5.2.1 飞机的飞行姿态控制在线视频

同学们 大家好 欢迎回到力学与生活课堂

这一讲 我们学习

飞机的

飞行姿态控制

大概了解一下

控制飞机的姿态的一些原理

那么我们说飞机 在空中飞的时候

不光要机翼给他提供升力

让它飞起来

而且飞得时候 必须按照我们设定的路线

然后高度 然后姿态

就是

处于什么样的一个方位

然后

如何来控制这样一个动作

那么 这是一个飞机飞行的过程

有时候呢 往前平着走 有时候侧着走

往不同的方向拐弯的时候呢

飞机首先要实现的

是这一个侧身

那么 这一些动作

都是靠什么东西

实现的

那么这一讲

我们给大家

做一个介绍

第一个问题

就是我们给大家讲一下

就是物体在空间

如何把他的位置

方向给他定下来

那么也就是我们这一块儿自由度的问题

那么 如何确定一个物体

在空间的位置

方向呢？

那么我们说呢

我们可以看一下我们这一个教室

大家注意一下 我手里的这一个呢

控制笔

它在空间的这个方位怎么定呢？

我们可以想象一下

我们把这个教室的这个角

三个棱边看成三个坐标轴

那么 三个坐标轴的这个参数定了之后

这一个

笔在空间的位置也就定了

但是位置定了还不行

它可以处于不同的这一个姿态

那么这个姿态呢 由什么决定的呢

就是绕这三个坐标轴

转过的角度

所以说呢 我们要确定

一个物体在空间的这一个

方向

位置

需要几个参数呢

来控制他呢六个

分别是xyz

这个直线方向的

这一个数值

还有呢 绕着三个坐标轴

转过的角度

当这六个参数定了之后

那么 这一个物体在

坐标系里边的呢 具体

位置以及方向就完全确定了

所以说

我们说一个空间物体

有六个自由度

那么我们要确定一个物体在空间的方位

需要控制这六个参数

才能实现

他的这一个

方位的控制

这是第一个自由度

那么一个具体的飞机

在空间的时候呢 我们需要

怎么去控制它的这一个

方位呢

我们说这是一个飞机的一个呢

受力分析的一个模型

实际上 飞机在飞行的过程中

所受到的外力

都是由空气 就是与他接触的空气

给他作用的

但是呢 飞机对这一个机翼的形状呢比较复杂

其身的形状呢 也比较复杂

每一个点上

他的这个气体对它的压力 都是不一样的

那么整个所有的

飞机机身上所受到的空气压力的合力

最后呢 我们给它合成

合成之后呢 可以得到一个合力

这个合力呢 我们称之为主矢

还有一个呢

合力偶 我们称之为主矩

我们把这一个主矢和主矩

向三个坐标轴上

进行分解

分解之后呢x轴

有一个主矢

一个主矩的分量

Y轴Z轴 各有一个

那么这六个分量就决定了整个飞机

在空间的方向

位置的实现 就怎么实现的

就是靠这六个力

来实现的

那么这是呢 飞机在空间位置的确定

那么具体来说

我们说飞机了

确定飞机运动的力

我们是怎么确定的呢

比如说空间的高度 也就是我们这一块的上下位置

怎么确定的呢

就是靠机翼的升力

就是这样一个机翼 在这一个空气里边运动的过程中

上表面的压强小 下表面的压强大

形成一个升力

这个升力 就可以控制飞机的高度

你想让它往上走

那个升力大一点 克服自重 然后往上走

那么升力小一点

往下走

那么这是上下移动

还有一个飞机向前运动 就是飞机 一般要高速的向前运动

向前运动靠什么实现的呢

就是靠这一个发动机

发动机有两种 一种呢是喷气式 我们这一块呢

给大家的这一个呢 是喷气式发动机

还有一个螺旋桨式的

就是螺旋桨的转动

使得空气了 往后高速的流动

然后呢 导致一个反作用力

那么这两种

都给他们提供向前的力

飞机向前的力

还有一个就是飞机在飞行的过程中

如何来转身 就是绕着飞机向前的轴

如何转？

那么转动的这一个是由什么东西产生的呢

大家看这一个动图

就知道了

那么由哪一个产生的呢

由这一个机翼两端的

