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飛機的側向氣動力和力矩

主要研究的內容:(側向力:滾轉和偏航)

1、產生側力的部件和側力的計算

2、滾轉力矩和偏航力矩的計算

3、滾轉靜穩定導數和偏航靜穩定導數

 

{還記得的部分:

1、方向舵是朝上還是朝下,決定著是正向力矩還是反向力矩(滾轉力矩?)

2、對於來流方向的兩次分解,用來確定上反角(下反角)對於滾轉力矩的影響

3、除了上反角,還有一個什麼角度也是會影響到滾轉力矩來著?

4、歸一化角速率是啥含義?為何歸一化的公式不一樣(當在計算縱向氣動力矩的時候要乘以弦長,在計算側向氣動力矩的時候要乘以展長)

}

 

一、側力

定義:指的是沿著機體系oy軸作用的力。側向氣動力=側向氣動力系數*Q*Sw。

產生的主要原因:飛機的氣流不對稱

側滑角(相對氣流與飛機對稱面的夾角)產生的側力:

當側滑角為正的時候,側向力的方向為沿著oy的負方向。所以。氣動力系數對側滑角的導數是小於0的。

側滑角引起的總側向力表示為氣動力系數對側滑角的導數*Q*Sw*側滑角。

 

方向舵產生的側力:其實也是垂尾產生的側向力,但是這時不是因為來流方向和機身有一個角度而產生的力,而是因為主動改變了垂尾(方向舵)的角度,而使得來流作用在垂尾上有一個力。

定義方向舵後緣左偏為正,產生的側力沿著oy正方向。氣動力系數對方向舵偏轉角度的導數是正的。

 

滾轉角產生的側力:大小等於氣動力對滾轉角速度的導數*Q*Sw*p平均。其中p平均是對滾轉角速度進行了歸一化處理之後的值,歸一化的計算公式有蘇式和歐美的差別,角速度*展長(有時是弦長)/V(2V)

垂尾朝上時:飛機正向翻滾時,垂尾上產生一個阻礙飛機正向翻滾的力和力矩。側向力沿著oy軸負方向。氣動力對滾轉角速度的導數<0。

垂尾朝下時:飛機正向翻滾時,垂尾上產生一個阻礙飛機正向翻滾的力和力矩。側向力沿著oy軸正方向。氣動力對滾轉角速度的導數>0。

偏航角產生的側力:同樣是垂尾產生了附加速度,計算時同樣要對偏航角速度進行歸一化。

總的計算公式

 

二、滾轉力矩

滾轉靜穩定性的定義及滾轉靜穩定導數:

s說明飛機是滾動穩定的。

原因:當干擾使得飛機產生一個正向的滾轉時,在俯檢視上看,飛機有一個向右的速度分量。

此時必須產生一個向左的力矩,才能克服這個擾動。由於滾轉角度大於0,只有當橫向滾動穩定性導數小於0的時候,滾動力矩才小於0。

1、橫向滾轉穩定性力矩、側滑角作用分量

{那這裡的式子還對嗎?}

側滑角影響側向力矩要考慮機翼上下反角、機翼後掠角、機身、垂尾四個方面的因素。

(1)機翼上下反角:

機翼上反角,正側滑角引起沿著-ox的力矩;力矩係數為負數。

機翼下反角,正側滑角引起沿著ox的力矩;力矩係數為正數。

(2)機翼後掠角:

將側滑角引起的速度分量分解到沿著機翼方向和垂直機翼方向

為何說產生升力的有效速度分量為垂直速度分量?

根據作圖分析知道,右機翼的有效速度分量大於左機翼的有效速度分量,所以右機翼的升力較大,力矩沿著-ox方向,力矩係數為負數。

(3)垂尾的影響

若立尾在機身上方側滑產生的力矩 (vsinB),一方面使得飛機沿-ox 轉動,一方面使得飛機沿oz轉動。 

(4)機翼機身氣動力干擾力矩 

2、滾轉控制力矩

 副翼正向偏轉時,右副翼下偏,左副翼上偏,右機翼彎度大,左機翼彎度小,右機翼升力增大,左機翼升力減小,力矩沿著-ox方向。

3、操縱交叉力矩

 

4、滾轉阻尼力矩

 

5、交叉動態力矩

三、偏航力矩

航向穩定性的定義及航向靜穩定導數