Екі жақты (аэронавтика) - Dihedral (aeronautics)

Әуе кемесінің қанаттары мен артқы жазықтықтарын жоғары қарай еңкейту, осыдан көрінеді Boeing 737, диедралды бұрыш деп аталады.
Ұшақ қанатының диедралды және анедралды бұрышының схемасы
Екі жақты бұрышты өлшеу

Аэронавтика саласында, екіжақты - бұл ұшақтың сол және оң қанаттары арасындағы бұрыш (немесе құйрық беттері). «Дихедраль» әсерін сипаттау үшін де қолданылады бүйірлік үстінде илектеу ұшақтың.

Екі жақты бұрыш - а-ның қанаттарынан немесе артқы жазықтықтан көлденеңінен жоғары бұрышы бекітілген қанатты ұшақтар. «Анедральды бұрыш» - бұл теріс диедралды бұрыш, яғни а болған кездегі атау төменге бекітілген қанатты ұшақтың қанаттарынан немесе артқы жазықтықтан көлденеңінен бұрыш.

Диедралды бұрыш қатты әсер етеді екі жақты әсер, оның аты аталған. Дигедралды әсер - бұл айналдыру сәті мөлшеріне пропорционалды түрде өндірілген бүйірлік. Екіұшты әсер - бұл ұшақтың орама осіне қатысты тұрақтылығының шешуші факторы спираль режимі ). Бұл ұшақтың табиғатына да қатысты Голланд орамы туралы тербеліс және маневр жасау мүмкіндігі орам ось.

Бойлық диедрал қатысты салыстырмалы түрде түсініксіз термин биіктік ұшақтың осі. Бұл - арасындағы бұрыш нөлдік көтеру осі көлденең құйрықтың қанаты мен нөлдік көтеру осі. Бойлық диедрал әуе кемесінің биіктігі мен ұшу сипатына әсер етуі мүмкін фугоид - режим тербелісі.

«Диедрал» (әуе кемесі) термині өздігінен қолданылған кезде, ол әдетте «диедрал» мағынасын білдіреді бұрыш«. Алайда контекст басқаша түрде» диедралды «көрсетуі мүмкін әсер»дегеніміз - бұл мағынасы.

Екіжақты бұрыш диедралға қарсы әсер

Диедралды бұрыш - а қанаттарының көлденеңінен жоғары бұрышы бекітілген қанатты ұшақтар немесе кез-келген номиналды-көлденең беттердің кез-келгені ұшақ. Термин а-ның қанаттарына да қатысты болуы мүмкін құс. Диедралды бұрышы қораптық батпырауық сияқты кейбір батпырауықтарда қолданылады. Толық аралықта бірнеше бұрышы өзгеретін қанаттар деп аталады көпсалалы.

Диедралды бұрыш ұшатын денелерге маңызды тұрақтандырғыш әсер етеді, өйткені ол диедралды әсерге қатты әсер етеді.

Диедралды әсер[1] әуе кемесі - бұл нөлге тең емес көлік құралының айналу моменті көлбеу бұрышы. Ұшақтың диедралды бұрышын арттыру оған диедралды әсерді күшейтеді. Алайда, ұшақтың көптеген басқа параметрлері де диедралды әсерге қатты әсер етеді. Осы маңызды факторлардың кейбіреулері: қанатты сыпыру, тігінен ауырлық орталығы және әуе кемесіндегі кез-келген заттың биіктігі мен өлшемі оның бүйірлік күшін өзгертеді бүйірлік өзгерістер.

Бойлық диедрал

Әуе кемесіндегі диедралды бұрыш әрдайым екеуінің арасындағы бұрышты білдіреді жұптасқан беттер, ұшақтың екі жағында бір. Сол кездің өзінде ол әрдайым оң мен солдың арасында болады қанаттар. Алайда, математикалық тұрғыдан екіжақты арасындағы бұрышты білдіреді кез келген екі ұшақ. Сонымен, аэронавтикада бір жағдайда «екіұшты» термині екі бұрыш арасындағы айырмашылықты білдіреді алдыңғы-артқа беттері:

Бойлық диедрал - арасындағы айырмашылық түсу бұрышы қанаттың түбір аккорды және көлденең құйрық түбір хордасының түсу бұрышы.

Бойлық диедрал сонымен қатар, арасындағы бұрышты білдіруі мүмкін нөлдік көтеру осі көлденең құйрықтың қанаты мен нөлдік көтеру осінің орнына екі беттің түбір аккордтарының арасына. Бұл мағыналы қолдану, өйткені нөлдік көтеру бағыттары бойлық кесуге және тұрақтылыққа сәйкес келеді, ал түбірлік аккордтар бағыттары сәйкес келмейді.

