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