چرخش قایق (توپ باید در سمت خارجی پیچ باشد)
مسیرهای افقی مستقیم (توپ باید در مرکز قرار گیرد)
مسیر مستقیم با زاویه کرانه (توپ باید در سمت پایین باشد)
یک رول ساده
این چه تفاوتی با شرایط پرواز دارد؟ با توجه به آنچه که توپ در واقع اندازه می گیرد، چه چیزی باعث می شود از آن به عنوان نشانگر لغزش جانبی استفاده شود؟
سوال جایزه: اگر من یک هواپیمای بلند (مثلاً یک AN-225) بگیرم و یک توپ را در چندین مکان از هواپیما قرار دهم، آیا همه این نشانگرها در یک چرخش ناهماهنگ با هم هماهنگ می شوند؟
توپ به نیروی بدن (یا شتاب) واکنش نشان می دهد، دقیقاً با همان اصل کار مانند سطح حباب. در قاب هواپیما، نیرو به صورت زیر بیان می شود:
$Y+mg\cos{\theta}\sin{\phi}=m(\dot{v}+ru-pw)$
جایی که Y تمام نیروهای جانبی خارجی منهای مؤلفه گرانشی، m جرم هواپیما، g
شتاب گرانشی است، θ زاویه گام، ϕ است
زاویه رول،$\begin{bmatrix}u & v & w\end{bmatrix}^T$ است
سرعت اینرسی در قاب هواپیما،$\begin{bmatrix}p & q & r\end{bmatrix}^T$ است
سرعت زاویه ای در قاب خودرو است.
اول، مانند هر شتاب سنج، توپ به گرانش واکنش نشان نمی دهد. دوم، و این یک اولویت در حسابداری است، شما می توانید شتاب سنج (یا توپ) را فقط به نیروهای خارجی (یعنی Y) واکنش نشان دهد.
یا فقط به نیروهای اینرسی منهای گرانش (یعنی سمت راست معادله منهای مولفه گرانشی) واکنش نشان می دهند.
در حال پرواز، تنها چیزی که می تواند به Y کمک کند
نیروهای آیرودینامیکی است. بزرگترین منبع نیروی جانبی در هوا چیست؟ لبه کناری. در آنجا شما رابطه بین اندازه گیری توپ و اندازه گیری زاویه لغزش را دارید. اگر قانع نیستید، بخش‌های فرعی زیر را بخوانید.
برای رانش متقارن و بدنه هواپیما، تنها منابع گشتاور انحرافی از آیرودینامیک ناشی می‌شود، و بزرگترین عوامل لغزش کناری و سکان هستند (آیلرون‌ها و اسپویلرها نیز به دلیل کشش دیفرانسیل کمک می‌کنند، اما اثرات حتی کوچک‌تر هستند).
رانش نامتقارن در مورد یک موتور غیرفعال (OEI)، باید بر لحظه انحراف ناشی از عدم تقارن رانش از طریق سکان غلبه کنیم.
برای سطح بال، نیروی جانبی از سکان وجود دارد که باید جبران شود. این را می توان با ایجاد لغزش بیشتر در موتور زنده (که به معنای انحراف سکان بیشتر از غلبه بر لحظه انحراف رانش است) انجام می شود. در حالت ثابت، نیروی جانبی خالص صفر است، توپ در مرکز قرار دارد، اما لغزش کناری غیر صفر ثابت وجود دارد.
اگر به بالها اجازه دهیم به سمت موتور زنده حرکت کنند، بخشی از گرانش می تواند برای جبران نیروی جانبی سکان استفاده شود، به این معنی که نیروی جانبی ناشی از لغزش جانبی کمتری برای حفظ حالت پایدار مورد نیاز است (بنابراین سکان کمتری مورد نیاز است). با این حال، از آنجایی که نیروی جانبی کل منهای گرانش (Y
غیر صفر است، توپ به سمت موتور زنده کج می شود.
در هر صورت، با عدم تقارن رانش، رابطه بین لغزش کناری و نیروی جانبی "شکسته می شود".
در زمین، هر نقطه تماس با زمین، منابع اضافی را برای Y فراهم می کند
. به همین دلیل است که کج کردن سطح حباب با دست باعث می شود که سطح حباب را اندازه نگیرد: این به این معنی نیست که سطح به گرانش پاسخ می دهد، بلکه به نیروهای عادی اعمال شده توسط دست شما پاسخ می دهد.
