خلبان رخ دهند. به عنوان مثال، یک گلایدر پایدار پس از برخورد با نیرویی که باعث بالا آمدن دماغه می شود، تمایل به بازگشت به حالت تعادل را نشان می دهد.
نحوه پرواز با هواپیما سواد پرواز توصیه می شود
کتاب راهنمای نحوه پرواز با هواپیما راد ماچادو – اصول اولیه پرواز با هر هواپیما را بیاموزید. آموزش پرواز را آسان تر، کم هزینه تر و لذت بخش تر کنید. بر تمام مانورهای چک‌راید مسلط شوید. فلسفه «چماق و سکان» پرواز را بیاموزید. از توقف یا چرخش تصادفی هواپیما جلوگیری کنید. به سرعت و با لذت هواپیما را فرود بیاورید.
پایداری استاتیک و پایداری دینامیکی دو نوع پایداری هستند که گلایدر در پرواز نشان می دهد. پایداری استاتیکی تمایل اولیه برای بازگشت به حالت تعادل در صورت اختلال از آن حالت است. سه نوع پایداری استاتیکی مثبت، منفی و خنثی هستند. هنگامی که یک گلایدر پایداری استاتیکی مثبت را نشان می دهد، تمایل به بازگشت به تعادل دارد. گلایدری که پایداری استاتیکی منفی را نشان می دهد تمایل به افزایش جابجایی خود را نشان می دهد. گلایدرهایی که پایداری استاتیکی خنثی را نشان می دهند، نه تمایلی به بازگشت به تعادل دارند و نه تمایلی به ادامه جابجایی.
پایداری دینامیکی حرکت گلایدر و زمان مورد نیاز برای پاسخ به پایداری ایستا را توصیف می کند. به عبارت دیگر، پایداری دینامیکی روشی را توصیف می کند که در آن گلایدر هنگام پاسخ به پایداری ایستا نوسان می کند. گلایدری که پایداری دینامیکی و استاتیکی مثبت را نشان می دهد با گذشت زمان از نوسانات خود می کاهد. یک گلایدر که پایداری دینامیکی منفی را نشان می دهد، وضعیت مخالف است. نوسانات آن با گذشت زمان به دنبال جابجایی دامنه افزایش می یابد. گلایدری که پایداری دینامیکی خنثی را نشان می دهد، نوساناتی را تجربه می کند که بدون افزایش یا کاهش در طول زمان در همان دامنه باقی می مانند.
پایداری استاتیکی و دینامیکی هر دو به ویژه برای کنترل گام در محور جانبی مهم هستند. اندازه گیری پایداری در این محور به عنوان پایداری طولی شناخته می شود. گلایدرها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که کمی دماغه سنگین داشته باشند تا پایداری طولی آنها بهبود یابد. این باعث می شود که گلایدر در طول پرواز عادی به سمت پایین بینی گرایش پیدا کند. تثبیت کننده افقی روی دم روی AOA کمی منفی نصب شده است تا این تمایل را جبران کند. هنگامی که یک گلایدر با ثبات دینامیکی نوسان می کند، دامنه نوسانات باید در هر چرخه کاهش یابد و در نهایت به سرعتی برسد که در آن نیروی رو به پایین روی دم دقیقاً تمایل به شیرجه را خنثی کند.
تنظیم تریم به حفظ نگرش زمین مطلوب کمک می کند. یک گلایدر با پایداری طولی استاتیکی و دینامیکی مثبت، زمانی که نیرویی که آن را جابجا کرده از بین می‌رود، تمایل دارد به وضعیت زمین کوتاه‌شده بازگردد. اگر گلایدر ثبات منفی را نشان دهد، نوسانات در طول زمان افزایش می یابد. در صورت عدم تصحیح، پایداری منفی می تواند بارهای بیش از محدودیت های طراحی گلایدر را ایجاد کند.
عامل دیگری که برای پایداری طولی یک گلایدر حیاتی است، بارگذاری آن در رابطه با CG است. CG گلایدر نقطه ای است که کل نیروی گرانش در نظر گرفته می شود. هنگامی که گلایدر به طور نامناسب بارگیری می شود به طوری که از حد CG عقب فراتر می رود، پایداری طولی را از دست می دهد. به عنوان سرعت هوایی د
چین می خورد، بینی گلایدر بالا می رود. برای بازیابی، ورودی های کنترلی باید اعمال شوند تا بینی را مجبور به پایین آوردن برای بازگشت به حالت پروازی هموار کند. این امکان وجود دارد که گلایدر بتواند آنقدر عقب تر از حد مجاز بارگذاری شود که ورودی های کنترلی برای جلوگیری از بالا آمدن دماغه کافی نباشد. اگر اینطور بود، گلایدر می توانست وارد چرخشی شود که بهبودی از آن غیرممکن بود. بارگیری یک گلایدر با CG خیلی به جلو نیز خطرناک است. در موارد شدید، گلایدر ممکن است کنترل کافی برای بالا نگه داشتن دماغه در هنگام نزدیک شدن به فرود نداشته باشد. به این دلایل، مهم است که قبل از هر پرواز مطمئن شوید که گلایدر در محدوده وزن و تعادل قرار دارد. بارگذاری مناسب یک گلایدر و اهمیت CG بیشتر در فصل 5، محدودیت های عملکرد مورد بحث قرار گرفته است.
