Вращение вокруг вертикальной оси — это движение вокруг вертикальной оси твердого тела, которое изменяет направление, на которое оно указывает, влево или вправо от направления движения. Скорость рыскания или скорость рыскания автомобиля, самолета, снаряда или другого твердого тела — это угловая скорость этого вращения или скорость изменения угла курса, когда самолет находится в горизонтальном положении. Обычно измеряется в градусах в секунду или радианах в секунду.
Другим важным понятием является момент рыскания , или момент рыскания, который является компонентом крутящего момента вокруг оси рыскания.
Скорость рыскания можно измерить, измерив скорость относительно земли в двух геометрически разделенных точках на корпусе, или с помощью гироскопа , или ее можно синтезировать из акселерометров и т. п. Это основная мера того, как водители визуально воспринимают поворот автомобиля.
Это важно в транспортных средствах с электронной стабилизацией . Скорость рыскания напрямую связана с боковым ускорением транспортного средства, поворачивающегося с постоянной скоростью вокруг постоянного радиуса, соотношением
Правило знаков можно установить, внимательно следя за системами координат.
В более общем маневре , где радиус и/или скорость изменяются, указанное выше соотношение больше не выполняется.
Скорость рыскания можно измерить с помощью акселерометров по вертикальной оси. Любое устройство, предназначенное для измерения скорости рыскания, называется датчиком скорости рыскания .
Изучение устойчивости дорожного транспортного средства требует разумного приближения уравнений движения.
На схеме изображено четырехколесное транспортное средство, в котором передняя ось расположена на a метров впереди центра тяжести , а задняя ось — на b метров назад от центра тяжести. Кузов автомобиля направлен в направлении (тета), в то время как он движется в направлении (пси). В общем, это не одно и то же. Протекторы шин находятся в области точки контакта в направлении движения, но ступицы выровнены с кузовом транспортного средства, а рулевое управление удерживается по центру. Шины деформируются при вращении, чтобы компенсировать это несоосность, и, как следствие, создают боковые силы.
Из исследования курсовой устойчивости , обозначающего угловую скорость , уравнения движения имеют вид:
с массой транспортного средства, скоростью транспортного средства и общим углом наклона транспортного средства.
Коэффициент будем называть « демпфированием » по аналогии с массой-пружиной-демпфером, имеющим похожее уравнение движения. По той же аналогии коэффициент будем называть «жесткостью», поскольку его функция — возвращать систему к нулевому прогибу, так же как и пружина.
Вид решения зависит только от знаков членов затухания и жесткости. Четыре возможных типа решения представлены на рисунке.
Единственное удовлетворительное решение требует, чтобы и жесткость, и демпфирование были положительными. Если центр тяжести находится впереди центра колесной базы , это всегда будет положительным, и транспортное средство будет устойчивым на всех скоростях. Однако, если он находится дальше сзади, этот термин может стать отрицательным выше скорости, заданной как:
Выше этой скорости транспортное средство будет неустойчиво по направлению (рысканию) . Поправки на относительное влияние передних и задних шин и рулевых сил доступны в основной статье.
Эти вращения являются внутренними вращениями , и их исчисление похоже на формулы Френе-Серре . Выполнение вращения во внутренней системе отсчета эквивалентно правому умножению ее характеристической матрицы (матрицы, которая имеет вектор системы отсчета в качестве столбцов) на матрицу вращения.
Первым самолетом, продемонстрировавшим активное управление по всем трем осям, был планер братьев Райт 1902 года . [1]
