Почему «Тысячелетний сокол» кренится при повороте в вакууме?

Во Вселенной:

Те, кто играл в Star Wars Flight Sims (X-Wing, Tie-Fighter), хорошо знакомы с этой концепцией. Большинство бойцов поворачиваются влево/вправо гораздо медленнее, чем они могут подтягиваться вверх/вниз. В результате легче всего было преследовать быструю цель, расположив цель над кабиной с помощью вращения по оси Z. Таким образом, вы получаете максимальную маневренность и максимальный обзор (так как большинство истребителей имели ограниченный обзор под кораблем из-за формы кабины). Практика была распространена, потому что поворот корабля влево или вправо естественным образом приводил к небольшому вращению по оси z и из-за ранее упомянутого увеличения скорости при подтягивании по сравнению с поворотом влево или вправо.

Причина, по которой было быстрее подтягиваться, как мне объяснили и отметили на этой страницеуже потому, что стоимость установки и использования очень мощных двигателей для каждого желаемого вращения очень высока. Имея только один набор мощных двигателей, истребитель по-прежнему обладал бы максимальной необходимой маневренностью, сохраняя при этом стоимость и вес устройства на низком уровне. Как уже упоминалось, многие из этих истребителей (и космических кораблей) предназначались для полетов в космос и в атмосферу. Поскольку корабли не были рассчитаны на естественную восходящую тягу (большинство истребителей и космических кораблей не имели крыльев), им требовались большие двигатели для поддержания высоты. Многие грузовые суда, такие как «Тысячелетний сокол», были спроектированы для вертикального взлета и посадки, что можно увидеть на Татуине в Эпизоде ​​​​4. Это уменьшило пространство, необходимое для взлета и посадки, устранило необходимость в колесах, когда корабль замедляется, и устранена необходимость в отдельных местах для хранения и посадки (Тысячелетний сокол приземляется в своем отсеке для хранения). Как и грузовые корабли, истребители также предназначены для вертикального взлета и посадки, поэтому они могут приземляться где угодно (например, на болоте или в своем хранилище на кабине экипажа), и поэтому им не нужны колеса, которые сделали бы корабль больше (легче поразить). , тяжелее (менее маневренна), и более проблематична (как приземлиться, если лопнула шина или на ВПП мусор).

Короче говоря, причина, по которой «Тысячелетний сокол» всегда кренится, заключается в том, что поворот можно сделать быстрее, используя (более крупные) вертикальные двигатели.

У меня есть две причины, которые работают не только во вселенной «Звездных войн», но и в нашей собственной:

Видимость.

При управлении любым транспортным средством водителю важно следить за линией движения, чтобы убедиться, что на пути нет препятствий. Поскольку панель управления занимает большую часть переднего дисплея, вираж на повороте обеспечивает значительно лучшую видимость любого приближающегося предмета. Это также можно увидеть в преувеличенном крене, используемом для входа в пещеру на астероиде.

Компенсация демпферов ускорения

Следует отметить, что хотя «Тысячелетний сокол» и имеет искусственную гравитацию, он лишь частично гасит собственное ускорение; это можно увидеть, когда R2D2 починил «Тысячелетний сокол», и он без предупреждения прыгнул на скорость света.

Когда объект ускоряется по кривой, сила ускорения направлена ​​внутрь к центру. Если вы едете в машине и делаете поворот, вы чувствуете силу снаружи кривой в дополнение к силе тяжести . Этот эффект не исчезнет полностью в космосе из-за эффектов искусственного гашения ускорения.

Оптимальное решение для обоих случаев состоит в том, чтобы нормальный вектор силы тяжести корабля повернулся в направлении ускорения, что и является креном.

