Физика полета для рулона [закрыто]

Я работаю над любимым проектом, чтобы написать игру с физикой полета. Это будет не симулятор, а намного проще.

Что я сделал до сих пор

Я создал крылатые компоненты, которые генерируют подъемную силу и сопротивление, используя базовые формулы, которые я нашел в Интернете. Я извиняюсь, если некоторая информация об отладке не является стандартной терминологией.

Базовая физика

Зеленые стрелки на изображении показывают начальную приложенную силу и величину. Желтые линии — относительный расход воздуха.

Что я не могу заставить работать и понять

Сначала все компоненты использовали одну и ту же скорость движения вперед, рассчитанную по ЦТ. Простой способ узнать, с какой скоростью двигался самолет. Самолет летел прямо при "броске" горизонтально и если будет самокорректироваться при броске с небольшим углом крена.

введите описание изображения здесь

Проблема начинается , когда каждый компонент начинает рассчитывать свою индивидуальную скорость движения вперед. Даже с приложенным к крыльям поперечным углом самолет будет все больше и больше крениться влево.

введите описание изображения здесь

Вы можете видеть, что левое крыло имеет немного более высокий угол атаки из-за двугранного угла. НО у него меньшая скорость, чем у правого крыла, потому что самолет рыскает (я думаю). Эта более низкая скорость заставляет правое крыло создавать большую подъемную силу, и самолет больше кренится влево. Чем больше он кренится влево, тем больше ускоряется правое крыло, создавая еще большую подъемную силу.

Я устал увеличивать руль направления, но это совсем не помогло. Снятие руля направления приводит к тому, что самолет перегибается, а затем тоже кренится влево.

Может ли кто-нибудь объяснить, что должно произойти, когда самолет катится. Судя по тому, что я вижу, самолет кренится влево, слегка кренится. Правое крыло «качается» вперед быстрее, чем левое, вызывая большую подъемную силу.....

Не совсем ясно, пытаетесь ли вы смоделировать преднамеренный крен по команде пилота - например, полный крен элеронов? - или как самолет реагирует, если небольшая турбулентность приводит его к нежелательному крену, который пилот не предпринимает для исправления. В последнем случае вы пытаетесь смоделировать не совсем «бросок» — я пытаюсь придумать более четкую терминологию —
Прошу прощения, я понимаю, что вы имеете в виду. На данном этапе это вообще без участия пилота. По сути, это модель самолета, которая в тот момент была не полностью выровнена. На самолет не действует турбулентность или какие-либо другие силы, кроме подъемной силы, гравитации и сопротивления. Представьте себе один из тех самолетов из бальзы, состоящих из двух частей, где вы вставляете крыло в прорезь в корпусе. Вы бросаете его, но крылья находятся под углом 45 футов. Самолет начинает выравниваться сразу после того, как вы его запустили. Мой вопрос в том, почему он выравнивается, я не вижу этого в моей модели, так как внешнее крыло создает большую подъемную силу.
Проблема, с которой я столкнулся, известна как спиральная устойчивость, и кажется, что площадь поперечного сечения и поверхности руля направления играют самые большие крены. rc-soar.com/tech/spiral.htm

Ответы (2)

Типичный самолет не стабилен по крену . Внешнее крыло летит немного быстрее, что действительно заставляет его создавать немного большую подъемную силу, что, в свою очередь, заставляет его крениться в повороте, затягивая его и, если его не исправить, заканчивая пикированием по спирали .

В скоординированном развороте самолет даже по крену не удается сделать устойчивым. Невозможно создать возвращающую силу без бокового скольжения. Единственное, что можно предусмотреть, - это соединение рысканья и крена, в котором проскальзывание создавало момент качения в проскальзывающем повороте. На этот момент качения влияют поперечное сечение и стреловидность.

К счастью, по мере затягивания поворота, если руль направления удерживается неподвижно, возникает некоторая пробуксовка, которая может обеспечить восстанавливающую силу, уменьшающую крен. Однако это вызывает другой динамический режим, голландский перекат .

По мере увеличения крена тенденция меняется с голландского крена на спиральный режим. Если бы вы хотели избежать спирального режима, голландский крен был бы очень сильным, поэтому практичные самолеты спроектированы с умеренной связью рысканья и крена и требуют немного противоположного элерона в поворотах.

