題:
隨著飛機變慢,為什麼一定的傾斜角會使您轉彎更快?
Crafterguy
2017-05-24 07:05:39 UTC
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在視頻“慢速飛行中的操縱”中,敘述者說,慢速飛行時,飛機對副翼和其他控制輸入的反應較弱。他還說,與以正常速度飛行相比,飛機在一定傾斜角度下的轉彎速度更快。我的問題是:為什麼飛機以較低速度飛行時轉彎更快?

所以我要問的基本上是,隨著飛機速度變慢,為什麼它會比快速飛行時開始轉彎更快?

七 答案:
Carlo Felicione
2017-05-24 07:28:15 UTC
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轉彎速率取決於以下兩項:

  • 升力的水平分量(向心力)
  • 飛機的切線速度(真實空速)

速率或轉彎與升力的水平分量成正比,與飛機的切線速度成反比。

對於給定的傾斜角,無論水平飛行中的空速如何,升力的垂直和水平分量都將相同。

因此,無論空速如何,飛機都將經歷相同的向心加速度。

由於切向速度速度較慢,相對於速度較快的飛機,任何類型的向心力都會產生較大的轉彎速率,這可以通過向心加速度方程來表示。

$$ a_c = \ frac {v ^ 2} {r} $$

所以真正速度為$ v_s = 100 $節的慢速飛行飛機和真正速度為$ v_f = 200 $ kno的快速飛行飛機它們會經歷相同的向心加速度。

$$ \ dfrac {v_s ^ 2} {r_s} = \ dfrac {v_f ^ 2} {r_f} = 4 \ \ dfrac {v_s ^ 2} {r_f} $$

or,$$ \ dfrac {1} {r_s} = \ dfrac {4} {r_f} $$

因此$ r_s < r_f $;在這種情況下,$ r_f = 4 \ r_s $

因為角速度等於切向速度除以半徑。

$$ \ omega = v / r $$

較慢飛機的角速度將大於較快飛機的角速度。

$$ \ omega_s = v_s / r_s $$

$$ \ omega_f = \ dfrac {v_f} {r_f} = \ dfrac {2 \ v_s} {4 \ r_s} = \ frac {1} {2} w_s $$

所以我們在這種情況下,慢轉的速度是快轉速度的兩倍。

@Krumia只有變量應該用斜體排版,因此索引必須包含在\ mathrm {...}中
@bogl“應該”根據嗎?請記住,這不是具有編輯指南的科學出版物。
根據提高的可讀性。如果它是強制性的,我會使用“ shall”。請注意,我的評論是針對@Krumia,的,因為他為美化您的答案付出了一些努力,我對他的編輯投了贊成票。無論如何,請隨時回滾。
您會在汽車中看到相同的現象,不是嗎?嘗試以最高速度轉彎,然後再以慢速轉彎。祝您好運,以80 MPH的速度旋轉90º!但是,我們始終以5-10 MPH的速度運行。
在那裡,但是汽車沒有水平力分量,只有輪胎摩擦控制裝置轉彎。但是(無限的免責聲明),如果猛踩剎車並用扳手使車輪打滑/打滑(不翻轉),則可以提高轉彎速度。滑行和側翻限制了汽車的轉彎,而不是飛機。
但是原理保持不變。
callisto
2017-05-24 13:42:28 UTC
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另一種更簡單的解釋方式是:

兩輛分別以10m / s和100m / s的速度行駛的車輛都向左旋轉180度。

要注意的是,每輛汽車都必須轉彎,以便駕駛員只能承受0.5G的橫向加速度。

對於行駛10m / s的汽車,這意味著轉彎半徑為20m。
汽車將在62.8m的時間內完成轉彎,僅需6秒鐘。

對於速度為100m / s的汽車,轉彎半徑為2000m時將產生相同的側向力。

63秒,距離為6283m。

簡而言之,速度較慢的汽車可以使掉頭更快。

同樣的想法也可以應用於飛行。

>

告訴您所有事情的線索,轉彎的汽車不會打滑。這種類比儘管廣受歡迎,但卻不准確,因為它不能以兩種方式反映出轉彎的物理原理。首先,向前運動的總矢量和升力矢量的水平分量是飛行方向。其次,機尾通過轉彎使飛機樞轉。汽車固定在地面上,其轉彎速度受輪胎在地面上的摩擦力的限制。如果100 m / s的汽車能夠旋轉,它將轉彎更快。
Ben
2017-05-24 08:51:47 UTC
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關鍵詞是轉彎率。這意味著,如果您的行進速度較慢,則完成360度轉彎所需的時間會更少。

如果要高速快速完成轉彎,與低速行駛時所需的傾角相比,坡度需要更大的傾角。

我看不出這如何回答問題。問題是“給定恆定的傾斜角,為什麼以較低的速度飛行時轉彎更快?”您已經清楚地解釋了“轉得更快”是什麼意思,但是您似乎並沒有對*為什麼*說什麼。
@TannerSwett我猜想OP只是誤解了視頻中的含義,不需要對物理進行詳細說明。我認為,如果他對物理學沒有很好的理解,那麼現有的答案雖然準確,卻可能使他感到困惑。因此,我給出了一個簡單的答案,希望它能幫助他理解這個概念,即使它不能完全解釋“為什麼”。
是的,那很有道理。在這種情況下,我認為這是一個很好的答案。
較陡的傾斜角和較高的g載荷...
Peter Kämpf
2017-05-24 09:50:28 UTC
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如果保持相同的傾斜角度,則重量不會因不同的速度而變化,因此提升也不會變化。然而,在較低的速度下,需要改變方向的動能較小,因此相同的升力要做的功更少。