Лукас при создании оригинальной серии «Звездных войн» использовал боевые кадры воздушных боев Второй мировой войны в качестве основы, на основе которой были созданы все космические сражения между небольшими кораблями. Они прекрасно знали, что такое движение, как вираж, в космическом сражении не нужно. Но в то время, когда были созданы «Звездные войны», жанр научной фантастики все еще находился в зачаточном состоянии для широкой публики. Они думали, что большинство людей, которые пошли смотреть фильм, сочтут странным, что эти корабли маневрируют незнакомым и неудобным для них образом. По той же причине в «Звездном пути» вы всегда видите корабли, движущиеся в одной и той же «плоскости» относительно друг друга в кадре со спецэффектами, хотя в космосе нет ни верха, ни низа.

Они также находились под большим давлением, чтобы сделать кадры с эффектами, поэтому во многих случаях они просто брали боевые кадры Второй мировой войны и переводили эти точные кадры прямо на них. Были некоторые дополнительные материалы, включенные в специальное издание VHS и DVD оригинальной трилогии, которые углубились в это, даже показывая параллельное сравнение кадров Второй мировой войны и кадров «Звездных войн» вместе, и вы могли видеть, где точная Вторая мировая война кадр был воспроизведен в кадре «Звездных войн».

Это простой вопрос правдоподобности. В научно-фантастических фильмах делается много вещей, которые происходят только так, как это происходит, чтобы зрители понимали и узнавали, что происходит. Средний зритель ожидает, что летательный аппарат будет крениться, чтобы повернуть, поэтому летательный аппарат кренится, чтобы оправдать это ожидание, даже без каких-либо научных или инженерных причин для этого. Точно так же взрывы в вакууме бесшумны, но просто подумайте, сколько взрывов вы слышали, которые теоретически произошли в космическом вакууме.

Направленные двигатели не обязательно должны быть в корме корабля, но на самом деле это не имеет значения. Учитывая, что Falcon может летать в атмосфере, можно предположить, что двигатели оси Y будут достаточно мощными, чтобы управлять подъемами и спусками, что даст ему меньший радиус поворота по этой оси. Добавьте к этому тот факт, что главные двигатели в задней части, вероятно, имеют очень небольшую боковую тягу, вместо этого сосредотачивая почти всю мощность по прямой линии в задней части корабля, чтобы он мог двигаться быстрее (это может заставить Кессель работать под 12 парсеков помню).

В совокупности эти факторы позволили бы быстрее выполнять высокоскоростные повороты, вращая корабль по оси Z (вокруг продольной оси корабля), а затем направляя нос «вверх» или «вниз» в нужном вам направлении. идти. С точки зрения внешней камеры, застрявшей в исходной ориентации, могло показаться, что корабль виляет в пространстве.

Во вселенной:

• Хотя правила маневрирования в космосе иные, чем в атмосфере, логично было бы разработать системы управления для космического полета (и особенно космического боя), отражающие систему управления атмосферного корабля, на котором пилоты совершили бы свой первый полет. опыт (поскольку атмосферный корабль будет более терпимым к неудачам, чем космический корабль).

• Многие корабли, в том числе «Тысячелетний сокол», предназначены как для атмосферного, так и для космического маневрирования. Опять же, имеет смысл сделать так, чтобы элементы управления для обеих систем маневрирования (которые были бы совершенно разными) работали одинаково.

• Реактивные системы управления (двигатели), которые везде имели одинаковый размер/мощность двигателя, естественным образом приводили бы к разным скоростям вращения по осям X/Y/Z в зависимости от формы корабля. В частности, скорость движения представляет собой комбинацию распределения массы по каждой из осей и длины каждой оси, что позволяет двигателям получить механическое преимущество в крутящем моменте. Falcon, вероятно, будет вращаться быстрее, чем что-либо еще, поскольку это самое длинное измерение, и поэтому двигатели могут быть размещены с максимальным преимуществом. Качение, вероятно, будет следующим лучшим вариантом, поскольку момент инерции будет аналогичным, а ширина корабля будет следующей по длине после его длины. Рыскание, вероятно, было бы наихудшим, потому что, несмотря на возможность использовать двигатели, расположенные на концах обеих длинных осей, вокруг этой оси корабль имеет наибольший момент инерции. Таким образом, кто-то, пилотирующий этот корабль, будет использовать маневровые двигатели с максимальной выгодой, перекатываясь, чтобы разместить пункт назначения над собой, а затем подтягиваясь.