Я вижу именно то, что вы описали. Самолет в данный момент продолжает пикировать по спирали. Мой единственный полет (я летал сам) был с моделями самолетов. Я ожидал, что он будет вести себя так же. Если вы посмотрите на типичный «первый радиоуправляемый самолет», такой как Gentle Lady Gilder, у которого нет элеронов, а есть только руль направления и руль высоты, что заставляет эту модель самокорректироваться при крене? Допустим, вы агрессивно использовали руль направления, из-за чего самолет начал рыскать и крениться, и вы снова центрируете руль направления. Почему бы и этому не продолжиться по спирали?
@CharlCillie, вероятно, у него довольно сильная связь между рысканием и вращением. Тем не менее, я думаю, что это продолжится в пикировании по спирали, если вы сделаете достаточно крутой поворот и только отцентрируете руль направления, вместо того, чтобы использовать противоположный вход для завершения поворота.
"В согласованном развороте самолет даже по крену не стабилизируется. Невозможно создать восстанавливающую силу без участия бокового скольжения" - это важное утверждение для всех любителей-энтузиастов устойчивости и динамики управления. понимать.

Ваш вопрос сложно понять быстро, не говоря уже о хорошем ответе. Для начала, что именно вы делаете с двугранным? Вы понимаете, что крутящий момент крена, создаваемый двугранным углом, в любой данной ситуации полностью обусловлен боковым скольжением, и в результате боковой воздушный поток «видит» каждое крыло под другим углом атаки?

Если нет, это одна вещь, которую необходимо исправить, прежде чем вы сможете продолжить это. Если вы хотите, чтобы ваш «модельный» самолет автоматически склонялся к медленному откату обратно к уровню при отсутствии отклонения элеронов, вам придется смоделировать, как вираж, полет с разворотом включает в себя кривую траекторию полета, что означает, что есть криволинейный аспект. к относительному ветру, который имеет тенденцию заставлять вертикальный киль «чувствовать» боковой воздушный поток, который создает крутящий момент рыскания, который смещает нос к внешней стороне поворота, подвергая крыло боковому воздушному потоку. Вот так: https://www.av8n.com/how/htm/yaw.html#sec-long-tail-slip. Недостаточно вообразить, что самолет просто имеет тенденцию «падать» на нижнюю законцовку крыла всякий раз, когда он совершает крен, — на самом деле это не то, что вызывает скольжение. Все дело в изгибающемся потоке. И, конечно же, неправильно полагать, что двугранный угол (или высокое расположение крыла) вообще создаст ЛЮБУЮ тенденцию к самовыравниванию при отсутствии проскальзывания (бокового обтекания).

Так что в основном здесь происходит так много всего, что вам может понадобиться задать около десяти разных вопросов, чтобы хотя бы начать «распаковывать», как ваша компьютерная модель должна быть улучшена. Хорошим началом было бы просмотреть этот веб-сайт и уделить пристальное внимание всем разделам, касающимся устойчивости к рысканью, устойчивости к крену, боковому скольжению, контролю крена и т. д. -- https://www.av8n.com/how/

Для самолета со скромным поперечным углом вполне нормально склоняться к более крутому крену, но если вы не точно смоделируете стабилизирующие эффекты поперечного угла, как я предполагаю, это может иметь место, вы в конечном итоге перевернетесь. -оценка этой тенденции к самостоятельному увеличению угла крена.

Я бы посоветовал вам попытаться придумать более узкие, индивидуальные вопросы, которые помогут вам «раскрыть» вашу проблему еще больше.

Представьте себе, если бы вы могли за несколько дней до появления пультов дистанционного управления, когда «игрушечные» самолеты имели бы только двигатель, который поднимал бы его в воздух по медленной спирали. Без участия пилота. В двигателе кончалось топливо, и модель скользила вниз. Я ожидал, что поперечный угол будет основной причиной того, что самолет не перевернется. Я вижу, что нижнее крыло имеет больший угол атаки, и это имеет смысл. Проблема в том, что верхнее крыло имеет более высокую скорость воздушного потока, что приводит к большей подъемной силе. Вместо того, чтобы корректировать самолет, он больше его раскачивает. Я пытаюсь понять, почему реальный мир тоже не переворачивается.
Спасибо за ваш ответ и ссылки. Они для меня горшочек с золотом. Я буду работать именно над тем, что я пытаюсь выяснить, и, прочитав всю информацию, на которую вы ссылались, вернусь.
Это правда, что вы говорите о более высоком крыле, крыле вне поворота, имеющем более высокую скорость полета. Верно и то, что вы говорите о нижнем крыле, имеющем больший угол атаки из-за поперечного угла, при наличии бокового обтекания в сторону высокой законцовки крыла, но вопрос о том, что именно вызывает боковой обтекание, не является простым. один. Не совсем адекватно представлять себе, что самолет просто «падает»: в сторону низкой законцовки крыла. В любом случае, я вижу, что вы в некотором смысле находитесь на правильном пути, пытаясь критически осмыслить некоторые из этих вопросов.
Спасибо, что нашли время поделиться своими знаниями. Я собираюсь копаться и выяснять, почему я не вижу ожидаемых результатов, и поделюсь этим здесь.