Тарих

Геометрияда диедралды бұрыш дегеніміз - екі жазықтық арасындағы бұрыш. Авиацияны пайдалану геометриядан біршама ерекшеленеді. Авиацияда пайдалану «дихедраль «ан-» префиксімен бірге қолданылған кезде, сол және оң қанаттар арасындағы оң, жоғары бұрышты білдірді «(» сияқты «анхедраль ») қанаттардың арасындағы теріс, төмен бұрышты білдірді.

Диедралды бұрыштың аэродинамикалық тұрақтандырғыш қасиеттері 1810 ж. Әсерлі мақаласында сипатталған Сэр Джордж Кэйли.[2]

Диедралды бұрыш пен диедралды эффектіні қолдану

Ұшақтың тұрақтылығын талдау

Ұшақтың тұрақтылығын талдау кезінде диедралды әсер де а тұрақтылық туындысы деп аталады Cл[1 ескерту] момент коэффициентінің өзгеруін білдіреді («Cл")[2 ескерту] өзгеру дәрежесіне (немесе радианына) бүйірлік бұрыш").

Тұрақтылықты қамтамасыз ету

Диедралды әсердің мақсаты - орама осіндегі тұрақтылыққа ықпал ету. Бұл тұрақтылықтың маңызды факторы спираль режимі оны кейде «орам тұрақтылығы» деп атайды.[3 ескерту] Дихедральды әсер «қанаттар деңгейін» қалпына келтіруге тікелей ықпал етпейді, бірақ жанама түрде төменде сипатталған қозғалыс спираль режиміне әсер ету арқылы «қанаттар деңгейін» қалпына келтіруге көмектеседі.

Қанатты тазарту

Ұшақ дизайнерлері қанаттардың ұштары мен ұшу-қону жолағы арасындағы кеңістікті қамтамасыз ету үшін диедралды бұрышты ұлғайта алады. Бұл әсіресе алаңдаушылық туғызады сыпырылған ұшақтар, олардың қанатының ұштары айналу / жанасу кезінде ұшу-қону жолағына соғылуы мүмкін. Әскери әуе кемесінде монтаждау үшін екі жақты бұрыштық кеңістікті пайдалануға болады материал және танктер қанаттардың қатты нүктелерінде, әсіресе төмен қанаттары бар ұшақтарда. Осы дизайнды таңдау нәтижесінде туындаған диедральды әсердің орнын көлденең құйрықтағы диедралды бұрышты азайту арқылы өтеу қажет болуы мүмкін.

Диедралды эффектті реттеу үшін диедралды бұрышты қолдану

Жобалау кезінде а бекітілген қанатты ұшақтар (немесе көлденең беттері бар кез-келген әуе кемесі), диедралдық бұрышты өзгерту, әдетте, жалпы диедралды әсерді реттеудің қарапайым әдісі болып табылады. Бұл басқа дизайн элементтерінің диедралды әсерге әсерін өтеуге арналған. Бұл басқа элементтердің (мысалы, қанатты сыпыру, қанаттың тік бекіту нүктесі және т.б.) диедралды бұрышқа қарағанда өзгеруі қиын болуы мүмкін. Нәтижесінде әр түрлі типтегі қанатты ұшақтарда диедралды бұрыштың әртүрлі мөлшерін табуға болады. Мысалы, диедральды бұрыш, әдетте төмен қанатты ұшақтарға қарағанда, жоғары қанатты ұшақтарға қарағанда көбірек болады. Себебі қанаттың «биіктігі» (немесе вертикальдың «төмендігі») ауырлық орталығы қанатымен салыстырғанда) табиғи түрде жасайды Көбірек диедралды әсердің өзі. Бұл қажет болатын диедралды эффекттің мөлшерін алу үшін диедральды бұрыштың қажет болуын азайтады.

Жалпы шатасулар

Диедральды эффект жай ғана бүйірден жылжу моменті ретінде анықталады және басқа ештеңе жоқ. Қабырғаға байланысты басқа заттар тудыратын айналмалы сәттердің атаулары әртүрлі.

Дихедральды әсер туғызбайды есу жылдамдығы, не бүйірлік беттің өзгеру жылдамдығы. Диедральды әсерді ұшқыштар «рульді қолдану кезінде» байқайтын болғандықтан, көптеген ұшқыштар мен басқа да жақын сарапшылар домалату моменті бір қанаттың ауа арқылы жылдам және бір қанаттың аз жылдамдықпен қозғалуынан болады деп түсіндіреді. Шынында да, бұл нақты әсерлер, бірақ олар болмыстан туындаған диедралды әсер емес кезінде көлбеу бұрыш, бір бұрышқа жету арқылы емес. Бұл басқа әсерлер сәйкесінше «иілу жылдамдығына байланысты жылжу моменті» және «бүйірлік жылдамдыққа байланысты жылжу моменті» деп аталады.

