چرا توپ در هنگام لغزش در مرکز قرار نداره

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

چرا توپ در هنگام لغزش در مرکز قرار نداره

پست توسط rohamavation »

نیروها در یک چرخش لغزشی
توپ تعادل در واقع چه چیزی را نشون میده
این همان چیزیه که شما را وادار میکنه روی صندلی خود به پهلو بچرخید و در ماشین خود به گوشه ای برین
یا همان چیزی که اگر مستقیماً روی تپه‌ای کناری رانندگی می‌کردین باعث می‌شد از طرف دیگر سر بخورین
«موافق هستم که اگر فقط یک پیچ هماهنگ را در نظر بگیرید، مقایسات درست است، اما من در مورد چرخش سطح ثابتی که در آن هواپیما در حال لغزش/لغزش است می‌پرسم. که فکر نمی‌کنم مقایسه را به راحتی بتوان به آن تعمیم داد؟»تصویر
من در واقع فکر می کنم برعکس است. موارد زیر را در نظر بگیرید:
• ماشین - ماشین هرگز نمی تواند "پیچ هماهنگ" را انجام دهد، مگر اینکه در یک پیست مسابقه ای ساحلی حرکت کند، دقیقاً با سرعتی که پیچ بانکی برای آن طراحی شده است. به طور کلی همیشه یک نیروی جانبی گریز از مرکز وجود خواهد داشت.
• PLANE - هنگامی که انحراف نامطلوب در شروع پیچ خنثی شد، و هنگامی که در یک زاویه ثابت چرخش کناری مستقر شد، اکثر هواپیماها (با ثبات مثبت) به طور پیش فرض به گردش هماهنگ می پردازند.
اگر کمک بیشتری کرد، بیایید هواپیما را به «نوبت ناهماهنگ» به چند افراط منطقی ببریم:
سطح بال، چرخش بدون بانک، فقط با استفاده از سکان. به این فکر کنید که در مقایسه با چرخاندن ماشین در زمین هموار است. این یک چرخش لغزش اغراق‌آمیز است که تمام نیروی گریز از مرکز شما (و توپ را!) را به صورت افقی یا به طرفین می‌کشد.
مستقیم به جلو، پرواز همسطح در یک لغزش جانبی. دماغه هواپیما مستقیماً از جلو ردیابی می‌کند و نمی‌چرخد، در حالی که بال‌ها روی هم قرار دارند. این یک پیچ لغزش اغراق آمیز است، (منهای در واقع چرخش...) و دقیقاً مانند مثال رانندگی با ماشین شما در یک تپه فرعی است. در این حالت، گرانش شما (و توپ را!) را به صورت عمودی به سمت پایین می کشد، که از چارچوب مرجع هواپیما، کمی به سمت پایین است.
توجه داشته باشید که نیروی "گریز از مرکز" که در اینجا از آن صحبت می کنیم در واقع یک نیروی شبه است. این نیروی اینرسی ظاهری است که توسط چرخش ایجاد می شود. این دقیقاً از نظر بزرگی برابر است و در جهت مخالف با نیروی خالص مرکزی واقعی است که در وهله اول باعث چرخش می شود. در یک چرخش هماهنگ با حالت پایدار، این نیروی مرکزگرا به سادگی جزء افقی بالابر از بال کناری است، در حالی که در یک چرخش ناهماهنگ، باید نیروی جانبی اضافی را اضافه یا کم کنیم که ناشی از حرکت بدنه به طرفین در بال است. هوا
تشبیه اتومبیلی که در یک مسیر ساحلی می چرخد می تواند به ما در درک همه اینها کمک کند. در این مورد، نیروی اعمال شده توسط را جایگزین کنیدمسیر روی تایرها برای نیروی خالص آیرودینامیکی تولید شده توسط هواپیما. در ترکیبی از سرعت چرخش و سرعت، زمین روی لاستیک‌ها به سمت بالا فشار می‌آورد و یک توپ لغزنده در مرکز قرار می‌گیرد. در چنین حالتی، لاستیک‌ها «احساس» بدون بارگذاری جانبی ندارند. این مانند یک هواپیما در یک چرخش هماهنگ است، که در آن نیروی خالص آیرودینامیکی وارد بر هواپیما به سادگی نیروی بالابر از بال است، که "مستقیم" در چارچوب مرجع خود هواپیما عمل می کند.
به آسانی می توان فهمید که چرا در تمام سرعت ها به جز یک مورد، هنگام دور زدن یک خودرو در یک مسیر ساحلی، زاویه انحراف برای نرخ پیچ «اشتباه» خواهد بود. اما چرا زاویه بانک برای سرعت چرخش و سرعت هوا در پرواز واقعی "اشتباه" است؟ یا به بیان دیگر، چرا نیروی آیرودینامیکی خالص وارد بر هواپیما چیزی غیر از نیروی بالابر از بال است که "مستقیم" در چارچوب مرجع خود هواپیما عمل می کند؟
