Почему меняется подъемная сила при повороте при боковом ветре? Почему в ветровой системе присутствует относительный ветер?

Я начал делать некоторые симуляции с XPlane и мог наблюдать очень интересный эффект при выполнении поворотов при постоянном ветре:

Все симуляции выполняются на XPlane Cessna 172 (?) с выключенным двигателем в режиме планирования. (Я хочу смоделировать аварийный подход)

Я контролирую свой самолет, чтобы иметь постоянный угол глиссады и постоянный угол крена. Нет согласованного поворота. Когда я делаю это без ветра, я получаю идеальные круги с истинной воздушной скоростью (TAS), которая уменьшается с уменьшением высоты. У моего контроллера угла планирования не так уж много работы, чтобы поддерживать угол планирования идеально постоянным.

Однако, если я включу постоянный ветер, я могу наблюдать,

  • во-первых: мои круги меняются на трохоиды над землей
  • во-вторых: мой контроллер угла планирования должен противодействовать в зависимости от относительного курса к ветру. Когда я нахожусь в ситуации бокового ветра, когда ветер атакует внешнее (более высокое) крыло, истинная воздушная скорость уменьшается, и когда после полукруга ветер атакует внутреннее, опущенное крыло, истинная воздушная скорость должна быть увеличена, чтобы сохранить угол планирования. . В четвертях разворота при прямом встречном или попутном ветре истинная воздушная скорость одинакова. Таким образом, это приводит к синусоидальному профилю истинной воздушной скорости по отношению к фактическому курсу поворота.

Так что, в принципе, я могу себе представить, что ветер, атакующий более высокое крыло, увеличивает подъемную силу, поскольку он поднимает весь самолет снизу, а когда он атакует опущенное крыло, он толкает весь самолет вниз сверху.

Чего я действительно не понимаю, так это почему я вообще испытываю этот относительный боковой ветер? Мой самолет летит над землей трохоидами, а не по кругу, так как ветер сдувает всю ветровую раму. Но разве ветровая рама не должна быть безветренной по отношению к самолету?

Моя наивная мысль заключалась в том, что весь самолет со своей ветровой системой постоянно двигается ветром, и вычисление истинной воздушной скорости в этой ветровой системе такое же, как и в безветренном состоянии. (см., например , https://aviation.stackexchange.com/a/26332/30632 )

Где я упрощаю?

Как работает ваш контроллер угла глиссады и как вы рассчитываете угол глиссады и целевой угол глиссады?
Удержание «постоянного угла глиссады и постоянного угла крена» не использует никакой привязки к земле (кроме привязки к горизонтальной плоскости). Если ветер постоянный, разницы быть не должно; самолет будет просто двигаться по ветру. Но если вы измерите «угол глиссады» по отношению к земле и попытаетесь контролировать тангаж, чтобы удерживать его (не очень разумная идея для планирования), то вы должны увидеть самую большую разницу в сегментах вверх / вниз по ветру и никакой на боковом ветре. Что-то там не так. Что именно вы контролируете?
Я использую ссылку на данные X-Plane с именем «sim/flightmodel/position/vpath», которая описывается как «Шаг, на котором летит самолет. (vpath+alpha=theta)». Итак, я предположил, что это точно тангенс истинной воздушной скорости, деленный на скорость снижения. Однако при точном анализе моих лог-данных это снова верно только для прямого полета, а не для разворота по ветру. При повороте против ветра я снова вижу некоторые колебания в разнице vpath dataref и угла, рассчитанного по TAS и скорости снижения. Я должен исследовать это дальше.

Ответы (1)

Ветер не может «атаковать» ваше крыло, потому что нет ветра относительно вашего самолета, только относительно земли. Вы летите в неподвижном воздухе; неподвижный воздух, в котором вы летите, движется над землей.

На ваш путь по земле влияет ветер, поэтому ваш первый пункт верен. «Ветер» (в смысле погоды) — это сгусток воздуха, в котором вы летите, двигаясь относительно земли.

Во втором пункте списка, если ваша скорость меняется, это должно быть связано с изменением элементов управления, что приводит к изменению положения по тангажу или изменению настроек мощности. Я не уверен, что вы подразумеваете под «контроллером угла планирования», но обычно это пилот. Ваша скорость не может изменяться из-за ветра, так как ветра нет относительно самолета. Только ссылаясь на внешнюю систему отсчета (смотря на землю, глядя на GPS), вы можете сказать, что есть ветер.

Таким образом, если вы испытываете какой-либо боковой ветер (или любой другой ветер), это вызвано тем, что кто-то управляет летательным аппаратом (пилот или что-то в программе), ссылаясь на что-то иное, чем воздух. Этот опыт не может быть вызван постоянным ветром.

Спасибо за объяснение! Между тем, я обнаружил, что этот странный эффект был вызван использованием "sim/flightmodel/position/vpath", который описывается как "Шаг, на котором летит самолет. (vpath+alpha=theta)" в X-Plane. Очевидно, что этот vpath описан неправильно, но он представляет собой угол, являющийся результатом отношения скорости самолета к земле к земле и скорости снижения. При изменении моего контроллера для управления углом, полученным в результате деления TAS на скорость снижения, и сохранения этого постоянного значения этот эффект не возникает, что полностью соответствует вашему объяснению.
Почему меняется подъемная сила при повороте при боковом ветре? Почему в ветровой системе присутствует относительный ветер?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v