• RCS, у которых были РАЗНЫЕ мощности двигателей для каждой оси, вероятно, сосредоточились бы на осях, которыми пилот больше всего привык маневрировать, компенсируя оси, в которых корабль имел крайне невыгодное положение из-за формы. Возвращаясь к первым двум пунктам, пилот, который учился на Skyhopper или другом атмосферном корабле, вероятно, сосредоточится на тангаже и крене.

Вне вселенной:

Оригинальная битва за Звезду Смерти из «Звездных войн» была в значительной степени основана на реальной атаке, «Рейде Дамбастеров», для которого требовались медленно летящие, менее маневренные легкие бомбардировщики, чтобы преодолеть долину, ведущую к плотине, и в эту точку они должны были нацелиться. для основания плотины или других структурных слабых мест. Это было при попытке справиться с гораздо более проворными истребителями, которые заходили за бомбардировщиками и уничтожали их. Таким образом, конструкции кораблей во вселенной «Звездных войн» и то, как они летали, были созданы по образцу реальных аэродинамически маневренных самолетов, потому что драма реального рейда была бы потеряна, если бы крестокрыл мог разрезать его двигатели и развернуться на 180*, чтобы стрелять назад по TIE-истребителям, продолжая двигаться в том же направлении, в котором он был указан ранее.

Кроме того, как зрители, мы привыкли видеть корабли, идентифицируемые как «истребители», маневрирующие в основном за счет качки и качки. Вы должны дать зрителям то, что они ожидают, если только ваша цель не состоит в том, чтобы специально дать им что-то, чего они не ожидают (как в более реальных маневренных возможностях, скажем, Вавилона 5 Starfury; есть несколько сцен, где намерение сценаристы / режиссер должны удивить зрителя тем, как корабль может маневрировать, отражая удивление пилота, который только что видел, как «Звездная фурия» перемещается из их прицела в спину, выстраивая план выстрела).

У TV Tropes есть отличная статья о настоящей причине, которая в основном заключается в художественной лицензии.

Ведь настоящие сражения в космосе выглядели бы как корабли, в которых появляются стационарно стреляющие из оружия болты, которые слишком быстры, чтобы регистрировать медленное повреждение друг друга. Звездный истребитель, который пересек ионный след другого звездного истребителя, вероятно, испытал бы удары, которые соперничают с небольшими ядерными взрывами (потому что в основном это были бы именно они), которые разорвали бы его на части.

Во Вселенной (ИМО составлено как запоздалая мысль для романов):

У каждого корабля есть инерционные демпферы, стабилизаторы и один или несколько астрокомпасов.

Астрокомпас обеспечивает бортовой компьютер/астромеханик телеметрией. В каждом корабле есть настройки, позволяющие удерживать траекторию полета по заданной пилотом плоскости. В ЕС есть несколько мест, где пилоты X-wing рассказывают о корректировках своего самолета или о том, что самолет отклонился от курса, из-за чего они просчитались... и т. д.

Одной из функций стабилизаторов является помощь в удержании самолета. У большинства кораблей есть подруливающие устройства для изменения направления корабля. Но тот же инерционный гаситель, который удерживает безумные перегрузки, которые тянут пилоты судов, от их дробления, также мешает инерции поддерживать скорость и вращение от тяги. Эти силы создают эффекты рыскания.

У истребителей также есть эфирные рули , которые позволяют им маневрировать так же, как в атмосфере.