همه موارد فوق در واقع فقط یک تقریب اولیه هستند، اما برای اکثر موقعیت های پرواز واقعی یک تقریب بسیار خوب است. برای اینکه مکالمه را به سطح عمیق‌تری ببریم، می‌توانیم تشخیص دهیم که در واقع این امکان وجود دارد که خود سکان نیروی جانبی قابل توجهی ایجاد کند - که بر سرعت چرخش تأثیر می‌گذارد و همچنین بر لغزش توپ تأثیر می‌گذارد - حتی اگر بدنه هواپیما به طور کامل به جریان هوا متصل می شود. به همین دلیل است که کارآمدترین پرواز همیشه با توپ لغزشی کاملاً در مرکز به دست نمی آید. این موضوع زمانی برجسته می شود که با یک موتور از کار افتاده در یک هواپیمای دو موتوره سروکار داریم، زیرا سکان به شدت منحرف می شود. اما برای همه اهداف عملی، تا زمانی که ما با عدم تقارن بزرگ در رانش مواجه نیستیم، این یک تقریب بسیار خوب است که فرض کنیم هرگاه توپ خارج از مرکز است، به این دلیل است که خلبان دماغه را در همان جهت قرار نمی دهد. همانطور که هواپیما در واقع در حال سفر است، و بنابراین به جریان هوا اجازه می دهد تا به سمت هواپیما برخورد کند.
لطفاً به خاطر داشته باشید که "جریان هوایی" که در اینجا از آن صحبت می کنیم هیچ ربطی به باد خارجی و هواشناسی ندارد. بلکه "باد نسبی" است که توسط حرکت خود هواپیما از طریق توده هوا ایجاد می شود. هنگامی که هواپیما دقیقاً در همان جهتی که در واقع از میان توده هوا در حال حرکت است اشاره نمی کند، این "باد نسبی" دارای یک جزء جانبی در رابطه با بدنه است. خلبان این مشکل را با استفاده از سکان در صورت نیاز برطرف می کند تا هواپیما در همان جهتی که در حال حرکت است قرار بگیرد. قانون این است که "پا روی توپ" بگذاریم تا آن را به مرکز برگردانیم.
می‌توانیم در ادامه به بحث درباره دلایلی بپردازیم که چرا بسیاری از هواپیماها - مخصوصاً هواپیماهای آهسته پرواز با دهانه بلند مانند هواپیماهای بادبانی - تمایل دارند که خلبان در حین چرخش، یک سکان را در داخل سکان نگه دارد تا توپ لغزنده را در مرکز نگه دارد. اما این بهتر است برای یک سوال دیگر ذخیره شود. در حال حاضر، ما به سادگی توجه می کنیم که در حالی که باله عمودی تمایل دارد دماغه هواپیما را مستقیماً به سمت جریان هوا نگه دارد، مانند بادگیر، گاهی اوقات به کمک کمی بیشتر از سکان نیاز دارد.
اگر ما در حال مانور دادن در سه بعد باشیم نه فقط دو بعدی چه؟ مفهوم توپ لغزنده خارج از مرکز هر زمان که زاویه انحراف برای سرعت چرخش و سرعت هوا "اشتباه" باشد واقعاً فقط زمانی معتبر است که شتاب عمودی وجود نداشته باشد. به عنوان مثال، در نزدیکی بالای یک بال اور، زاویه انحراف ممکن است برای مدت کوتاهی به عمود نزدیک شود و سرعت هوا ممکن است بسیار کم باشد، اما با استفاده از سکان مناسب، توپ می تواند در مرکز باقی بماند. بیانیه کاملتر این است که وقتی بین زاویه کناری، سرعت چرخش، سرعت هوا و مولفه شتاب عمودی عدم تطابق وجود داشته باشد، توپ لغزش از مرکز خارج می شود. توپ لغزش خود را در لوله قرار می دهد تا با مجموع وزن بردار، نیروی شبه افقی "نیروی گریز از مرکز" ایجاد شده توسط چرخش، و نیروی شبه "نیروی گریز از مرکز" عمودی (به سمت بالا) که توسط انحنای رو به زمین ایجاد می شود، قرار گیرد. مسیر پرواز اما حتی در این مورد پیچیده‌تر، باز هم این درست است که بگوییم اگر هواپیما در جهت آنی حرکت نگه داشته شود تا جریان هوا به سمت بدنه برخورد کند، توپ لغزشی در مرکز باقی می‌ماند.