傾斜的機翼會產生側向力依次用作向心力。實際上,這種作用力將飛機向側面拉向新的運動方向。當轉彎時,向心力將使飛機向側面加速並使其原始速度分量減速,從而使速度矢量的方向不斷變化,而其標量值保持恆定。如果轉換速度較慢,則可以更快地進行轉向。

最直觀易懂的答案,同時仍然是正確的。
我希望您的意思是比喻中的“工作” ...;)理想情況下,lift絕不執行任何工作。
我認為,@Sanchises“要做的工作更少”也意味著“克服更少的對立力量”。
@KorvinStarmast在物理學中,“功”一詞專門用於以力乘以距離的形式進行能量傳遞。普通的英語並不嚴格。所以你當然是對的-我只是在半開玩笑地學著腳。
@Sanchises是的,這是互聯網和Pedantry'R Us。 8 ^ D
它比動能更重要。理想情況下,轉彎時的動能保持恆定。
@VladimirF答案是將動能視為矢量,然後沿原始飛行方向分解。
@Sanchises這是錯誤的。
@VladimirF:我當時正在考慮提及動量,但發現動能的解釋更容易理解。我的目標不是最崇高的詞彙答案,而是一個易於理解的答案。我同意動量解釋在物理上是正確的。但是當機翼“有工作要做”時,用能量來解釋它本身就可以了。
我可能建議@Peter Kampf:向心力將使飛機向側面加速,而DRAG將使它的原始速度分量減速...其標量值保持恆定(由於恆定推力)。請注意,如果飛機傾斜但不旋轉,則推力分量保持相同方向,飛機將沿對角線方向行駛。在新方向上旋轉推力允許拖動以減慢原始速度矢量。
@RobertDiGiovanni:阻力和推力相互抵消,升力的側向分量確實是減小原始速度分量的力。為什麼飛機會一直轉彎,甚至在快要達到新速度時就在最後一刻呢?在轉彎開始時,升降機大部分會建立新的速度,而在結束時大部分會降低舊速度。這由正弦和余弦函數的發展來描述:它們告訴您力的哪一部分會增加新速度(正弦)或降低舊速度(餘弦)。
好的,我當時想進入銀行,但是用舵逮捕了偏航。這是一個側滑。沒有側風,也沒有方向舵輸入,水平升力組件將飛機向側面拉,從尾部(直翼)啟動偏航運動。沒有加電,下降。相反的方向舵,下降的滑移進入堤岸,對角下降。有側風,直下坡。飛機通過機翼的不同升力的轉彎來維持其傾斜度,而機尾則轉向機頭。
但是現在我明白了!在飛機偏航時,拖動AND水平提升分量會變慢,並停止沿原始方向行駛。謝謝!我沒有立即看到(沒有雙關語)
持有銀行(及其產生方式)所需的BTW提升差額是另一個好問題!
Koyovis
2017-05-24 18:26:11 UTC
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請原諒我的一線:因為很難轉動超速的子彈。

enter image description here

相同的傾斜角度=>相同的轉向力。當飛機緩慢飛行時,轉動掉的慣性能量要少得多。

mongo
2017-05-26 05:37:43 UTC
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轉彎時,加速度會用於重定向行駛方向。如果您的初始速度較低(慢速飛行),則需要較少的加速度(傾斜角*時間)來重定向行程。

如果您的初始速度較高(SR-71 Mach 3.2飛行),則更大的加速度(坡度角*時間)才能重定向您的行程。

此處坡度角描述了加速度,因為它可以有效地將“升力”的某些部分重新引導到水平方向,從而引起方向變化。

>

當然,直線和水平飛行時,升降機用於精確抵消重力。在水平轉彎中,機翼的某些升力用於引起行駛方向改變(水平加速度),並且還增加了後升力以增加迎角,並在轉彎時引起升力的暫時增加。 (順便說一句,這可能會使您在轉彎時放慢一點速度。)

簡單的答案是,轉動慢速物體要比快速物體花費更少的能量(加速度*時間)。 / p>

Robert DiGiovanni
2019-04-02 07:51:54 UTC
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在恆定的傾斜角下,較慢的飛機將必須以較高的AOA飛行才能維持與較快飛機相同的升力。在恆定的傾斜角下,垂直和水平提升分量以相同的比率快速或緩慢分佈。

為什麼慢一圈會更快?由於在較高的AOA時阻力增加,所以向前運動的阻力更大,而側面輪廓與較快的側面輪廓相同。

較慢的側面具有與較快的側面相同的橫向加速度(水平升力分量)但向前運動較少。合成矢量(飛行方向)更多地位於轉彎方向。注意,橫向G力相同。為了做到這一點,較快的飛機必須轉慢!

還要使結果偏向於傾斜更慢,增加的電梯偏轉(在傾斜處轉向),有助於使飛機轉得更快。

最後,螺旋槳在尾翼表面爆炸(感謝約翰·K)也產生了更大的轉向力。

機翼向側面拉動飛機,尾翼將其旋轉。緩慢增加功率。



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