[科普中国]-小圆转弯飞行

转弯飞行受力情况分析

飞行器在转弯飞行的过程中，会出现偏航角、航迹偏转的情况，而这类情况的出现主要取决于飞行器的受力情况，如果不了解飞行器转弯飞行的受力情况，就会产生偏航的现象。从物理学的角度来讲，当物体做匀速率圆周运动时，要确保运行的稳定性、协调性，就需要具备恒定的向心力，这也是飞行器在转弯飞行过程中飞行导航控制应注意的。因此，在飞行器转弯飞行的过程中，必须满足以下几点要求：①飞行器航迹线速度方向上存在的分力应与发动机推力和空气阻力平衡，这样才能确保飞行器的稳定性；②飞行器垂直方向上的分力应与飞行器所受的重力相等。1

转弯操纵机构转弯操纵机构（wheel steering system）是供驾驶员转动前起落架改变飞机滑行方向的机构。由作动筒、伺服阀、操纵转弯系统等组成。它同时具有减摆阻尼功能。2

转弯侧滑仪盘旋是指飞机在水平面内连续改变飞行方向的曲线运动。最常见的机动飞行动作之一。航向改变小于360°时，常称作“转弯”。

转弯侧滑仪（turn and back indicator）是指示飞机的转弯方向和侧滑状况的飞行仪表。由转弯仪和侧滑仪组成，是保证飞机正确盘旋和协调转弯的基本飞行仪表。

转弯仪是最早（约1920年）得到实际应用的单自由度陀螺仪。陀螺内环轴支承在仪表壳体上。当飞机向左盘旋时，仪表壳体带动内环轴一起转动，使陀螺受到一个同方向的外力矩，根据陀螺的进动性规则，陀螺立即绕内环轴进动，并通过倒向传动机构使指针偏向左边。陀螺进动的角度与盘旋角速度有关，因此，指针偏离中间的程度便反映出盘旋角速度的大小。为了避免指针摆动，表内还装有阻尼器，给内环轴以阻尼力矩。右盘旋时的工作原理完全一样，只是指针偏向右边。2

飞行器转弯飞行导航控制的研究分析在飞行器转弯飞行的过程中，主要以导航坐标系为基准实行导航控制。飞行器转弯飞行的导航控制主要受发动机推力、飞行器重力等因素的影响，导航控制主要是控制这几个方面的力，并要确保其恒定向心力，进而实现转弯飞行。以下主要从高度导航控制和平面导航控制方面进行分析。

高度导航控制分析所谓“高度导航控制”，主要是指导航控制系统在运行时，比较高度传感器所能测量的高度值和所给定的高度值，从而生成控制操作发动机推力和飞行器俯视所需要保持的高度。从分析飞行器转弯飞行的实践情况来看，在飞行器转弯过程中，飞行的高度主要由飞行器竖直方向上的分力与飞行器重力之问的平衡关系来控制的。也就是说，在飞行器转弯飞行的过程中，如果转弯盘旋的过程中会受到外部干扰或是受到横测向祸合因素的影响，就会改变转弯飞行高度，而这时对飞行导航控制应以如何操作飞行器竖直方向上的分力为主要调整方式，这样才能调整飞行器飞行速度方向上的分力，从而保证飞行器转弯飞行的稳定性。但是，如果小能及时改变发动机的推力，那么，飞行器飞行速度上的合力就会发生改变，从而改变飞行器的飞行速度。要想保证飞行器转弯飞行的稳定性，就必须改变飞行器旋翼的拉力，保证力的平衡性，从而保证飞行器转弯飞行的可靠性和稳定性。1

平面导航控制分析所谓“平面导航”，主要是在固定的高度平面上控制飞行器的飞行。飞行器在转弯飞行的过程中，在固定高度平面内实现圆弧航迹，以进行转弯跟踪。在这里，飞行器要严格按照预先给定好的航向进行转弯飞行，同时，需要使圆弧切线与机体轴保持一致，并通过对转弯的协调控制消除存在的小良影响因素，从而保证飞行器在转弯过程的稳定性和协调性。另外，如果飞行器在转弯飞行的过程中受到干扰而偏离了预定航迹，则需要根据飞行器的实际飞行位置和速度矢量调整和修正，以确保飞行器在平面导航控制中转弯飞行的稳定性和协调性。

通过以上对飞行转弯导航控制的分析可知，现阶段，飞行器转弯飞行主要是对飞行坐标系的解算，通过坐标变换和转移的方式控制飞行坐标。传统的导航控制主要是通过信号回路进行控制，控制精度偏低，而本文所提到的飞行器转弯飞行导航控制主要是通过GPS解算测出飞行器在导航坐标系的飞行速度，并通过反馈比较在速度控制回路内实现坐标系的转换，其比传统导航控制更加简洁。1