См. это изображение на странице 5-24 Справочника пилотов по авиационным знаниям FAA (издание 2016 г.) .
Для целей этого вопроса давайте возьмем ньютоновскую точку зрения, согласно которой Вес является реальной силой.
Для простоты, хотя это и не обязательно имеет значение, предположим, что движение воздушной массы равно нулю, т. е. нет ветра.
Для простоты предположим, что вектор Тяги точно равен по величине и противоположен по направлению вектору Сопротивления, хотя в действительности это не всегда может быть точно так.
Предположим, что намерение иллюстратора состоит в том, чтобы любые силы, не включенные в иллюстрацию, были уравновешены равными и противоположными силами, которые также не включены в диаграмму. Например, предположим, что Thrust отменяется Drag.
Не обращайте внимания на странность использования синего цвета для представления вектора, который является векторной суммой оранжевых векторов в отношении векторов «Поднятия», но не следует этому соглашению для других оставшихся векторов. (Возможно, намерение иллюстратора состоит в том, чтобы зарезервировать синий цвет для сил, которые на самом деле являются реальными силами и не являются ни результатом разложения других сил, ни фиктивными силами или векторными суммами фиктивных сил и реальных сил?)
Предположим, что намерение иллюстратора состоит в том, чтобы представить «Нагрузку» как векторную сумму «Веса» и «Центробежной силы», точно так же, как «Подъемная сила» представляет собой векторную сумму его вертикальной и горизонтальной составляющих.
Предположим, что вектор с пометкой «Подъемная сила» предназначен для представления составляющей аэродинамической силы, создаваемой крылом, которое действует ортогонально направлению траектории полета в направлении «вверх» в системе отсчета самолета, т.е. вертикальный плавник.
Примем за «данность», что ориентация вектора с надписью «Нагрузка» верна, т. е. что этот вектор указывает направление, в котором маятник, подвешенный в самолете, ориентировался бы в каждом случае. Он представляет собой «кажущуюся инерционную нагрузку», испытываемую воздушным судном и его содержимым.
Предположим, что направление мгновенной траектории направлено прямо от страницы к читателю. Обратите внимание, что нос самолета может быть слегка наклонен, чтобы указывать немного влево или вправо от направления мгновенной траектории, хотя иллюстратор на самом деле не показал этого, за исключением заштрихованных стрелок на законцовке крыла, которые предполагают, что самолет движется боком. относительно направления, на которое указывает нос. Цель вопроса состоит в том, чтобы спросить, правильно ли изображены фактические векторы сил, а не в том, правильно ли изображена ориентация самолета в пространстве.
Собственно вопрос(ы):
A) Включение вектора «Центробежная сила» указывает на то, что иллюстратор использует систему отсчета, закрепленную на самолете, которая, очевидно, не является допустимой инерциальной системой отсчета. С учетом того, что это «данность», верны ли диаграммы? Если нет, то что с ними не так? Разве результирующая сила не должна быть равна нулю в этой системе отсчета?
Б) Если мы удалим вектор с пометкой «Центробежная сила» и вектор с пометкой «Нагрузка», будут ли диаграммы правильно иллюстрировать каждую ситуацию, наблюдаемую из земной системы отсчета? (Для простоты предположим, что Земля является действительной инерциальной системой отсчета с ньютоновской точки зрения, т. е. пренебрегаем фактом, что Земля действительно вращается вокруг Солнца и т. д.) Если нет, то почему, т. е. что не так с диаграммами? Обратите внимание, что если мы удалим вектор с пометкой «Центробежная сила» и вектор с пометкой «Нагрузка», то все векторы силы, показанные на каждой из трех диаграмм, будут идентичными.
C) Представляется возможным, что на некоторых диаграммах должна быть включена какая-то дополнительная реальная аэродинамическая сила. Так ли это? Что это за сила? Как должны выглядеть «исправленные» диаграммы?
Смежный вопрос по PSE: Поворот самолета - скоординированный поворот и инклинометр («мяч») ?
Ссылка на вопрос, аналогичный текущему, на сайте Aviation Stack Exchange (пока не было получено хорошо принятых ответов): чего не хватает на этих диаграммах сил при проскальзывании и салазках?
Я решил задать тесно связанный вопрос по Physics SE, потому что хотел использовать различный опыт другого сообщества, которое могло бы подойти к проблеме с другой точки зрения.
В системе отсчета самолета сумма физических и фиктивных сил всегда должна быть равна нулю, поэтому мы можем легко сказать, что вторая и третья диаграммы, обозначенные как «разворот с проскальзыванием» и «разворот с заносом», неверны.
Я думаю, что недостающим компонентом является боковое сопротивление в горизонтальном направлении. Величина этой составляющей сопротивления будет зависеть от относительной поперечной скорости самолета по отношению к окружающему воздуху. На схеме «скользящего поворота» боковое сопротивление должно действовать в том же направлении, что и центробежная сила, чтобы уравновесить горизонтальную составляющую подъемной силы. На схеме «скольжение поворота» боковое сопротивление должно действовать в противоположном направлении, чтобы уравновесить центробежную силу.
тихий летчик