Flugzeughauptachsen - Aircraft principal axes

Die Lage aller drei Achsen, mit der Rechte-Hand-Regel zur Beschreibung des Winkels ihrer Drehungen

Ein fliegendes Flugzeug kann sich in drei Dimensionen frei drehen: Gieren , Nase nach links oder rechts um eine nach oben und unten verlaufende Achse; Nicken , Nase nach oben oder unten um eine Achse, die von Flügel zu Flügel verläuft; und Roll , Drehung um eine Achse, die von der Nase zum Schwanz verläuft. Die Achsen werden alternativ als vertikal , quer bzw. längs bezeichnet. Diese Achsen bewegen sich mit dem Fahrzeug und drehen sich zusammen mit dem Fahrzeug relativ zur Erde. Diese Definitionen wurden analog auf Raumfahrzeuge angewendet, als Ende der 1950er Jahre die ersten bemannten Raumschiffe entworfen wurden.

Diese Drehungen werden durch Drehmomente (oder Momente ) um die Hauptachsen erzeugt. In einem Flugzeug, werden diese absichtlich mittels bewegter Steuerflächen erzeugt, die die Verteilung des Netzes variieren aerodynamischen Kraft um den Fahrzeugschwerpunkt . Höhenruder (bewegte Klappen am Höhenleitwerk) erzeugen Nicken, ein Seitenruder am Seitenleitwerk erzeugt Gieren und Querruder (Klappen an den Flügeln, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen) erzeugen Rollbewegungen. Auf einem Raumfahrzeug werden die Momente normalerweise von einem Reaktionssteuerungssystem erzeugt, das aus kleinen Raketentriebwerken besteht, die verwendet werden, um asymmetrischen Schub auf das Fahrzeug auszuüben.

Hauptachsen

Gier-/Kurs-, Nick- und Rollwinkel und zugehörige vertikale (unten), Quer- und Längsachsen
  • Normale Achse oder Gierachse – eine Achse, die von oben nach unten verläuft und senkrecht zu den anderen beiden Achsen parallel zur Rumpfstation verläuft.
  • Querachse , Querachse oder Nickachse – eine Achse, die bei einem pilotierten Flugzeug von links nach rechts des Piloten verläuft und parallel zu den Flügeln eines geflügelten Flugzeugs parallel zur Gesäßlinie verläuft.
  • Längsachse oder Rollachse – eine Achse, die in normaler Flugrichtung oder in Richtung des Piloten vom Heck bis zur Nase durch die Karosserie des Fahrzeugs gezogen wird, ähnlich der Wasserlinie eines Schiffes .

Normalerweise werden diese Achsen durch die Buchstaben X, Y und Z dargestellt, um sie mit einem Referenzsystem zu vergleichen, das normalerweise x, y, z genannt wird. Normalerweise wird dies so gemacht, dass das X für die Längsachse verwendet wird, aber es gibt andere Möglichkeiten , dies zu tun.

Vertikale Achse (Gier)

Die Gierachse hat ihren Ursprung im Schwerpunkt und ist zum Boden des Flugzeugs gerichtet, senkrecht zu den Tragflächen und zur Rumpfbezugslinie. Eine Bewegung um diese Achse wird als Gieren bezeichnet . Eine positive Gierbewegung bewegt die Nase des Flugzeugs nach rechts. Das Ruder ist die primäre Steuerung des Gierens.

Der Begriff Gieren wurde ursprünglich im Segelsport verwendet und bezog sich auf die Bewegung eines instabilen Schiffes, das sich um seine vertikale Achse dreht. Seine Etymologie ist ungewiss.

Querachse (Teilung)

Die Nickachse (auch Quer- oder Querachse genannt ) hat ihren Ursprung im Schwerpunkt und ist nach rechts gerichtet, parallel zu einer von Flügelspitze zu Flügelspitze gezogenen Linie. Die Bewegung um diese Achse wird Pitch genannt . Eine positive Nickbewegung hebt die Nase des Flugzeugs und senkt das Heck. Die Aufzüge sind die primäre Steuerung der Tonhöhe.

Längsachse (Rolle)

Die Rollachse (oder Längsachse ) hat ihren Ursprung im Schwerpunkt und ist nach vorne gerichtet, parallel zur Rumpfbezugslinie. Eine Bewegung um diese Achse wird Roll genannt . Eine Winkelverschiebung um diese Achse wird Bank genannt . Eine positive Rollbewegung hebt den linken Flügel an und senkt den rechten Flügel ab. Der Pilot rollt, indem er den Auftrieb an einem Flügel erhöht und am anderen verringert. Dadurch ändert sich der Querneigungswinkel. Die Querruder sind die Hauptsteuerung der Bank. Das Seitenruder hat auch einen sekundären Effekt auf die Querneigung.

Beziehung zu anderen Achsensystemen

Diese Achsen beziehen sich auf die Hauptträgheitsachsen , sind aber nicht identisch. Sie sind geometrische Symmetrieachsen, unabhängig von der Massenverteilung des Flugzeugs.

In der Luft- und Raumfahrttechnik werden Eigenrotationen um diese Achsen oft als Euler-Winkel bezeichnet , dies steht jedoch im Widerspruch zur bestehenden Verwendung an anderer Stelle. Der Kalkül dahinter ähnelt den Frenet-Serret-Formeln . Das Durchführen einer Drehung in einem intrinsischen Referenzrahmen entspricht der Rechtsmultiplikation seiner charakteristischen Matrix (der Matrix, die die Vektoren des Referenzrahmens als Spalten enthält) mit der Matrix der Drehung.

Geschichte

Das erste Flugzeug aktive Steuerung zu demonstrieren um alle drei Achsen , die die war Gebrüder Wright ' 1902 Gleiter .

Siehe auch

Verweise

Externe Links