Wie wirken sich der Seitenschlupfwinkel und der Schubseitenschlupfwinkel in einer nicht symmetrischen Kurve auf die Bewegungsgleichungen aus?

Ich mache ein Problem zu Flight Mechanics, bei dem eine Banked Turn durchgeführt wird. Der Schwerpunkt des Flugzeugs liegt immer in einer horizontalen Ebene.

Um die dynamischen Gleichungen zu schreiben, muss ich einige Vereinfachungen und Bedingungen annehmen. Eine davon ist die folgende:

Der Schiebewinkel des Schubs ist gleich und mit entgegengesetztem Vorzeichen wie der Schiebewinkel des Flugzeugs, das heißt: ( v = β ).

Seitenschlupfwinkel ( β ) ist definiert als der Winkel, den der Geschwindigkeitsvektor zur Längsachse des Fahrzeugs am Schwerpunkt in einem Momentanrahmen bildet.

Schubseitenschlupfwinkel ( v ) ist definiert als der Winkel, den der Schubvektor zur Längsachse des Fahrzeugs am Schwerpunkt in einem momentanen Rahmen bildet. https://en.wikipedia.org/wiki/Slip_(aerodynamics)#Sideslip_angle

Dann muss ich die dynamischen Gleichungen für den symmetrischen Flug und für den unsymmetrischen Flug schreiben.

Meine Fragen sind:

  • Meiner Meinung nach sollte die oben geschriebene Bedingung für den symmetrischen Flug also nicht berücksichtigt werden ( β = v = 0 ) . Ist diese Aussage richtig?
  • Für den nichtsymmetrischen Fall habe ich das folgende Geschwindigkeits- und Schubschema gezeichnet. Aber ich bin mir nicht sicher, ob es richtig ist, weil es keinen Sinn ergibt, obwohl die Bedingung sagt: ( v = β ) . Ist das Schema gemäß der Bedingung korrekt? (Das Schema ist die Draufsicht auf das Flugzeug.)

Schubgeschwindigkeitsschema.

Was bedeuten in Ihrer Grafik die Indizes b und i? Normalerweise ist b Körper und I ist Trägheit. Aber warum sollte der Schub dann nicht parallel zur X-Achse des Körpers sein?
Ja! Das bedeutet es. Der Grund, warum der Schub nicht parallel zur Achse ist, liegt darin, dass die Aussage besagt, dass der Schub einen Schiebewinkel hat v und ich denke, dieser Winkel wird zwischen Schub und X-Achse gemessen. Bitte korrigiere mich wenn ich falsch liege. @DeltaLima
Wenn ich die Situation richtig verstehe, fliegt das Flugzeug mit der Körperachse in einer Linie mit der Trägheitsachse und rutscht nach rechts. Beispiel: Das Flugzeug befindet sich im Endspurt, ist auf die Landebahn ausgerichtet und korrigiert Seitenwind von rechts.
Können Sie die Definition des Schiebewinkels des Schubs und des Schiebewinkels des Flugzeugs angeben? Zwischen welchen beiden Vektoren/Achsen wird jeweils gemessen?
@JanHudec Ja! Ich habe gerade meinen Beitrag mit diesen Definitionen bearbeitet.
@ Airman01, das Diagramm scheint gemäß dieser Definition korrekt zu sein, aber bei Motoren, die an der Flugzeugzelle befestigt sind, muss ich mich fragen, was die so definierte Änderung verursachen könnte v .
Betrifft dieses Problem speziell ein Propellerflugzeug?
@DeltaLima Der Problemansatz sollte nicht auf irgendeine Art von Flugzeug gerichtet werden. Es ist eher ein physikalisches Problem, tatsächlich kann das Flugzeug als ein Punkt (Schwerpunkt) betrachtet werden, der eine Steilkurve so ausführt, dass die Flugbahn ein Kreis in der horizontalen Ebene ist.
Der Grund, warum ich frage, ist, dass Propeller dazu neigen, eine Seitenkraft zu erzeugen, die dem Seitenschlupfwinkel entgegengesetzt ist, was die seltsame "Vereinfachung" erklären würde. Sind Sie sicher, dass v bezeichnet den Schubseitenschlupfwinkel und dass Sie nicht verwirren v was normalerweise die Komponente der relativen Windgeschwindigkeit entlang der bezeichnet Y B Achse?
@DeltaLima: Bei Propellern wird die Schubkraft in eine Richtung orthogonal zum Seitenschlupfwinkel versetzt, dh nach oben oder unten. Mir ist kein Mechanismus bekannt, der einen 180° Versatz bewirken würde. Nicht in Propellern, Jets oder Raketen. Nun, Raketen mit einer fehlerhaften Gimbal-Steuerung könnten das, aber es würde nicht lange dauern, bis sie abstürzen.

Antworten (1)

Um eine Masse auf eine Kreisbahn zu bringen, bedarf es physikalisch bedingt einer geeigneten Zentripetalkraft. In einem Flugzeug in einer geneigten, ausgeglichenen Kurve kommt dies von der nach innen gerichteten Komponente des Auftriebs aufgrund des Querneigungswinkels.

Wenn die Kurve jedoch nicht richtig koordiniert ist, kann es zusätzliche Beiträge zur Zentripetalkraft von dem Triebwerksschub geben, der nicht länger tangential gerichtet ist, und Seitenschub auf die Flugzeugzelle aufgrund von Schlupf.

Der Extremfall ist die flache Kurve, bei der die Flügel waagerecht bleiben und der Triebwerksschub aufgrund des Seitenschlupfes eine nach innen gerichtete Komponente hat.

Abgesehen von einem Flugzeug mit Vektorschub ist der einzige Grund für einen Schubseitenschlupfwinkel, der mir einfällt, der, dass viele Flugzeuge mit einer Luftschraube einen eingebauten Seitenschub haben, um dem Motordrehmoment entgegenzuwirken. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass der Seitenschubwinkel des Motors gleich dem Schwimmwinkel ist, sodass in diesem Fall die Annahme, dass die beiden Winkel gleich sind, nicht gültig sein kann.

Die Schublinie einer Luftschraube ändert sich nicht mit Schlupf. Der Schlupf verursacht einen asymmetrischen Schub auf die Schaufeln, der gyroskopisch präzediert, so dass die Luftschraube ein Paar erzeugt, das dazu neigt, den Schlupfwinkel zu vergrößern.

Würde ein Zwilling mit einem ausgefahrenen Motor und einer gewissen Schräglage in den laufenden Motor (allgemeine Annahme und Technik zum Senken von Vmca) die hier diskutierten Winkel erzeugen?