小的一个可以摆动的板

这个板 我们把它称为副翼

距离机身比较远的这两个板

产生的力

这两个呢 没有同时向下 或者同时向上的

都是一个向上一个向下

一个向上

那么这时候呢 产生的力

向上的时候 产生一个阻力

导致这一块儿有一个向下的压力

然后这一块向下的时候呢 一个向上的力

最后产生一个力偶

这一个力偶使得飞机发生绕着纵轴的转动

而绕着这个纵轴转动 还有一个横向移动的力

那么飞机呢 在飞行的过程中 如何实现这一个横向移动

大家可以看一看

实际上是机翼的升力作产生的

大家注意一下

这样一个绕着这一个纵轴的转动

使得机身的这个位置

发生了旋转

而旋转的时候呢 这个飞机的这个升力

始终是垂直于机翼的

始终垂直于机翼的 那么这时候呢 这一个力

垂直于一个机身朝上

这个时候还有一个向这边的一个力

所以说飞机

要往这个什么

要往这一个方向漂移 比如说这次机翼的上面

那么要往这一块来漂飘移的时候呢

往这边漂移的时候 你得这样走

然后呢 产生这样一个升力的分力

然后呢 使得他实现横向移动

这是呢 我们说

实现横向移动的力

还有一个飞机呢 我们说要实现什么呢

俯仰运动

抬头低头

这个运动呢称之为俯仰运动

俯仰运动呢 是由什么东西产生的呢

就是这个

尾翼水平尾翼上的这两个呢

水平的这一个

升降度

那么 这一个升降度可以使飞机

抬头低头

然后实现这一种

俯仰运动

还有一个飞机在飞行的过程中

如何转头

就是这一块

让这个机头的方位来偏转一下

用哪个实现的呢？

实际上就是尾翼

后面竖直的尾翼这一块儿的摆动

来实现的这一个

大家可以看一看了

这两个动图

就是让飞机 实现偏航

那么这是 这一个

飞机的这一个

在空中 如何控制

还有一个 我们说呢

就是这个刹车系统

飞机的这一个刹车系统呢 非常重要

飞机呢 你落下了 落下来了 我们说这一个

起落架呢 伸出接触地面

然后呢 你得让它快快地来停下来

而由于飞机这一个落下来说速度很大的

你不让它停下来

那麻烦大了 一下冲出跑道了 最后完蛋了

那么这时候呢 我们说飞机的这一个地面制动 它由哪些东西完成的呢

不是一个东西 一系列的东西

完成了飞机的这个制动

第一个制动的 这个机车的那个机轮的刹车系统

就在这一块 这是机轮

这个系统

和我们汽车的这个刹车系统呢 基本上还是一致的

汽车的刹车系统

挪到这儿来就可以了

但是要求 比汽车的高得多 因为汽车的速度

还是很低的

还有一个

是什么呢

这一块

扰流板

这个扰流板了 我们说 还有一个名称

叫减速板

飞机的这一个轮子 一接触地面

这个扰流板 竖起来

竖起来了 实际上是增加

飞机的阻力

限制飞机了

向前运动

还有一个呢 就是另一个前缝翼

前缝翼 我们说的是哪一块的这个

这个飞机前面

这一块儿有一个前缝翼

让前缝翼伸出去

也可以来改变机翼的形状

增加这一个

机翼的阻力

还有一个就是我们这一块 这个前缝翼也看不到

还有这一块儿就是襟翼

襟翼全部伸开

而且让它向下弯下来

弯下来之后呢 也起到一个作用

那么 这些共同作用呢

就可以实现这

飞机比较快速的制动

但是呢 还有一些呢 飞机太大了

他的动能力非常的大

制动不了

那么 还有一个叫反推装置

反推装置是什么呢 就是在这发动机上

飞机的发动机的本身向后

喷出燃烧的高速的气流

给飞机一个反推力 让飞机往前走

但是这一个反推系统 它起什么作用

他把这一个气流不往后喷了

然后通过这一个控制板

然后呢让这个汽流反着 从这往前冲

就像我们这一块 把这一抬开 气流往前冲

往前冲 给飞机一个

什么呢

朝这一个的一个力

这个力就是反推力

这就是我们讲的飞机的刹车系统

非常复杂

但是呢 也非常重要 这一块任何一个地方

出了问题 都可能导致飞机

出现问题

这一章

我们就给大家讲到这 谢谢大家