Самолет в полете может вращаться в трех измерениях: рыскание , нос влево или вправо вокруг оси, идущей вверх и вниз ; тангаж , нос вверх или вниз вокруг оси, проходящей от крыла к крылу; и крен , вращение вокруг оси, идущей от носа к хвосту. Оси альтернативно обозначаются как вертикальные , боковые (или поперечные ) и продольные соответственно. Эти оси движутся вместе с аппаратом и вращаются относительно Земли вместе с аппаратом. Эти определения были аналогичным образом применены к космическим кораблям , когда в конце 1950-х годов были разработаны первые пилотируемые космические корабли.
Эти вращения производятся крутящими моментами (или моментами ) вокруг главных осей. На самолете они намеренно создаются с помощью движущихся рулей, которые изменяют распределение чистой аэродинамической силы вокруг центра тяжести транспортного средства . Рули высоты (движущиеся закрылки на горизонтальном оперении) создают тангаж, руль направления на вертикальном оперении — рыскание, а элероны (закрылки на крыльях, которые движутся в противоположных направлениях) — крен. На космическом корабле движения обычно производятся системой управления реакцией , состоящей из небольших ракетных двигателей, используемых для приложения асимметричной тяги к кораблю.
Обычно эти оси обозначаются буквами X, Y и Z, чтобы сравнить их с некоторой системой отсчета, обычно называемой x, y, z. Обычно это делается таким образом, что X используется в качестве продольной оси, но есть и другие возможности сделать это.
Ось рыскания имеет начало в центре тяжести и направлена к нижней части самолета, перпендикулярно крыльям и базовой линии фюзеляжа. Движение вокруг этой оси называется рысканием . Положительное рыскание перемещает нос самолета вправо. [1] [2] Руль направления является основным органом управления рысканьем. [3]
Термин «рыскание» первоначально применялся в парусном спорте и относился к движению неустойчивого корабля, вращающегося вокруг своей вертикальной оси. Его этимология неясна. [4]
Ось тангажа (также называемая поперечной или боковой осью [5] ) берет свое начало в центре тяжести и направлена вправо, параллельно линии, проведенной от законцовки крыла к законцовке. Движение вокруг этой оси называется шагом . Положительное движение тангажа поднимает нос самолета и опускает хвост. Лифты являются основным средством управления высотой звука . [3]
Ось крена (или продольная ось [5] ) имеет начало в центре тяжести и направлена вперед, параллельно базовой линии фюзеляжа. Движение вокруг этой оси называется креном . Угловое смещение вокруг этой оси называется креном . [3] Положительное вращательное движение поднимает левое крыло и опускает правое крыло. Пилот кренится, увеличивая подъемную силу на одном крыле и уменьшая ее на другом. Это меняет угол крена. [6] Элероны являются основным органом управления креном . Руль также оказывает вторичное воздействие на крен. [7]
Главные оси вращения подразумевают опорные плоскости , перпендикулярные каждой оси:
В трех плоскостях находится центр тяжести самолета .
Эти оси связаны с главными осями инерции , но не совпадают. Они являются осями геометрической симметрии независимо от массораспределения самолета. [ нужна цитата ]
В авиационной и аэрокосмической технике собственное вращение вокруг этих осей часто называют углами Эйлера , но это противоречит существующему использованию в других местах. Исчисление, лежащее в их основе, похоже на формулы Френе-Серре . Выполнение вращения во внутренней системе отсчета эквивалентно умножению справа ее характеристической матрицы (матрицы, которая имеет векторы системы отсчета в виде столбцов) на матрицу вращения. [ нужна цитата ]
Первым самолетом, продемонстрировавшим активное управление по всем трем осям, был планер братьев Райт 1902 года . [8]