Я новичок в программировании динамики полета, и мне любопытно узнать, как люди моделируют сопротивление самолета качению в очень простых моделях полета, основанных на силе (не CFD и т. Д.). Например, после полного отклонения элеронов ручка возвращается в центральное положение, и самолет перестает крениться.
Я предполагаю, что мне следует учитывать такие факторы, как динамическое давление, площадь крыла и центр давления крыла. Я просто не уверен, должен ли я просто моделировать «крыло, толкающее воздух, в который оно катится», или есть другие более важные физические принципы.
По сути, я пытаюсь создать модель, в которой я могу настроить максимальные скорости крена в зависимости от тенденции самолета останавливаться.
Спасибо, и заранее извините, если это слишком расплывчато, но любая информация, безусловно, будет оценена и поможет мне направить меня.
В симуляторах это обычно делается с помощью линеаризованных производных устойчивости . Для вашего примера можно рассчитать момент качки на самолете как сумму таких слагаемых, как: момент качки от угла отклонения элеронов, момент качки от скорости крена (демпфирования крена), момент крена от угла бокового скольжения, момент крена из-за скорости рыскания, момент крена из-за руля направления. Для выполнения моделирования каждый из этих коэффициентов может быть предварительно рассчитан на основе летных испытаний или CFD, а затем во время моделирования можно использовать таблицы поиска для определения текущего значения. Я предлагаю вам взглянуть на JSBSim , кросс-платформенную модель динамики полета с открытым исходным кодом, которая используется FlightGear .например. JSBSim позволяет построить модель самолета, определив значения в файле XML. На веб-сайте есть документация, несколько ссылок на документы и книги, а также очень полезные примеры самолетов.
Это далеко не полный ответ, но я хочу отметить, что вам необходимо признать, что движение любой данной части (например, молекулы) самолета через воздушную массу создает кажущийся ветер или «относительный ветер» в противоположном направлении. Если самолет меняет угол крена (крен), «относительный ветер» фактически «закручивается» в форму штопора. Например, поднимающаяся законцовка крыла будет ощущать нисходящую составляющую относительного ветра, а опускающаяся законцовка крыла будет ощущать восходящую составляющую относительного ветра.
Эта ссылка должна представлять некоторый интерес — обратите внимание, что зеленые стрелки с надписью «движение» не указывают одновременно в одном и том же направлении и, следовательно, в направлении местного относительного ветра (которое противоположно направлению стрелок «движения»). неодинаков на каждой законцовке крыла, и поэтому угол атаки каждого крыла не может быть одинаковым. Угол атаки поднимающегося крыла уменьшен (или, в крайнем случае, вообще стал отрицательным), а угол атаки опускающегося крыла увеличен. Это создает явление «демпфирования крена» - крутящий момент крена, действующий для замедления скорости крена, - который можно в общих чертах описать как присущее аэродинамическое «сопротивление» качению. Это явление занимает центральное место в динамике, которую вы пытаетесь смоделировать.
Судя по формулировке вопроса, кажется, что вы уже многое понимаете, но я просто подумал, что этот ответ может представить его в несколько иной перспективе, которая может быть полезной.
PS ссылка, указанная выше, ведет к обсуждению динамики рыскания (неблагоприятного рыскания), но это не совсем то, на чем я пытаюсь сосредоточиться здесь. Я просто использую его как полезную иллюстрацию «закручивания» относительного ветра из-за качки и результирующего «демпфирования качки» или «сопротивления» качке, независимо от того, появляется ли «неблагоприятное рыскание» в картине. значительный путь или нет.
Питер Кемпф
Мэтью Хармон