幻灯二

固定翼无人机绕哪三个轴改变姿态(「每天一点无人机」关于固定翼转弯,你知道这些就够了)

Q1 先搞懂原理,要使固定翼飞机转弯需要哪些因素?

根据牛顿定律,一个物体如果静止或者做匀速直线运动,会一直保持静止或匀速直线运动状态,直到某个其他的力作用于物体。

飞机和任何其他运动物体类似,需要有一个侧向力使它转弯,在一个正常的转弯中,这个力是通过飞机的倾斜得到的,这时升力是向上和向内作用的,转弯时候的升力被分解为两个分力,这两个分力成合适的角度,竖直作用的分力和重力(量)成对,称为垂直升力分量,另一个是水平指向转弯的中心,称为水平升力分量,或者叫向心力,这个水平方向的力,把飞机从直线轨迹,拉动到转弯轨迹上。离心力和飞机转弯时的向心力方向相反,大小相等。简而言之,飞机的驾驶不像小船或者汽车,为了转弯它必须倾斜,反过来说,只要飞机倾斜,它就会转弯。

Q2 操作什么舵面会让机身倾斜呢?

最简单的就是操作就是打副翼,通过左右副翼升力差一下就可以实现这个效果。

Q3 有的同学说,方向舵不也能转弯呢?

是的,方向舵可以实现转弯,但是比操作副翼要慢得多,反应迟钝,姿态会左右摇摆非常别扭。

Q4 那么转弯用不用得上方向舵呢?

有时候在侧风存在时或者机翼较大时,转弯会产生反向偏航的现象,就是会发生侧滑,就需要我们进行良好的方向控制,加上方向舵,让机头朝向转弯方向。

对转弯来说,最恰当的操作是副翼倾转机身产生水平分力,升降舵提高攻角增大升力保持高度,方向舵修真转弯时发生的反向侧滑并减小阻力使机头朝向转弯方向,三个舵面的完美配合才能形成完美的转弯,这就是协调转弯。

Q5 转弯时为什么会掉高度?

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刚才我们看到,飞机的倾斜使之转弯,但在这个过程中飞机的总升力没有增加,而倾斜却把升力硬生生分为两个分量,哪两个?一个垂直的和一个水平的。原来飞机平飞时,升力刚刚好抵消重力,这一分解明显降低了抵消重力(量)的力,当重力大了飞机会怎么样?因此飞机的高度会下降。这样行吗?当进行恒定高速转弯时。一定要记住升力的竖直分量,必须要等于飞机的重量,才能维持飞机的高度。

这时候怎么办?需要增加额外的力来抵消重力(量)。

升力公式

怎么增加升力啊?空气密度增加不了,可以增加升力系数和速度对吧,好,升力系数怎么增加? 增大迎角。 速度怎么增加?加大油门。通过增加迎角或加大油门来实现的,来产生足够的升力,以平衡飞机的重力(量),直到升力在竖直方向上的分力再一次等于重力(量)。

Q6 转弯快慢由什么决定?

转弯快慢其实就是转弯半径的大小,转的急不急?

从受力分析中,我们可以看出,对于给定空速飞机转弯的快慢依赖于升力水平分量的大小,你会发现升力的水平分量和倾斜角成正比,倾斜角增加使升力的水平分量也增加,也就加快了转弯的速度,因此,转弯速度可以通过调整倾斜角来控制。

转弯半径公式

——φ为飞机的滚转角,v为盘旋速率,R为盘旋半径

从这公式看,水平转弯时如果空速增加,转弯半径也要增加,倾斜角越大,半径越小,转的越急,相应还有什么?迎角也要增大或者适当加大油门,才能不掉高度。也就是说副翼打的大,转弯就急,升降舵相应也要稍微大一些,不掉高度。

所有基本知识都具备了,我们就要来研究一下固定翼无人机转弯的基本操作了,首先将给大家介绍的是固定翼无人机的转弯方法,请各位新模友慢慢琢磨和练习。

1.操纵固定翼无人机转弯的基本方法

开始转弯的正确方法是短暂的压下副翼操纵杆,使飞机的机翼倾斜,形成转弯坡度,然后让副翼操纵杆会中以避免飞机进入螺旋,接下来拉动升降舵操纵杆开始进入转弯,并同时保持飞机的飞行高度,升降舵此时同时为固定翼无人机转弯和防止飞机掉高度服务。

2.副翼的动作对固定翼无人机转弯效果的影响

固定翼无人机转弯的时候,一开始控制副翼操纵杆的幅度,决定了固定翼无人机转弯的快慢,如果副翼打的量很小,只要拉动很小幅度的升降舵即可维持飞机的转弯和不掉高度,如果开始副翼的偏转量很大,就需要拉动更大幅度的升降舵来维持飞机的高度,此时飞机的转弯速度会增加,转弯半径也小了很多。

3.错误的转弯状态

转弯动作中一个很重要的控制动作是打副翼然后回中,这样做是很有必要的,打副翼然后回中是让飞机形成转弯坡度,最终通过升降舵来实现转弯,但是如果打了副翼不回中,机翼上收到的是持续的扭矩,飞机将开始滚转,我们称之为横滚,这不是我们期望的转弯动作,所以在模型飞机转弯的时候,一定记住要打副翼,然后自然回中,才可以飞出你想要的转弯动作。

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