در اینجا یک نکته جالب است که در ابتدا در پاسخ دیگری (و اکنون نیز در پاسخ دیگری) مطرح شد-- می‌توانیم تصور کنیم که توپ یک آونگ خیالی را نشان می‌دهد که از نقطه‌ای معلق است که در مرکز شعاع انحنای لوله شیشه‌ای قرار دارد. برای پیچ هایی که فقط در دو بعدی مانور می دهیم (برخلاف مثال wingover بالا)، اگر در حالی که سرعت هوا و سرعت چرخش را ثابت نگه می داریم، زاویه کناری را تغییر دهیم، متوجه می شویم که موقعیت آونگ (یا موقعیت توپ) نسبت به افق ثابت می ماند. توپ همیشه به سمت قسمتی از لوله حرکت می کند که نسبت به مجموع بردار بردار وزن و بردار ظاهری "نیروی گریز از مرکز" (نیروی شبه) "نرمال" است. این همچنین به این معنی است که توپ همیشه به سمت قسمتی از لوله حرکت می کند که نسبت به مجموع بردار بالابر رو به بالا و نیروی گریز از مرکز خالص "عادی" است. و این همچنین به این معنی است که توپ همیشه به سمت قسمتی از لوله حرکت می کند که در جهت بردار بالابر "نرمال" است که برای یک چرخش کاملاً هماهنگ در سرعت هوا و سرعت گردش فعلی مورد نیاز است. بنابراین می‌توانیم توپ را به‌گونه‌ای تصور کنیم که به ما می‌گوید برای یک پیچ کاملاً هماهنگ با سرعت هوا و سرعت گردش فعلی به چه زاویه‌ای نیاز است. این ما را به خط ابتدایی این پاسخ بازمی گرداند - این مفهوم که در یک لغزش یا لغزش، زاویه انحراف برای سرعت چرخش و سرعت هوا "اشتباه" است. در تئوری، در یک لغزش، می‌توانیم با کاهش زاویه انحراف توپ و در عین حال نگه داشتن سرعت چرخش و سرعت هوایی، توپ را در مرکز قرار دهیماما مگر اینکه یک چرخش با نرخ استاندارد را با ارجاع به نشانگر نرخ چرخش یا هماهنگ کننده دور انجام دهیم، این یک مفهوم وحشتناک مفید در پرواز واقعی نیست، زیرا هر تغییری در زاویه شیب معمولاً باعث تغییر در نرخ چرخش نیز می شود. به جای فکر کردن به تنظیم زاویه کناری برای مطابقت با سرعت هوا و سرعت چرخش، بنابراین در مرکز توپ، بسیار مفیدتر است که بدانیم زاویه انحراف همیشه برای سرعت هوا و سرعت چرخش "درست" خواهد بود تا زمانی که هواپیما درست نباشد. به طرفین در هوا پرواز می شود. به همین دلیل است که از نظر عملی، سکان تقریباً همیشه بهترین ابزار برای مرکز دادن توپ لغزشی است.
در واقع، در موارد معدودی که ما ترجیح می‌دهیم از ایرلن‌ها به جای سکان برای مرکزیت توپ استفاده کنیم، دلیل اصلی این کار به این دلیل نیست که ما در حال تغییر زاویه انحراف هستیم، بلکه بیشتر به این دلیل است که ایلرون‌ها یک «انحراف نامطلوب» ایجاد می‌کنند. گشتاوری که اثر ورودی سکان در جهت مخالف دارد. مثال: ما یک چرخش حرارتی را در یک هواپیمای بادبانی نگه می‌داریم و مشکوک هستیم که زاویه شیب تندتر ممکن است به ما کمک کند بهتر در هوای گرمایی بمانیم - توپ به طور تصادفی به بیرون (سمت بالا) حرکت می‌کند و لغزش را نشان می‌دهد-- می‌دانیم که استفاده از سکان بیرونی (سمت بالا) توپ را در مرکز قرار می دهد، اما همچنین به دلیل جفت شدن بین انحراف، لغزش و چرخش، زاویه انحراف را کاهش می دهد - اما ما نمی خواهیم زاویه انحراف را کاهش دهیم زیرا ممکن است حرارت را از دست بدهیم. - بنابراین ما به جای آن داخل آیلرون اعمال می کنیم. دلیل اصلی اینکه این توپ را در مرکز قرار می دهد، در واقع این نیست که زاویه کناری در حال افزایش است، بلکه این است که هواکش ها یک گشتاور "انحراف نامطلوب" ایجاد می کنند و ما کاری با سکان برای مقابله با آن انجام نمی دهیم. بنابراین دماغه از جهتی که چوب کنترل ایررون را حرکت داده‌ایم دور می‌شود و دماغه را با جهت واقعی حرکت ما هماهنگ می‌کند و به عنوان یک امتیاز اضافی زاویه بانک را افزایش می‌دهد. در عمل، در یک هواپیما با بال بالا یا دو وجهی یا جارو، اگر بخواهیم تنظیم انحراف (یعنی تغییر زاویه لغزش کناری) را بدون وارد کردن گشتاور رول انجام دهیم، در واقع باید سکان را در یک جهت حرکت دهیم و در عین حال سکان را نیز حرکت دهیم. هواکش ها کمی در جهت مخالف. موقعیت‌هایی وجود دارد که برای اصلاح فقط از سکان ("پا روی توپ") یا فقط از میله‌ها ("چوب روی توپ") استفاده کنیم، اما حالت اول بسیار رایج‌تر از دومی، و دومی عمدتاً به دلیل "انحراف نامطلوب" از هواکش ها کار می کند، نه به عنوان یک نتیجه مستقیم از تغییر واقعی در زاویه بانک.
تصویر

ارسال پست