Есть ли связь между отклонением поверхности управления и конкретным радиусом поворота или углом крена?

Я делаю проект, который включает в себя автоматизацию отклонения элеронов, рулей направления и высоты.

Существует ли количественное отношение, которое может указать мне величину отклонения, необходимого для любого радиуса поворота, если другие параметры заданы постоянными.

Между отклонением элеронов и заданным радиусом поворота нет прямой или количественной связи.
Обратите внимание, что можно поддерживать разворот с элеронами, движущимися в противоположном направлении. Это происходит довольно часто на планерах, где пилот хочет плотно обогнуть термик, но не хочет, чтобы самолет продолжал крениться, поэтому для поддержания поворота используется противоположный вход элеронов.

Ответы (4)

Вам нужны элероны только для крена самолета; после достижения угла крена отклонение элеронов в основном близко к нулю. Я предполагаю, что мы говорим о стационарных разворотах, поэтому скорость и масса самолета существенно не изменятся во время разворота.

При повороте необходимо уравновесить несколько моментов, чтобы угол крена оставался постоянным, и хорошая конструкция делает это без использования элеронов:

  • Вращение вокруг вертикальной оси увеличивает скорость полета внешнего крыла, увеличивая его подъемную силу. Это вызывает момент качения в повороте.
  • Вращение вокруг вертикальной оси вызывает боковое скольжение в вертикальном оперении, что вызывает рыскающий момент против поворота.
  • Силы инерции пытаются выровнять крылья. Это вызывает момент качения против поворота.

Однако руль высоты нужно держать под чуть более отрицательным углом, чем в горизонтальном полете, чтобы вытянуть необходимый коэффициент перегрузки. н г . В повороте перегрузка пропорциональна углу крена. Φ :

н г "=" 1 с о с Φ
Радиус р :
р "=" в 2 г ⋅ т а н Φ
Угловая скорость Ом (рад/сек):
Ом "=" в р "=" г ⋅ т а н Φ в
Величина необходимого отклонения руля высоты зависит от запаса устойчивости (выраженного как с м α с л α ) самолета, его демпфирование по тангажу (выраженное как с м д ) и эффективность лифта (выраженная как с м η ЧАС ).

once the bank angle is reached, aileron deflection is mostly close to zeroЭто будет зависеть от устойчивости самолета относительно продольной оси. Если ОП ищет точные измерения, ему может потребоваться принять во внимание входы элеронов для поддержания крена.
Формула коэффициента перегрузки верна только для горизонтального полета. Крен 60 ° может иметь коэффициент нагрузки 1 при правильных условиях.
@JonathanWalters … это будет погружение на 60 °. Да, возможно, но тогда ускорение в направлении полета будет далеко от нуля, поэтому скорость будет меняться довольно быстро. Это вовсе не стационарный поворот.
Нет, это не обязательно должно быть погружение. Как вы заметили, воздушная скорость, безусловно, изменится, но все это может быть достигнуто за разворот с набором высоты.
@JonathanWalters: да, верно, подъем с креном 60°. Как реалистично! Если у вас есть такая сила, почему бы не подняться прямо вверх? Если вы этого не сделаете, очередь не продлится долго. Ключ здесь «стационарный»!
Да, я вижу, вы добавили к своему ответу «канцелярский поворот»; хороший. Подъем на Vy от крейсерского полета до крена до 60° вполне возможен на 2000-фунтовом самолете мощностью 150 л.с. Это не требует большой мощности двигателя, это просто вопрос управления энергией.
@JonathanWalters: В этом подтягивании со 150-сильным самолетом, какой угол набора высоты вы выдержите? Скорость тангажа недостаточно высока, чтобы вы могли пройти где-то около 60 °, прежде чем у вас кончится энергия. 10° или 15°, может быть, реалистично - и угадайте, сколько gs вам нужно для крена до 60°? Возможно, вам кажется, что вы поднимаетесь под углом 60°, но это точно не так.
Я думаю, вы можете неправильно понять маневр, который я описываю. Я не говорю об установившемся наборе высоты и повороте. Я говорю о реальном маневре, включающем момент с положительной скороподъемностью, креном 60° и коэффициентом перегрузки 1. Двигатель может не работать. Поверьте мне, я действительно летаю на этих вещах. Я знаю разницу между 15° и 60° крена.

