Atalet bağlantısı - Inertia coupling

Havacılıkta, atalet kuplajı,[1] olarak da anılır eylemsiz bağlantı[2] ve atalet makarası bağlantısı,[3] potansiyel olarak yıkıcı bir fenomendir. yüksek hızlı uçuş tasarım özelliklerinin (örneğin yeterince büyük bir kanatçık) anlaşılmasından önce uçakların ve pilotların kaybına neden olan. Ne zaman oluşur eylemsizlik ağır gövde kanat tarafından üretilen aerodinamik kuvvetlerin ve momentlerin yeteneğini aşar ve imparatorluk uçağı stabilize etmek için. Sorun jet olarak ortaya çıktı savaş uçağı ve araştırma uçakları dar kanat açıklıkları nispeten düşük olan rulo atalet, uzun ince yüksek yoğunluklu gövde, kıyasladığımızda yalpalama atalet.[4]

Dönem atalet / atalet bağlantısı Bir yuvarlanma manevrası sırasında sapmaya atıfta bulunulması yanıltıcı olarak tanımlanmıştır, çünkü sorunun tamamı aerodinamik ve aynı zamanda atalet kuplajıdır.[5] Manevraya katkılar karmaşıktır ve hepsi eşzamanlı olarak gerçekleşen eylemsizlik kuplajı, aerodinamik kuplaj ve üç eksen etrafındaki eylemsizlik oranlarını içerir.[6] Ancak, eylemsiz bağlantı aynı zamanda esasen bir jiroskopik etki, yani bir gövdenin hızla yuvarlandığında uçuş yönünden uzaklaşıp rüzgara doğru genişleme eğilimi olarak tanımlanmış ve bu şekilde Phillips tarafından analiz edilmiştir.[7] Atalet rulo bağlantısı yuvarlanma hızı, perde veya yalpalama doğal frekanslarının alt kısmına eşit olduğunda, yükselme veya sapmadaki rezonans sapması olarak tanımlanmıştır.[8]

Açıklama

Atalet kuplajı, yukarıda açıklanan ağırlık dağılımına sahip bir uçak, kendi dönüş ekseninden farklı bir eksen etrafında hızla yuvarlandığında meydana gelme eğiliminde olacaktır. Eğilim, yön stabilitesini artırmayı ve izin verilen yuvarlanma oranını ve süresini azaltmayı ve yuvarlanma manevralarını gerçekleştirmek için hücum açısını sınırlamayı içeren bir dizi strateji ile karşılanabilir.[9]

Rahatsız edici hareketin nedeni, uçak kütlesinin, biri ağırlık merkezinin önünde, diğeri arkada olmak üzere kendi dönüş ekseninde "dambıl-moda" olmak üzere iki konumda yoğunlaştığını düşünerek görselleştirilebilir. Uçak, bir hücum açısında "dambıl" ile aerodinamik veya rüzgar ekseni boyunca uçuyor olacak. Aerodinamik eksen etrafında dönme, "eksen dışı" kütlelerin dışarı doğru hareket etmesine neden olma eğiliminde olacaktır.[10]1950'lerin kısa kanat açıklıkları, yüksek yoğunluklu gövdeler ve yüksek irtifada uçuş yoluyla savaş uçağı tasarımındaki eğilim, boylamsal ve yönsel stabilite tarafından sağlanan aerodinamik geri yükleme kuvvetlerine kıyasla yuvarlanma nedeniyle atalet kuvvetlerini artırma eğilimindeydi. Yuvarlanma hareketi, uçağın uzunlamasına ve yanal hareketleri arasındaki bağlantıyı sağlar.[11]Tipik bir jet uçağı, kütlesinin çoğunun merkez hattına yakın dağılmış olmasına ve uçaklardaki aerodinamik kuvvetler ve momentlerin bir miktar stabilizasyon sağlayan (kontroldeki küçük dalgalanmaların onu duruş dengesine döndürme eğilimi göstermesi gibi) olmasına rağmen, hatırlamak önemlidir uçak gerçekçi olarak her zaman küçük, sıfır olmayan rasgele bir esneme ve yunuslama oranıyla uçarlar.

Erken tarih

Eylemsiz rulo bağlantısı 1948'de jiroskopik bir etki olarak tahmin edildi ve analiz edildi[12] William Phillips tarafından NACA. Analizi, 1950'lerin başında tahmin ettiği şiddetli hareketleri, X serisi araştırma uçağını ve Century serisi savaş uçağını deneyimleyecek uçaktan önceydi. Bu süreden önce, uçaklar uzunluktan daha geniş bir genişliğe sahip olma eğilimindeydi ve kütleleri genellikle kütle merkezi. Bu özellikle pervaneli uçaklar için geçerliydi, ancak aynı zamanda eski jet avcı uçakları için de geçerliydi. Sadece uçak, sürüklenmeyi azaltmak ve daha uzun süre kullanmak için aerodinamik yüzey alanını feda etmeye başladığında oldu. incelik oranları süpersonik sürüklemeyi azaltan, etkinin bariz hale geldiği. Bu durumlarda, uçak genellikle çok daha ağırdı ve jiroskopik etkisinin küçük kontrol yüzeylerini bastırmasına izin verdi.