Я согласен с xantec, что двигатели с осью Y могли бы быть более мощными, и хотел бы добавить, что это может быть частично потому, что для управления искусственной гравитацией легче поддерживать постоянное g в (более или менее) 1 направлении, и любое, что ag не может компенсировать, или любое отставание в компенсации будет ощущаться более естественным, и его будет легче компенсировать сидя или стоя. В противном случае их отбрасывало бы в стену каждый раз, когда они поворачивались.

Я считаю, что у @Trisped есть лучший ответ в отношении объяснения во вселенной.

Тем не менее, одна дополнительная возможность, которую упускают из виду, - это максимальные перегрузки, которые может выдержать человеческая / инопланетная физиология. Направление имеет значение, когда речь идет о высоких перегрузках . К сожалению, мне ничего не удалось найти о влиянии поперечного (влево-вправо) ускорения на организм человека. Большинство исследований кажутся вертикальными (выровнены с осью позвоночника) или горизонтальными (спереди-сзади).

Тем не менее, причина может быть такой же простой, как конструкция сиденья. При крене космический корабль будет оказывать ускорение на пилотов в вертикальном, а не в поперечном направлении. Вы когда-нибудь были в битком набитом автомобиле, который резко поворачивает на большой скорости? Все на заднем сиденье оказываются прижатыми к человеку снаружи. А теперь представьте, если бы крен был пропорционален соотношению ускорение/сила тяжести, все были бы хорошо вдавлены в свои места, а не опирались бы на человека рядом с ними. Если космический корабль предназначен для крена при поворотах, сиденья не обязательно должны быть спроектированы так, чтобы пилоты и пассажиры могли выдерживать высокие перегрузки со ВСЕХ направлений — достаточно двух. Обычные конструкции сидений уже обеспечивают устойчивость в двух направлениях: вертикальном (нижняя часть сиденья) и горизонтальном (спинка сиденья). Идя по этому пути проектирования,

Опять же, если предположить, что искусственная гравитация корабля может волшебным образом компенсировать все эти инерционные нагрузки на пилотов, то все это не имеет значения. Однако у АГ нет возможности компенсировать это без нарушения законов физики (по крайней мере, согласно нашему примитивному человеческому пониманию физики). AG, действующий в устойчивом состоянии, может быть правдоподобным — я могу купить это во вселенной, в которой есть притягивающие лучи. Однако, чтобы пассажиры оставались в одном и том же относительном положении внутри корабля, они также должны подвергаться всем ускорениям, которые испытывает корабль.

Хан Соло и Лэндо, вероятно, совершают длительные пробеги на автопилоте, большую часть времени пилотирование, вероятно, тратит на взлет и посадку, оба из которых связаны с перемещением через атмосферу. В состоянии стресса пилоты возвращаются к своим тренировкам и опыту, большая часть которых, вероятно, связана с атмосферой, и летают в космосе так же, как и на планете, естественным образом направляя «Сокол» в вираж, как это практикуется в атмосфере.

+1 за «На экране это выглядит круто» и +1 за «Мы привыкли видеть, как самолет поворачивает». Но даже если это потому, что более мощные маневровые двигатели направлены вверх, все равно это ерунда.

Реальность поворота в пространстве лучше всего иллюстрируется старой видеоигрой «Астероиды», где маневровые двигатели вращают корабль только вокруг его центра, оставляя его направленным в другую сторону, но продолжая двигаться в исходном направлении из-за первого закона Ньютона. Запуск главных двигателей не заставляет корабль немедленно двигаться в указанном направлении, потому что первоначальная скорость не исчезает просто так. Вместо этого корабль движется в направлении, являющемся компромиссом между тем, куда он шел раньше, и тем, куда он указывает сейчас. Чем дольше работают основные двигатели, тем ближе направление движения становится к направлению, на которое он указывает.

