محورهای اصلی هواپیما
هواپیما در حین پرواز می‌تواند در سه بعد بچرخد:
- yaw: چرخش دماغه به چپ یا راست حول محور بالا و پایین
- pitch: چرخش دماغه به بالا یا پایین حول محور بال به بال
- roll: دوران حول محور دماغه تا دم
این محورها به ترتیب عمودی، عرضی و طولی نیز نامیده می‌شوند.
این محورها همراه هواپیما حرکت می‌کنند و نسبت به زمین دوران می‌کنند.
هنگامی که اولین فضاپیمای سرنشین‌دار در اواخر دهه ۵۰ طراحی شد، این تعاریف به‌طور مشابه در مورد فضاپیما به کار گرفته شد.
این چرخش‌ها توسط گشتاور (یا ممان) حول محورهای اصلی پدید می‌آیند. در هواپیما، این چرخش‌ها با استفاده از سطوح کنترل متحرک تولید می‌شوند که توزیع نیروی آیرودینامیکی خالص حول مرکز ثقل هواپیما را تغییر می‌دهند. بالابرنده‌ها (قطعات متحرک روی دم افقی) pitch را ایجاد می‌کنند، سکان روی دم عمودی باعث ایجاد yaw می‌باشد، و شهپر (قطعات روی بال که در جهت‌های مخالف حرکت می‌کنند) منجر به پدید آمدن roll (غلتک) می‌شود. در یک فضاپیما، ممان‌ها معمولاً توسط سیستم کنترل واکنش ایجاد می‌شوند. این سیستم متشکل از پیشران‌های موشک کوچک است که برای اعمال نیروی رانش نامتقارن روی وسیله استفاده می‌شود.
محورهای اصلی
- محور معمولی یا محور yaw- محوری که از بالا به پایین کشیده شده‌است و عمود بر دو محور دیگر به موازات fuselage station بایگانی‌شده در ۲۰ سپتامبر ۲۰۲۰ توسط Wayback Machine می‌باشد.
- محور عرضی، محور جانبی یا محور pitch- محوری که از سمت چپ به راست خلبان در هواپیمای خلبان‌دار و به موازات بالهای یک هواپیمای بالدار کشیده شده‌است. این محور به موازات buttock line بایگانی‌شده در ۲۰۱۸-۱۰-۰۳ توسط Wayback Machineمی‌باشد.
- محور طولی یا محور roll- محوری که میان بدنه وسیله نقلیه از دم به دماغه کشیده شده‌است. این محور موازی با waterline است.
این محورها معمولاً با حروف X ,Y و Z نامگذاری می‌شوند تا بتوان آنان را با چارچوب مرجع، که معمولاً با x ,y ،z نمایش داده می‌شوند مقایسه کرد. نماد X اغلب برای محور طولی استفاده می‌شود، اما قراردادهای دیگری نیز وجود دارد.
محور عمودی (yaw)
مبدأ محور yaw در مرکز ثقل است و جهت آن به طرف پایین هواپیما، عمود بر بالها و عمود بر خط مرجع بدنه است. حرکت حول این محور، yaw نامیده می‌شود. یک چرخش yaw مثبت دماغه هواپیما را به سمت راست حرکت می‌دهد. سکان کنترل‌گر اصلی yaw می‌باشد.
اصطلاح yaw در ابتدا در کشتیرانی به کار می‌رفت و به چرخش یک کشتی ناپایدار حول محور عمودی خود، اشاره داشت. ریشه این کلمه نامشخص است.
محور عرضی (pitch)
مبدأ محور pitch (محور عرضی یا جانبی) آن در مرکز ثقل است و جهت آن به سمت راست، موازی با حطی است که از نوک یک بال به نوک بال دیگر کشیده شده‌است. حرکت حول این محور pitch خوانده می‌شود. حرکت pitch مثبت دماغه هواپیما را بالا می‌برد و دم را پایین می‌آورد. بالابرنده‌ها کنترل‌گر اصلی pitch هستند.
محور طولی (roll)
مبدأ محور roll (یا محور طولی) در مرکز ثقل است و جهت آن به موازات خط مرجع بدنه به سمت جلو می‌باشد. حرکت حول این محور roll نامیده می‌شود. جابجایی زاویه ای در حول این محور bank نامیده می‌شود. یک حرکت roll مثبت بال چپ را بالا می‌برد و بال راست را پایین می‌آورد. خلبان با افزایش نیروی برآر در یک بال و کاهش آن در بال دیگر غلت زدن را انجام می‌دهد و زاویهٔ bank را تغییر می‌دهد. شهپرها کنترل‌گر اصلی bank هستند. سکان نیز روی bank تأثیر دارد.
رابطه با سایر سیستم‌های نامگذاری محورها
این محورها با محورهای اصلی اینرسی مرتبط هستند، اما با این محورها یکسان نمی‌باشند. این محورها، محورهای تقارن هندسی می‌باشند و بدون در نظر گرفتن به توزیع جرم هواپیما انتخاب شده‌اند.
در مهندسی هوا-فضا چرخش‌های ذاتی حول این محورها را اغلب زاویه‌های اویلر می‌نامند که با سایر موارد استفاده از آن مغایرت دارد. محاسبات مربوطه آنها شبیه فرمول فرنه-سره است. انجام چرخش در یک چارچوب مرجع ذاتی معادل ضرب از راست ماتریس چرخش در ماتریس مشخصه (ماتریسی که بردار چارچوب مرجع، ستون‌های آن می‌باشد) است.
تاریخ
اولین هواپیمایی که کنترل فعال آن حول هر سه محور ممکن بود، گلایدر ۱۹۰۲ برادران رایت بود.
جستارهای وابسته
منابع
- ↑ "Yaw axis". Retrieved 2008-07-31.
- ↑ "Specialty Definition: YAW AXIS". Archived from the original on 2012-10-08. Retrieved 2008-07-31.
- ↑ Clancy, L.J. (1975) Aerodynamics Pitman Publishing Limited, London شابک ۰−۲۷۳−۰۱۱۲۰−۰, Section 16.6
- ↑ FAA (2004). Airplane Flying Handbook. Washington D.C. :U.S. Department of Transportation, Federal Aviation Administration, ch 4, p 2, FAA-8083-3A.
- ↑ "Aircraft rotations". Archived from the original on 4 July 2008. Retrieved 2008-08-04.