برای یک هواپیما، منبع آشکارا از تماس ارابه فرود می آید. در تاکسی های پر سرعت روی باند فرودگاه مستقیم، با باد مخالف، لغزش جانبی نیروی جانبی آیرودینامیکی ایجاد می کند. ارابه فرود در برابر حرکت جانبی از طریق نیروی طرف مقابل مقاومت می کند (با این حال، برای مقاومت در برابر انحراف باید چرخ دماغه یا سکان را منحرف کنید). در حالت ثابت، رشته انحراف لغزش کناری را اندازه گیری می کند، اما نیروی جانبی خالص صفر است، بنابراین توپ چیزی را اندازه نمی گیرد.
وقتی یک باند دایره ای شکل باشد اوضاع فرق می کند. از آنجایی که هواپیما نیاز به ردیابی انحنا دارد، نیروهای جانبی ترکیبی باید نیروهای مرکزگرا را برای حفظ انحنای مسیر فراهم کنند. بنابراین، توپ به نیروی گریز از مرکز معادل واکنش نشان می دهد.
. موقعیت سنسورتا اینجا، ما فرض می‌کردیم که توپ دقیقاً در CG هواپیما قرار گرفته است. اگر سنسور آفست باشد، به نرخ های زاویه ای نیز واکنش نشان می دهد. به همین دلیل است که هواپیماهای بزرگ باید اندازه گیری سنسور را در موقعیت CG فرضی کالیبره کنند.
برای پاسخ به آخرین سوال شما، مگر اینکه هواپیما حرکت خطی را ردیابی کند، قرار دادن سنسور در مکان‌های مختلف خوانش‌های متفاوتی را به شما می‌دهد.
وقتی شیب‌سنج‌هایی را می‌بینید که در مکان‌های مختلف قرار داده شده‌اند، برای اندازه‌گیری سطح روی زمین برای اندازه‌گیری سوخت و مرکز ثقل یا سایر اهداف تسطیح است.
مورد روی صفحه ابزار برای اندازه‌گیری لغزش‌ها در پرواز کار می‌کند، زیرا هنگام لغزش شما در حال حرکت در یک قوس یا چرخش به یک درجه یا درجه دیگر هستید، زیرا بدنه ارائه‌شده به طرف، نیروی جانبی ایجاد می‌کند، به علاوه خط رانش نیز جبران می‌شود. نیروی جانبی ایجاد می کند. به عبارت دیگر، توپ به شما می گوید که در یک پیچ صاف هستید، به عبارت دیگر، مثل اینکه در یک ماشین در حال پیچیدن به یک پیچ هستید. اگر در حین لغزش حرکت جانبی رخ نمی داد و شتاب دیگری وجود نداشت، توپ در وسط می نشست.
به عنوان مثال، شما می توانید این را هنگامی که آموزش خرابی موتور را در یک پیستون دوقلو انجام می دهید مشاهده کنید. وقتی تک موتور هستید، ورودی سکان دارید تا انحراف ناشی از خط رانش افست موتور زنده را متوقف کنید. نیروی جانبی سکان، خط رانش موتور از مستقیم به جلو تا زاویه چند درجه در جهت نیروی سمت سکان است. شما در نهایت به سمت موتور خاموش پرواز می کنید، شرایط بسیار کشنده ای است زیرا جریان هوا با بدنه هماهنگ نیست، اما در واقع مانند تغییر جهت نمی چرخید، و توپ در وسط می نشیند،
برای رفع آن، بال را در موتور زنده، حدود 5 درجه از لبه پایین می آورید. این باعث ایجاد یک جزء لغزش جانبی می شود که جزء رانش جانبی سکان را جبران می کند. شما خود را در شرایط عجیبی می‌بینید: شما 5 درجه به سمت چپ کشیده شده‌اید، اما مستقیماً در هوا پرواز می‌کنید، در حالی که توپ لغزنده به سمت کرانه حدود نیم تا یک عرض توپ منحرف شده است. در مرکز ویال نیست، اما تا آنجا که نشان دهنده عدم شتاب جانبی است، "مرکز" است، یعنی به سمت پایین در مرکز زمین است.
یکی از مزیت‌های بزرگ سیم‌های انحرافی روی شیشه جلو، همانطور که در هلیکوپترها، گلایدرها و جت‌ها استفاده می‌شود (و واقعاً می‌تواند در هر هواپیمای بدون موتور در دماغه استفاده شود)، این است که آنها مستقیماً لغزش واقعی را نشان می‌دهند و به شتاب جانبی وابسته نیستند. . در سناریوی چند موتوره ای که در بالا توضیح دادم، توپ بدون هیچ گونه بانکی در موتور زنده قرار می گیرد، اما رشته انحراف نشان می دهد که در واقع چه اتفاقی می افتد و برای نشان دادن پرواز در حال چرخش، آفست می شود. سپس هنگامی که 5 درجه را در موتور زنده قرار می دهید، توپ جابجا می شود اما رشته انحراف مستقیم خواهد بود.