Отклонение элеронов влияет на скорость вашего крена , но вы можете быстро или медленно катиться под любым выбранным углом крена... а угол крена (наряду с истинной воздушной скоростью) определяет скорость и радиус вашего поворота. (Предполагая скоординированный ход.)

В зависимости от различных параметров может потребоваться некоторое небольшое отклонение руля направления и высоты для поддержания скоординированного горизонтального полета после того, как оно установлено в повороте, и, в зависимости от самолета, вам может потребоваться некоторое воздействие рулем направления при отклонении элеронов. Все это очень хорошо относится к любому самолету, который вы моделируете. В реактивном самолете со стреловидным крылом не требуется значительного отклонения руля направления (и то небольшое отклонение, которое необходимо, часто обеспечивается демпфером рыскания, а не пилотом), в то время как в длиннокрылом планере со значительным неблагоприятным рысканьем добавляется изрядное количество руль направления вместе с элеронами необходим для согласованного полета.

Этот ответ выявляет некоторые трудности, возникающие при решении вопроса, но содержит несколько утверждений, которые в их нынешнем состоянии изоляции являются неточными. 1) Отклонение элеронов само по себе не дает скорости крена; воздушная скорость и другие факторы также являются определяющими факторами. 2) угол крена и истинная воздушная скорость сами по себе не определяют скорость или радиус разворота; координация/ввод руля также являются определяющими факторами. 3) В реактивном самолете со стреловидным крылом обычно все еще требуется ввод руля направления для выполнения скоординированного крена и разворота.
@JonathanWalters: Хотите верьте, хотите нет, но если вы выполняете скоординированный поворот, угол крена и истинная воздушная скорость дают вам достаточно информации для точного расчета скорости поворота .
@PeterKämpf Перечитайте мой комментарий; Я указываю именно на это: координация необходима для точности этого расчета. Как вы, наверное, знаете, если вы летите в скольжении, угол крена в 20° может привести к абсолютно нулевой скорости разворота независимо от истинной воздушной скорости.

Вероятно, уместный ответ пилота: Нет .

То, чего вы хотите достичь, скорее всего, более сложное, полет по определенной кривой зависит от очень многих вещей и является динамическим процессом.

Верный ответ как физика: да, конечно

Всякий раз, когда у вас есть данная ситуация с точно такими же параметрами (как вы описали, все остальные параметры устанавливаются постоянными, включая ветер, мощность, воздушную скорость, плотность и т. д.), вы получите тот же радиус поворота. Это детерминировано...

Проблема: Ваше предположение о том, что другие параметры остаются постоянными, нереалистично .

Комбинируя два: вы никогда не летите по кривой, как предлагает второй ответ, где у вас есть «определенное отклонение» элерона, но меняете его во время поворота, чтобы начать и остановить его, а также во время кривой, потому что у вас никогда не будет всего остальные параметры постоянные. Помимо прочего, вы используете руль направления для компенсации других изменяющихся параметров. Итак, вопрос в том, заинтересованы ли вы в том, чтобы сделать полный оборот (посмотрите на первый ответ), или вас интересует только искусственное устойчивое состояние (второй ответ)?

На самом деле, я думаю, что ваша проблема уже решена многими автопилотами... Я бы рекомендовал взглянуть на их современную реализацию.

Да, существует связь между отклонением руля и углом крена, но она сложная, с петлей обратной связи, аэродинамическими силами и инерцией, двойными интеграторами, переходом от оси самолета к оси земли и т. д.

Поскольку это динамическая связь, она лучше всего характеризуется реакцией на пошаговый ввод. Начните с руля в положении 0, установите резкое отклонение, скажем, на 30 градусов на 5 секунд, затем резко верните колесо в нулевое положение. Тем временем измерьте реакцию на угол крена самолета. Так настраивается динамическая модель полета в авиасимуляторах.

По этой ссылке есть дополнительная информация (рис. 5), хотя в этом пояснении учитывается скорость вращения. Чтобы получить угол крена, вам нужен еще один интегратор и преобразование осей.

Автопилот сравнивает фактический угол крена с заданным значением и изменяет положение штурвала до тех пор, пока не будет достигнут требуемый угол крена. Вы можете найти примеры исходного кода в программах-симуляторах с открытым исходным кодом, таких как FlightGear.

Есть ли связь между отклонением поверхности управления и конкретным радиусом поворота или углом крена?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v