Atalet merdane bağlantısı, Mach 3.2'de birbirini takip eden üç farklı bağlantı modundan biriydi.[13] pilotu öldürmek Kaptan Mel Apt roketle çalışan ilk uçuşunda Çan X-2 27 Eylül 1956'da. Atalet rulo bağlantısı neredeyse ölmüştü. Chuck Yeager içinde X-1A üç yıl önce.[14] Merdane birleştirme çalışması X-3 Stiletto (ilk olarak 1952'de uçtu) son derece kısaydı ancak değerli veriler üretti. Ani kanatçık ruloları, Mach 0.92 ve 1.05'te gerçekleştirildi ve "rahatsız edici" hareketler ve aşırı hızlanma ve yükler üretti.[15] Atalet rulo bağlantısını deneyimleyen ilk iki üretim uçağı, F-100 Süper Sabre ve F-102 Delta Hançer (ikisi de ilk olarak 1953'te uçtu). F-100, yön kararlılığını artırmak için daha büyük bir dikey kuyrukla modifiye edildi.[16] F-102, kanat ve kuyruk alanlarını artırmak için modifiye edildi ve artırılmış bir kontrol sistemi ile donatıldı. Dinamik hareket manevraları sırasında pilot kontrolünü sağlamak için F-102A'nın kuyruk alanı% 40 artırıldı. Durumunda F-101 Vudu (ilk olarak 1954'te uçtu), bir kararlılık artırma sistemi bu sorunla mücadeleye yardımcı olmak için A modellerine uyarlanmıştır. Douglas Skyray atalet merdane bağlantısını kontrol etmek için herhangi bir tasarım değişikliğini dahil edemedi ve bunun yerine bağlantı etkilerinin sorunlara neden olmadığı sınırlı manevra limitlerine sahipti.[17] Lockheed F-104 Yıldız Savaşçısı (ilk kez 1956'da uçtu) dengeleyici (yatay kuyruk yüzeyi) atalet kuplajını azaltmak için dikey kanadın üstüne monte edilmiştir.

Referanslar

  1. ^ Flightwise - Volume 2, Aircraft Stability and Control, Christopher Carpenter 1997, Airlife Publishing Ltd., ISBN  1 85310 870 7, s. 336
  2. ^ Uçak Stabilitesi ve Kontrolü - İkinci baskı, Abzug ve Larrabee, Cambridge University Press, ISBN  0-521-02128-6, s. 109
  3. ^ https://www.nasa.gov/centers/dryden/pdf/88484main_H-2106.pdf
  4. ^ Hurt, H. H., Jr. (Ocak 1965) [1960]. Deniz Havacıları için Aerodinamik. ABD Hükümeti Baskı Ofisi, Washington D.C .: ABD Donanması, Havacılık Eğitim Bölümü. s. 315. NAVWEPS 00-80T-80.
  5. ^ Hurt, H. H., Jr. (Ocak 1965) [1960]. Deniz Havacıları için Aerodinamik. ABD Hükümeti Baskı Ofisi, Washington D.C .: ABD Donanması, Havacılık Eğitim Bölümü. s. 315. NAVWEPS 00-80T-80.
  6. ^ https://archive.org/details/DTIC_ADA170960/page/n781?q=flying+qualities+textbook+test+pilot+school 9.1
  7. ^ Uçak Stabilitesi ve Kontrolü - İkinci baskı, Abzug ve Larrabee, Cambridge University Press, ISBN  0-521-02128-6, s. 109
  8. ^ https://www.nasa.gov/centers/dryden/pdf/88484main_H-2106.pdf s. 1
  9. ^ Hurt, H. H., Jr. (Ocak 1965) [1960]. Deniz Havacıları için Aerodinamik. ABD Hükümeti Baskı Ofisi, Washington D.C .: ABD Donanması, Havacılık Eğitim Bölümü. s. 319. NAVWEPS 00-80T-80.
  10. ^ Hurt, H. H., Jr. (Ocak 1965) [1960]. Deniz Havacıları için Aerodinamik. ABD Hükümeti Baskı Ofisi, Washington D.C .: ABD Donanması, Havacılık Eğitim Bölümü. s. 316. NAVWEPS 00-80T-80.
  11. ^ http://naca.central.cranfield.ac.uk/reports/1948/naca-tn-1627.pdf s.2
  12. ^ https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19930082293.pdf
  13. ^ https://www.nasa.gov/centers/dryden/pdf/88484main_H-2106.pdf s.8
  14. ^ James Young. "Chuck Yeager'ın Bell X-1A'daki çılgın yolculuğunun hikayesi". chuckyeager.com. Alındı 8 Şubat 2015.
  15. ^ https://www.nasa.gov/centers/dryden/pdf/88484main_H-2106.pdf s sayfa 36
  16. ^ https://www.nasa.gov/centers/dryden/pdf/88484main_H-2106.pdf s. 39
  17. ^ Uçak Stabilitesi ve Kontrolü - İkinci baskı, Abzug ve Larrabee, Cambridge University Press, ISBN  0-521-02128-6, s. 119