Диедралды әсер жоқ орамның тұрақтылығы өз-өзінен. Роллдың тұрақтылығы «спираль режимінің тұрақтылығы» деп аз анықталады, ал диедралды әсер оған ықпал етеді.

Диедралды бұрыш диедралды эффектті қалай жасайды және спираль режимін тұрақтандырады

Диедралды бұрыш ұшақтың жалпы диедралды әсеріне ықпал етеді. Өз кезегінде, диедралды әсер тұрақтылыққа ықпал етеді спираль режимі. A тұрақты спираль режимі ұшақтың ақыр соңында «қанаттар деңгейіне» жағалау бұрышына қайта оралуына алып келеді, егер қанаттардың бұрышы деңгейден тыс болғанда.[4 ескерту]

1-сурет: Өтелмеген көтеру компоненті F бүйірлік күшін тудырадыжбұл әуе кемесінің бүйірден сырғуына әкеледі.
2-сурет: Нөлдік емес бүйірлік сырғанау төменгі және жоғары қанатты жоғары шабуыл бұрышына орнатады, нәтижесінде орама моменті Р тұрақтандырады.
Ұшақ тікелей көрерменге қарай ұшып бара жатқанын көрсетеді.

Егер бұзушылық әуе кемесін 1-суреттегідей қалыпты қанаттар деңгейінен ауытқуына әкеліп соқтырса, ұшақ төменгі қанатқа қарай біраз жылжи бастайды.[3]2-суретте ұшақтың тұмсығы бастапқы бағытта тұрған кезде ұшақтың ұшу жолы солға қарай жылжи бастады. Бұл келе жатқан ауа мұрынның сол жағынан келеді дегенді білдіреді. Қазір ұшақта бар бүйірлік банк бұрышына қосымша бұрыш. 2-суретте ұшақ келе жатқан ауаға өзін көрсете отырып көрсетілген.

Диедралды бұрыш бүйірлік жылжыту моментін қалай жасайды (диедралды эффект)

2-суретте бүйірлік сырғанау жағдайлары көбірек шабуыл бұрышы алға қарай иектенетін қанатта және артқы жақтағы қанатта кішірек шабуыл бұрышы. Шабуыл бұрышының бүйірлік бұрылыспен өзгеруі бұл 2-суретте көрінеді. Шабуылдың үлкен бұрышы көбірек көтерілуді тудырады (әдеттегі жағдайда, қанат тоқтап қалмайтын кезде), алдыңғы қанатта лифт көбірек болады, ал артқы қанатта болады аз көтеру. Қанаттар арасындағы көтерілудің бұл айырмашылығы айналмалы момент болып табылады және бұл бүйірлік сырғудан болады. Бұл ұшақтың жалпы диедралды әсеріне үлес.

Диедралды әсер спираль режимін қалай тұрақтандырады

Қабырғамен жасалған айналмалы сәт («P» таңбасымен) ұмтылады ұшақты қанаттар деңгейіне қайта айналдыру. Диедральды эффект қанаттарды «нивелирлеу» бағытында күштірек айналдыруға тырысады, ал аз дигедральды эффект қанаттарды «тегістеу» бағытында күштірек айналдыруға тырыспайды. Диедралды әсер спираль режимін тұрақтандыруға көмектеседі күтім Қанаттарды түзілетін бүйірлік сырғыманың мөлшеріне пропорционалды деңгейге қарай айналдыру. Бұл толық сурет емес. Сонымен бірге көлбеу бұрышы тік вертикаль мұрынды желге айналдыруға тырысады, мысалы, ауа райына ұқсас, болуы мүмкін бүйірлік сырғуды азайтады. Егер бүйірлік сызық болмаса, қалпына келтіретін айналдыру моменті болмайды. Егер бүйірлік сырғытпа аз болса, онда қалпына келтірілетін жылжыту сәті аз болады. Тік қанаттың көмегімен жасалған тұрақтылық дифференциалды қанаттардың артқы жағын дөңгелектеуді артқа айналдыру әсеріне қарсы.