بال بال زدن
یکی دیگر از عواملی که می تواند بر توانایی کنترل گلایدر تأثیر بگذارد فلاتر است. فلاتر زمانی اتفاق می افتد که ارتعاشات سریع از طریق سطوح کنترلی در حالی که گلایدر با سرعت بالا حرکت می کند، ایجاد می شود. شل بودن سطوح کنترلی می تواند منجر به بال زدن در حین پرواز با حداکثر سرعت شود. عامل دیگری که می تواند سرعت هوایی را که در آن فلاتر می تواند رخ دهد کاهش دهد، اختلال در تعادل سطوح کنترل است. اگر لرزش در سطوح کنترل احساس شد، سرعت هوا را کاهش دهید.
پایداری جانبی
نوع دیگری از پایداری که تمایل گلایدر را برای بازگشت به پرواز در سطح بال پس از جابجایی توصیف می کند، پایداری جانبی است. هنگامی که یک گلایدر به داخل یک بانک غلت می خورد، تمایل به لغزش در جهت بانک دارد. به عنوان مثال، در اثر وزش باد، بال گلایدر بلند می شود و گلایدر شروع به غلتیدن می کند. زاویه حمله به بال رو به پایین افزایش می یابد زیرا بال به سمت پایین حرکت می کند و اکنون هوا از کنار آن به سمت بالا حرکت می کند. این باعث می شود که لیفت در این بال افزایش یابد. در بال رو به بالا، برعکس در حال وقوع است. زاویه حمله کاهش می یابد زیرا بال به سمت بالا حرکت می کند و هوا از کنار آن به سمت پایین حرکت می کند. بنابراین بالابر روی این بال کاهش می یابد. این یک ضد گشتاور تولید می کند که حرکت غلتشی را کاهش می دهد، اما گلایدر را به سطح بال باز نمی گرداند زیرا با توقف گلایدر اثر متوقف می شود. برای به دست آوردن ثبات جانبی، دو وجهی در بال ها طراحی می شود.
دو وجهی زاویه رو به بالا بالها از یک محور افقی (نمای جلو/عقب) هواپیما است. هنگامی که یک گلایدر در امتداد پرواز می کند و با تلاطم مواجه می شود، دو وجهی با ایجاد برافراشته بیشتر برای بال پایینی و کاهش بالابر روی بال برجسته، ثبات جانبی مثبتی را ایجاد می کند. با پایین آمدن یک بال، به عمود بر سطح و سطح نزدیکتر می شود. از آنجا که به تراز و عمود بر نیروی وزنه نزدیکتر است، بالابر تولید شده مستقیماً با نیروی وزنه مخالف است. این باید فوراً با بال بالاتر و اکنون متحرک تر که به نیروی وزن اشاره دارد مقایسه شود. برآمدگی بال بالاتر نسبت به نیروی وزن اکنون به دلیل زاویه برداری کمتر است. این عدم تعادل بالابر باعث می شود که بال پایین با پایین آمدن بال پایین تر تا زمانی که بالابر یکسان شود، بالا بیاید و در نتیجه پرواز همسطح می شود.
محور طولی هواپیما کم و بیش یک خط مستقیم از طریق مخروط دماغه هواپیما یا هاب پایه هواپیما و نقطه انتهایی بدنه است (مرکز ثقل هواپیما معمولاً در امتداد یا کمی بالاتر/زیر این خط نیز قرار دارد). این محوری است که هواپیما به دور آن می چرخد ​​و توسط هواپیماها کنترل می شود. محور جانبی موازی با بال ها است و از مرکز ثقل هواپیما می گذرد. این محوری است که هواپیما در اطراف آن قرار می گیرد که توسط آسانسورها کنترل می شود. در نهایت، محور عمودی "عادی" (عمود در تمام جهات به) صفحه هندسی است که توسط محورهای طولی و جانبی، موازی با بردار بالابر اولیه هواپیما و (در پرواز در سطح) بردار وزن آن تشکیل شده است. این محوری است که هواپیما به دور آن می چرخد ​​و توسط سکان کنترل می شود.
