Почему стационарное ненулевое рыскание и/или скорость крена тела вызывают боковую силу?

В ответе на ASE говорится

  • Наличие стационарного ненулевого рыскания и скорости крена индуцирует боковую силу ( С у п и С у р ).

Каково нематематическое объяснение того, почему это так?

Правильно ли будет сказать, что компоненты боковой силы, описанные выше, существовали бы, даже если бы тело каким-то образом двигалось по той же траектории и испытывало те же скорости вращения по рысканию и крену в вакууме? То есть, что они не являются прямым следствием аэродинамических эффектов?

Кроме того, зависят ли компоненты боковой силы, создаваемые ненулевым рысканьем и/или скоростью крена тела, от того, в каком физическом месте на самолете мы измеряем боковую силу, т.е. от того, где именно находится шарик скольжения (уклономер)? Если да, может ли быть место, где измеренная боковая сила, возникающая в результате рыскания и/или скорости крена, равна нулю, даже если самолет рыскает и/или катится?

Ответы (1)

Допустим, у нас есть тонкая, прямая и жесткая палка, движущаяся по двумерной круговой траектории. Мы прикрепим нашу опорную рамку к ЦТ клюшки, выровняв ее естественной передней частью. Если он имеет скорость движения вперед ты а круговая траектория имеет радиус кривизны р , то у него есть скорость рыскания, ψ ˙ "=" ты / р , все из которых выражаются в указанной системе отсчета.

палка

В точках впереди или позади ЦТ разные части джойстика будут испытывать разные боковые скорости из-за скорости рыскания при измерении с использованием нашей системы отсчета: ты ( Икс ) "=" ψ ˙ Икс . Интуиция подсказывает, что палка вращается, поэтому верх и низ будут испытывать наибольшую скорость, а центр не будет иметь никакой.

Если вы прикрепите плавник рядом с ручкой, то он будет испытывать боковую воздушную скорость, эффективно придавая ему аэродинамический угол падения. В результате возникнут аэродинамические силы и моменты просто от движения вращения.

С точки зрения анализа мы обычно не пересчитываем эффекты на каждой поверхности из-за локальных изменений скорости. Вместо этого производные устойчивости измеряются по оси тела (ну, обычно по оси устойчивости, но легко преобразуются в ось тела). Таким образом, мы можем легко объединить сумму аэродинамических эффектов отдельных частей в единую производную по скорости вращения вокруг этой оси.

В исходном ответе, приведенном в моем вопросе, также упоминается демпфирование рыскания, которое, как мне кажется, связано с аэродинамическим крутящим моментом, связанным с аэродинамической боковой силой, создаваемой определенными частями самолета, такими как киль, имеющим боковую скорость относительно направления траектория полета. Но я до сих пор не понимаю, как постоянная (в отличие от увеличения или уменьшения) скорость рыскания автоматически создает боковую силу. Я отредактирую вопрос, который, возможно, поможет немного лучше выразить источник моего замешательства.
@quietflyer Конечно, в вакууме не было бы аэродинамических сил/моментов.
Я просто не понял, были ли компоненты неотъемлемым аспектом скорости вращения и траектории или чем-то, специально созданным аэродинамическими последствиями, вытекающими из скорости вращения / траектории. И до сих пор не понимаю, в чем дело, наверное.
@quietflyer Это все аэродинамическое из-за изменения местного воздушного потока от вращения. Постоянная скорость вращения, как уже упоминалось, вызывает разные скорости в разных частях тела относительно воздуха.
@JZYL.Выше пояснение с палкой, причина, по которой автомобиль, в свою очередь, чувствует боковой ветер, идущий снаружи, или причина в том, что автомобиль имеет некоторый угол рыскания, который вызывает боковой ветер? Это две причины («палка» и угол рыскания) одинаковые или разные явления ?
@Noah Car отличается тем, что угол увода определяется относительным поворотом передних и задних колес. В зависимости от ЦТ и компоновки общее скольжение автомобиля может быть неблагоприятным или обратным.
@JZYL, если поставить индикаторы ветра на палку на картинке, спереди, сзади и в центре, все 3 индикатора будут указывать перпендикулярно их радиусу кривизны?
@Noah Вы имеете в виду их соответствующий локальный радиус кривизны? Да, но ваша лопасть должна быть бесконечно малой, иначе она будет испытывать локальный поток воздуха, отличный от точки вращения, которую вы пытаетесь измерить.
@Noah Это выходит далеко за рамки раздела комментариев. Это должно быть опубликовано как новый вопрос, возможно, по физике SE. Статья в основном согласна с этим ответом.
Почему стационарное ненулевое рыскание и/или скорость крена тела вызывают боковую силу?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v