Спираль режимі - бұл ақырындап ауытқу немесе қанаттар деңгейіне баяу оралу тенденциясы. Егер спираль режимі тұрақты болса, ұшақ қанаттар деңгейіне баяу оралады, егер тұрақсыз болса, ұшақ қанаттар деңгейінен баяу алшақтайды. Дихедральды әсер және серпімділік тұрақтылығы спираль режимінің тұрақтылығына әсер ететін екі негізгі фактор болып табылады, бірақ оған аз әсер ететін басқа факторлар да бар.

Дигедралды әсерге ықпал ететін басқа факторлар

The CG а параплан өте төмен, дигедралды эффектке үлкен үлес қосады

Дигедралды бұрыштан басқа дизайн факторлары да диедралды әсерге ықпал етеді. Әрқайсысы әуе кемелерінің диедралды әсерін азды-көпті арттырады немесе азайтады.

Сыпыру

Қанат сыпыру сонымен қатар диедралды әсерді күшейтеді. Бұл жоғары бұрылу бұрышы бар әуе кемелерінде, сондай-ақ кейбір әуе лайнерлерінде, тіпті төмен қанатты әуе кемелерінде эфирлік конфигурацияның бір себебі. Ту-134 және Ту-154, немістің 1930-1945 жж Бюкер ​​Флюцгеугбау, Бакер Юнгман екі орындық жаттықтырушы және одан да танымал Бюкер ​​Юнгмейстер екі ұшақты да, екінің екі дизайнына да диедральды әсер беретін, шамамен екі қанатты сығымдайтын аэропатикалық биплан, екі бланктің де дизайны аз мөлшерде берілген.

Масса центрінің тік орналасуы

The масса орталығы, әдетте деп аталады ауырлық орталығы немесе «CG» - бұл ұшақтың теңгерім нүктесі. Егер осы жерде тоқтатылып, айналуына мүмкіндік берілсе, шанақ (ұшақ) теңдестірілген болады. CG-дің алдыңғы бағытта орналасуы әуе кемесінің жалпы тұрақтылығы үшін бірінші кезектегі мәнге ие, бірақ тік орналасуы да маңызды әсер етеді.

КГ тік орналасуы диедралды әсердің мөлшерін өзгертеді. «Тік CG» төмендеген сайын, диедралды әсер күшейеді. Бұл көтеру мен сүйреу центрі CG-ден жоғары және моменті ұзын болғандықтан туындайды. Сонымен, бүйірлік сырғыма өзгерген кездегі күштер де өзгереді (ең алдымен бүйірлік күш, сонымен бірге көтеріп, сүйрейді) ұшақтың CG туралы үлкен сәт туғызады. Мұны кейде деп атайды маятник әсері.[5 ескерту]

Дигедралды әсерге тік КГ әсерінің экстремалды мысалы болып табылады параплан. Өте төмен тік CG құрған диедралды эффект күшті анедралдың жасаған теріс диедралды әсерін өтейді.[6 ескерту] міндетті түрде қатты төмен қарай қисық қанаттың.

Тым көп диедралды эффектінің әсері

Шамадан тыс диедралды бұрыштың әсерінен болатын шамадан тыс диедралды эффекттің жанама әсері ілінісу байланысы болуы мүмкін (әуе кемесінің Голланд орамы ). Мұны сезіну жағымсыз болуы мүмкін, немесе төтенше жағдайларда ол басқаруды жоғалтуы мүмкін немесе әуе кемесінде шамадан тыс жүктеме болуы мүмкін.

Анедралды және полидралды

Анатриальды қанаттар мен артқы жазықтықта РАФ Harrier GR7A

Анедралды

Әскери жойғыш ұшақтар көбінесе диедралды әсерді төмендететін, демек спираль режимінің тұрақтылығын төмендететін анедральды бұрышқа ие болады. Бұл маневрлікті жоғарылатады, бұл истребитель типті ұшақтарда қажет.

Анедральды бұрыштар ұшақтарда да үлкен қанаты бар, мысалы өте үлкен көрінеді Антонов Ан-124 және Lockheed Galaxy жүк ұшақтары. Мұндай конструкцияларда жоғары бекітілген қанат жоғарыдан жоғары орналасқан әуе кемесінің ауырлық орталығы арқасында қосымша диедралды әсер береді маятник эффект (деп те аталады киль әсері ) және сондықтан қосымша диедралды бұрыш жиі қажет емес. Мұндай конструкциялар шамадан тыс диедралды әсер етуі мүмкін, сондықтан спираль режимінде шамадан тыс тұрақтылыққа ие болады, сондықтан ұшақтың маневрін оңай басқаруға мүмкіндік беру үшін қанаттағы анедральды бұрыш қосылады.

