Отклонение (вращение)

Вращение по рысканью — это движение твердого тела вокруг оси отклонения от курса , которое меняет направление, на которое оно указывает, влево или вправо от направления движения. Скорость рыскания или скорость рыскания автомобиля, самолета, снаряда или другого твердого тела - это угловая скорость этого вращения или скорость изменения угла курса, когда самолет находится в горизонтальном положении. Обычно измеряется в градусах в секунду или радианах в секунду.

Еще одним важным понятием является момент рыскания , или момент рыскания, который является компонентом крутящего момента вокруг оси рыскания.

Измерение

Скорость рыскания можно измерить путем измерения скорости относительно земли в двух геометрически разделенных точках тела или с помощью гироскопа , или ее можно синтезировать из акселерометров и тому подобного. Это основной показатель того, как водители визуально ощущают поворот автомобиля.

Это важно в транспортных средствах с электронной стабилизацией . Скорость рыскания напрямую связана с боковым ускорением транспортного средства, поворачивающего с постоянной скоростью вокруг постоянного радиуса, соотношением

тангенциальная скорость*скорость рыскания = поперечное ускорение = тангенциальная скорость^2/радиус поворота, в соответствующих единицах измерения

Соглашение о знаках может быть установлено путем пристального внимания к системам координат.

В более общем маневре , когда радиус и/или скорость варьируются, вышеуказанное соотношение больше не сохраняется.

Контроль скорости рыскания

Скорость рыскания можно измерить с помощью акселерометров по вертикальной оси. Любое устройство, предназначенное для измерения скорости рыскания, называется датчиком скорости рыскания .

Дорожные транспортные средства

Исследование устойчивости дорожного транспортного средства требует разумного приближения к уравнениям движения.

На схеме изображен четырехколесный автомобиль, у которого передняя ось расположена на расстоянии метра впереди центра тяжести , а задняя ось - на b метров назад от центра тяжести. Кузов автомобиля указывает в направлении $\theta$ (тета), пока он движется в направлении $\psi$ (пси). В общем, это не одно и то же. Шина скользит в зоне контакта по направлению движения, но ступицы совмещены с кузовом автомобиля, а рулевое управление удерживается по центру. Шины деформируются при вращении, чтобы компенсировать это несоосность, и, как следствие, создают боковые силы.

Из исследования курсовой устойчивости , обозначая угловую скорость $\omega$ , уравнения движения:

{\frac {d\omega }{dt}}=2k{\frac {(a-b)}{I}}\beta -2k{\frac {(a^{2}+b^{2})}{VI}}\omega

{\frac {d\beta }{dt}}=-{\frac {4k}{MV}}\beta +(1-2k){\frac {(b-a)}{MV^{2}}}\omega

с $M$ масса автомобиля, $V$ скорость автомобиля и $\beta =\theta -\psi$ общий угол автомобиля.

Коэффициент ${\frac {d\beta }{dt}}$ будем называть « демпфированием » по аналогии с демпфером «масса-пружина», который имеет аналогичное уравнение движения. По той же аналогии коэффициент $\beta$ будем называть «жесткостью», так как ее функция состоит в том, чтобы вернуть систему к нулевому прогибу, так же, как пружина.

Вид решения зависит только от знаков членов демпфирования и жесткости. На рисунке представлены четыре возможных типа решения.

Единственное удовлетворительное решение требует, чтобы и жесткость, и демпфирование были положительными. Если центр тяжести находится впереди центра колесной базы $(b>a)$ , это всегда будет положительно, и автомобиль будет устойчив на всех скоростях. Однако, если он находится дальше назад, этот член может стать отрицательным выше скорости, определяемой следующим образом:

V^{2}={\frac {2k(a+b)^{2}}{M(a-b)}}

Выше этой скорости автомобиль будет неустойчивым по направлению (рыскания) . Поправки на относительное влияние передних и задних шин и рулевого усилия доступны в основной статье.

Связь с другими системами ротации

Эти вращения являются внутренними вращениями , и их расчет аналогичен формулам Френе-Серре . Выполнение вращения во внутренней системе отсчета эквивалентно умножению справа ее характеристической матрицы (матрицы, которая имеет вектор системы отсчета в виде столбцов) на матрицу вращения.

История

Первым самолетом, продемонстрировавшим активное управление по всем трем осям, был планер братьев Райт 1902 года . ^[1]

См. также

Ссылки

^ «Ротация самолетов» . Исследовательский центр Гленна . 05 мая 2015 г. Проверено 13 октября 2018 г.

[1] «Ротация самолетов» . Исследовательский центр Гленна . 05 мая 2015 г. Проверено 13 октября 2018 г.

[1]