چرخش حول هر یک از محورها وظیفه یک مجموعه متصل از سطوح کنترلی است که در بالا ذکر شد. پایداری در همان محور، که تقریباً به این صورت تعریف می‌شود که آن خطی که از هواپیمای شما می‌گذرد و در یک جهت قرار می‌گیرد، وظیفه دو سطح دیگر در هماهنگی است، اما در درجه اول آن چیزی است که نقاط انتهایی آن محور را به بالا یا پایین حرکت می‌دهد. هواپیما. بنابراین، آسانسورها چرخش جانبی را برای دستیابی به پایداری طولی و بالعکس برای ایلرون ها فراهم می کنند.
برای محور عمودی کمی متفاوت است، زیرا اگر هواپیمای شما هم از نظر طولی و هم از جهت جانبی پایدار است، همچنین "از لحاظ عمودی پایدار" است، با این حال هواپیما از نظر طولی و جانبی پایدار است، اما کاملاً خارج از کنترل است، در یک "چرخش صاف". بنابراین پایداری در محور عمودی ثانویه به "پایداری جهتی" است که محور طولی را در جهت خاصی در امتداد صفحه هندسی تشکیل شده توسط محورهای جانبی و طولی نگه می دارد. در این حالت سکان هم انحراف را کنترل می کند و هم ثبات جهت را فراهم می کند.
علاوه بر سطوح کنترلی، وزن و به خصوص مرکز ثقل هواپیما در پایداری مهم است. در حالت ایده‌آل، بیشتر هواپیماهای کوچک در پرواز همسطح، زمانی که CG هواپیما دقیقاً روی خط مرکزی هواپیما (بین نوک دماغه و نوک دم) و کمی جلوتر از مرکز بالابر هواپیما قرار دارد، پایدارتر هستند. بستگی به زاویه حمله بال دارد اما معمولاً به ضخیم ترین نقطه در مقطع بال نزدیک است). در این پیکربندی، در حالی که هواپیما به طور معمول به سمت جلو حرکت می کند، از جریان بال ها بر روی بالای تثبیت کننده افقی، سطح دماغه را حفظ می کند. در استال، پیکربندی خفیف دماغه همراه با تثبیت کننده های عقب باعث می شود دماغه به آرامی به سمت پایین حرکت کند و جریان هوای عادی را بازیابی کند و به خلبان اجازه بهبودی بدهد.
اگر CG خیلی جلوتر باشد، خلبان باید برای حفظ سطح بینی، گام به سمت بالا یا تریم را اعمال کند. این امر میزان سفری را که برای انجام آن در دسترس خواهد بود کاهش می‌دهد و در غرفه، هواپیما به شدت پایین می‌آید و ممکن است آسانسور نیروی کافی برای خروج خلبان از شیرجه را نداشته باشد.
اگر CG خیلی دور باشد، هواپیما می خواهد دائماً دماغه خود را بالا ببرد و خلبان باید از آسانسور یا تریم رو به پایین استفاده کند. در یک غرفه، یک هواپیما با CG عقب به سمت پایین نمی رود و خلبان قادر به بازگرداندن جریان هوای عادی روی بال ها نمی شود. این امر به ویژه در یک غرفه ناهماهنگ با نام اسپین خطرناک است. مرکز ثقل عقب در ترکیب با رانش به جلو موتور هواپیما را در چرخش "تثبیت" می کند و بازیابی را غیرممکن می کند.
اگر CG از خط مرکزی هواپیما خارج شود، هواپیما تمایل دارد به سمت سنگین تر خود بچرخد. این با ایلرون یا تریم بادی جبران می‌شود، و برای اکثر پروازهای روزمره راحت‌ترین راه برای جبران است، اما می‌تواند باعث رفتار غلتشی ناآشنا و تمایل به پایین رفتن شود، که خلبان باید از آن آگاه باشد و آن را اصلاح کند.
پایداری جانبی، پایداری غلتشی است: تمایل هواپیما برای کاهش غلتش و بازگشت به حالت عمودی، مگر اینکه به طور مداوم در موقعیت خود به عنوان مثال حفظ شود. هواکش ها (این معمولاً جزئی است.)
پایدری طولی، پایداری زمین است: تمایل هواپیما برای کاهش شیب خود و بازگشت به یک موقعیت تراز (حداقل نسبت به جهتی که در حال حرکت است) مگر اینکه با مواردی مانند مقابله شود. آسانسورها
پایداری جهت (همچنین به عنوان پایداری عمودی شناخته می شود) پایداری انحرافی است: تمایل هواپیما برای کاهش انحراف خود و بازگشت به موقعیت مستقیم (حداقل نسبت به جهتی که در حال حرکت است) مگر اینکه به عنوان مثال با آن مقابله شود. سکان
همه اینها برای اجتناب از نیاز به انجام مداوم تنظیمات کوچک و دقیق برای همه کنترل ها ضروری است.hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضاتصویر
smile260 smile016 :?:
تصویر

ارسال پست