Көпбұрышты

Макдоннелл Дуглас F-4 Phantom II көп қырлы қанатты және құйрықты құйрықты көрсету

Көптеген ұшақтар қарапайым диедралды (немесе анедралды) жазық қанаттармен жасалған. Сияқты кейбір ескі ұшақтар Vought F4U Cairair және Бериев Бе-12 бірге жасалған шағала қанаттары тамырдың жанында бүгілген.[дәйексөз қажет ] Қазіргі заманғы полиэдрлі қанаттардың конструкциялары қанаттардың ұшына жақын жерде жоғары қарай иіліп отырады (олар сондай-ақ аталады) ұштық диедралды), қанаттардың тамырда түйісетін бұрышын көбейтпей, диедралды эффектіні жоғарылату, бұл басқа дизайн өлшемдеріне сәйкес келуі мүмкін.

Полидраль көрінеді планерлер және басқа да ұшақтар. The McDonnell Douglas F-4 Phantom II осындай мысалдардың бірі, реактивті истребительдер арасында диадральды қанат ұштары үшін теңдесі жоқ. Бұл жазық қанатты прототиптің ұшу сынағы күтпеген спираль режимінің тұрақсыздығын түзету қажеттілігін көрсеткеннен кейін қосылды - тасымалдаушы операциялары үшін жиналуға арналған қанаттардың ұштарын бұрыштау бүкіл қанатты қайта құруға қарағанда практикалық шешім болды.[4]

Әдебиеттер тізімі

Сілтемелер

  1. ^ «See-ell-beta» оқылды.
  2. ^ Домалақ сәт коэффициент айналдыру моментінің «қалыпқа келуі» болып табылады. Айналу моментінде күштің ұзындық өлшем бірліктері болады. Айналу моментінің коэффициенті нормаланған, сондықтан оның бірлігі жоқ. Бұл сәтті қанаттардың ауданы мен қанаттардың аралықтары бойынша және бөлу арқылы жүзеге асырылады динамикалық қысым.
  3. ^ «Ролл тұрақтылығы» - бұл пайдаланушының көздеген мағынасын түсіну үшін контексті қажет ететін түсініксіз термин. Әдетте бұл «спиральді режимнің тұрақтылығы» дегенді білдіреді, бірақ сонымен қатар, диедралды әсерді немесе диедральды бұрышты білдіру үшін жиі дұрыс қолданылмайды, олардың екеуі де «тұрақтылық» емес, бірақ спираль режимінің тұрақтылығына ықпал етеді.
  4. ^ Спираль режимінде, егер ол тұрақсыз болса, онда ұшақ баяу, содан кейін жылдамырақ болады, алшақтау егер ұшқыш басқару кірістерін жасамаса, «номиналды қанаттар деңгейінен». Егер спираль режимі болса тұрақты және ұшақ а-дан басталған кезде ұшқыш ешқандай кіріс енгізбейді банктік ол қанат деңгейіне өздігінен оралады.
  5. ^ «Маятник эффектін» «сирек эффект» деп те аз атайды.
  6. ^ Парапланер қанатының төмен қарай қисық сызығын «үздіксіз полианедраль» деп атауға болады.

Ескертулер

  1. ^ Розкам, қаң (1979). «4.1.7». Ұшақтың ұшу динамикасы және ұшуды автоматты басқару. 1. Оттава, Канзас: Roskam Aviation and Engineering Corporation. б. 139. Конгресс кітапханасының каталог картасының нөмірі: 78-31382
  2. ^ «Бұл бұрыштық форма, шыңы төмен қарай, аэронавигациядағы тұрақтылықтың басты негізі болып табылады ... және бұл машинаның кез-келген жағына домалауын тиімді түрде болдырмайды». Джордж Кэйли. Аэронавигация туралы. (II бөлім). Табиғи философия, химия және өнер журналы., т. 25 (1810, ақпан), 81-87 бб. Қайта басылған Гиббс-Смит, Чарльз Х. Сэр Джордж Кейлидің «Аэронавтика», 1796-1855. HMSO. 1962. 223 бетте дәйексөз бар. Онлайн режимінде NASA (pdf) Мұрағатталды 2013 жылғы 11 мамыр, сағ Wayback Machine
  3. ^ Эткин, Бернард; Ұшу динамикасы 3.10 бөлім; 1982; ISBN  0-471-08936-2
  4. ^ Дональд, Дэвид және Джон Лейк, редакция. McDonnell F-4 Phantom: аспандағы рух. Лондон: AIRtime Publishing, 2002 ж. ISBN  1-880588-31-5.

Сыртқы сілтемелер