Итак, если я двигаюсь на запад и поворачиваю корабль на север, затем запускаю свои главные двигатели, я начинаю менять направление на запад-северо-запад, затем немного позже я буду двигаться на северо-запад, затем еще позже я буду двигаясь на северо-северо-запад. Я никогда не двинусь полностью на север, если не поверну свой корабль немного на восток и не воспользуюсь главными двигателями, чтобы устранить дрейф на запад.

Таким образом, большая часть космических воздушных боев будет боком, как раллийные автомобили на грязной трассе.

Если вы хотите повернуть свой корабль полукругом, его нос должен быть направлен в центр круга. Если вы гонитесь за другим кораблем по полукругу и пытаетесь стрелять по нему, то иметь носовые пушки, направленные в центр круга, совершенно бесполезно! Таким образом, пушки истребителей X-wing и Tie редко наводились на свои цели. Только корабли с подвижными орудиями (например, «Тысячелетний сокол») имели больше шансов попасть в цель.

Таким образом, Millenium Falcon поворачивается просто для того, чтобы воздушные бои выглядели так, как мы привыкли.

У меня есть очень правдоподобное объяснение этому, не прибегая к тому, что «в кино космические корабли хорошо смотрятся, когда они качаются и кренятся» или к воображаемым антигравитационным двигателям оси Y, которые никоим образом никогда не видны в фильмах.

На самом деле вы можете физически увидеть, о чем я говорю, взглянув на сам выхлоп Falcon .

Если вы внимательно посмотрите на верх и низ огромного двигателя сокола, вы увидите ряд отсоединенных пластин. Это пластины управления вектором тяги, подобные тем, что установлены на F-22 Raptor! Эти пластины направляют тягу « Тысячелетнего сокола» вверх или вниз! Если все тарелки направлены вверх, сокол взберется. Если половина тарелок направлена ​​вверх, а другая половина — вниз, сокол покатится! Из-за того, что по бокам выхлопа нет пластин управления вектором тяги, сокол может ТОЛЬКО крениться или крениться. Вектор тяги работает и в космосе!

Пока остается загадкой, как другие корабли во вселенной «Звездных войн» разворачиваются и кренят, « Тысячелетний сокол» — единственный, где физическая структура выхлопа действительно объясняет, как он летает! Это самое элегантное объяснение имхо!

Чтобы ходить по кораблю, у которого нет известной центробежной силы, создающей гравитацию, тогда это машина или устройство, создающее искусственную гравитацию, и, таким образом, все на корабле будет действовать так, как будто оно находится на планете. Кроме того, если вы путешествуете в своего рода параболическом состоянии, которое может быть связано с движением планеты, и попадаете в гравитационное притяжение планеты, а также на корабль с искусственной гравитацией, тогда на тех, кто находится на борту, будет действовать два отдельных гравитационных эффекта. судно. Из-за этого было бы справедливо сказать, что качка, крен, тангаж, рыскание, необходимые для разделения точек гравитации, могут сделать перегрузки еще более неустойчивыми.

Кроме того, масса объекта (например, Звезды Смерти) способствует гравитации. Чем больше масса, тем больше у вещей гравитации; даже Великие пирамиды обладают гравитационным притяжением. Не связанная с теорией гравитация имеет прямое отражение в движении времени, которое больше не становится линейным или однонаправленным.

Добавление отдельного ответа, которое я счел необходимым, потому что двумерное представление не имеет значения. Существуют не только оси x и y, но и z, дающие 3-е измерение, и мне пришлось бы исследовать, но навигационное или навигационное устройство должно останавливать все движения в пространстве перед скачком до скорости света, чтобы корабль двигался дальше. одной линии и не дрейфует по рысканию, крену или тангажу. Кроме того, кажется, что ради гиперпространства основные двигатели должны быть направлены прямо на 6 по часам, чтобы гиперпространство было достигнуто. В конце концов, как сказал Хан Соло, у вас будет действительно плохой день, если навигационная система не рассчитает безопасную траекторию, и вы полетите к звезде или сверхновой. Спасибо за внимание.