飞机转弯（共3篇）
飞机转弯 篇1
在飞机起飞、着陆、滑行、停泊等地面操纵过程中的各个阶段驾驶员需通过前轮转弯操纵系统来控制飞机的方向状态, 因此飞机的前轮转弯操纵系统要能够输出足够的转矩来驱动前轮转向。飞机前轮转弯操纵系统操纵能力的强弱直接影响到飞机的地面操纵性能, 因此在起落架设计过程中需要充分考虑影响飞机转弯的各种因素, 以便精确计算出前轮转弯操纵系统需要提供的最小输出转矩值, 保证前轮转弯操纵系统满足飞机的地面操纵需求[1,2]。文章下面提供一种简单易行的计算方法供飞机起落架设计人员参考。
1 计算方法概述
根据不同的使用需求, 飞机前轮转弯操纵分为静态转弯操纵和动态转弯操纵两种方式。顾名思义, 静态转弯操纵即飞机处于静止状态时驾驶员操纵飞机转向, 动态转弯操纵即飞机处于滑行状态时驾驶员操纵飞机转向。除非有特殊设计要求, 现代喷气式民用飞机多采用动态转弯操纵的设计方式。
1.1 设计要求
转弯力矩的设计应使得在包括重量、重心、速度、风和跑道条件在内的整个地面操纵环境内都能提供下面的方向控制能力:前轮转向应能使飞机在最大停机重量和前重心位置的组合条件下使滑跑的飞机转向。
1.2 考虑因素
以使用范围最广的前主起落架均采用双轮并列式布置的飞机为研究对象, 考虑飞机几何关系、前起落架稳定距及前起落架结构特点, 动态转弯操纵力矩应包含如下内容:
1.2.1 非机构摩擦损耗
(1) 克服轮胎侧向载荷需要的转矩。 (2) 克服前起左右轮胎不对称地面摩擦力需要的转矩。 (3) 前起支柱有前倾角, 克服轮胎垂向载荷所需的操纵力矩。
1.2.2 机构摩擦损耗
2 计算方法详细介绍
2.1 克服轮胎侧向力所需要的操纵力矩T1
按照CCAR25部第25.495条及飞机设计手册第14册第4.2.3节的描述, 飞机在地面作承受0.5g的侧向加速度操纵, 前轮由此产生0.5FNLG的侧向力, 前轮转弯系统需提供足够的转矩克服该侧向力。前轮转弯45度时, 需要的转矩最大。下面对操纵力矩T1进行计算, 计算T1需首先计算侧向力Fy NLG及其力臂ttotal (即动态总稳定矩) 。所需的参数有:前起前倾角φ, 前轮转弯角度β, 轮胎半径r, 轮胎压缩量d, 轮胎滚动半径r1等。依据以上数据可计算
2.2 克服左右侧轮胎不对称摩擦力所需的操纵力矩T2
前起落架转动的运动学轨迹图如图1所示。
OA'为机械稳定矩, OB'为轮心至前起支柱的距离, A'B' (为半轮轴长度) 。支柱旋转β角后, 轮轴中心点由A点运动至A'点, 右侧机轮中心由B点运动至B'点。从图中投影关系可以看出, 轮轴中心上升的高度为A"A苁, 右侧轮心上升的高度为B"B苁, 右侧轮心相对于轮轴中心上升的高度为A"B"对应的高度值。
通过图1中的几何关系可以求得右侧轮心相对于轮轴中心的高度变化为:
故左右轮心的高度差为:
从轮胎变形曲线可以查出左右侧轮胎压缩量及载荷Fzl NLG及Fzr NLG, 故
μroll为轮胎滚动摩擦系数。
2.3 克服轮胎垂向载荷所需的操纵力矩
由于前起支柱存在前倾角, 当前轮转动后, 左右侧轮胎受到的垂向力对支柱产生一个转矩。图2中O点为轮胎受力点, FZ为轮胎受到的地面垂向载荷, FZ可以分解为平行于前起支柱的力F′X和垂直于前起支柱的力F′YY。
式中φ为前起支柱的倾角, γ为轮胎接地点和支柱的连线与机身对称面的夹角, R为轮胎接地点到支柱的距离。
前起支柱旋转45度后,
至此, 得到前起落架转弯所需要的非摩擦损耗力矩为:
2.4 机构摩擦损耗
假设前轮转弯机构的效率为η, 机构摩擦损耗可据此计算。
所以通过以上叙述综合考虑可得飞机转弯所需的最大转弯力矩为:
3 算例
下面文章以现有的某型号单通道飞机为例, 估算其所需的前轮转弯力矩与转弯机构实际可提供的力矩进行对比, 来验证该计算方法的可靠性。由于缺乏详细全面的数据, 文章计算过程中采用的个别数据可能不够准确, 估算结果供参考。具体数据如表1所示。
通过本方法计算得出该飞机前轮转弯所需力矩约为7195Nm, 转弯机构可以提供的转弯力矩为7279Nm, 转弯机构满足该飞机的使用要求, 该结果在一定程度上证明了文章所述计算方法的可靠度。
4 结束语
文章简述了飞机前轮转弯操纵力矩计算在飞机起落架设计中的重要作用, 并给出了转弯操纵力矩的详细计算方法, 可以为飞机起落架设计者在今后的工作中提供有益的借鉴。
参考文献
[1]《飞机设计手册》总编委员会编.飞机设计手册 (14) [M].北京:航空工业出版社, 2002.
[2]诺曼·斯·柯里.飞机起落架设计原理和实践[M].北京:航空工业出版社, 1990:1-7.
飞机转弯 篇2
答案：飞机要是不能飞，还能叫做飞机么
脑筋急转弯一：
1. 什么动物天天熬夜?--答案：熊猫，它熬得眼圈都黑了。
2. 一头小猪卖元，为什么两头小猪却可以卖几万元人民币?--答案：因为长了两个头的小猪实在罕见。
3. 一个人，一只船，一只狗，一只兔子，一棵白菜，这个人要把这三样东西，运到河那边，先送那两个?--答案：先送狗和白菜
4. 什么人最喜欢别人叫他滚--答案：监狱里的人
5. 用什么拖地最干净?--答案：用力
6. 人为什么喜欢往上爬?--答案：因为人是猴子变的。
7. 大象的长鼻子是怎么长成的?--答案：出生时就有。
8. 最多能承受个人，现在已经坐了个人了，又来了一个人，但是却沉了，为什么?--答案：因为那是潜水艇
9. 桌子上有一个蜡烛和一个煤油灯，请问先点哪一个?--答案：火柴
10. 动物园的大象死了，为什么管理员哭得死去活来?--答案：因为他想到挖这么大的坑，可能会累死。
11. 为什么现在的猴子越来越少了?--答案：都变成人了。
12. 小明整天说个不停，为什么今天一句话不说了?--答案：因为他嗓子哑了。
13. 为什么新买的袜子有两个洞?--答案：要不然怎么穿
14. 小东上课睡觉，老师却不说他，为什么?--答案：老师没看见
15. 为什么一匹大青马掉进饭碗里淹死了?--答案：一只蛐蛐的昵称
16. 抓到什么贼后可以马上处死刑?--答案：乌贼
17. 一只毛毛虫(八只脚)走上一堆牛粪，下地以后却发现只有六只脚印，为什么?--答案：牛粪很臭，两只脚捏住鼻子了
18. 大雁为什么向南飞?--答案：以为走的太慢了，就飞啊
19. 有一座桥只能乘重公斤，一个人重公斤，他要带两个分别重公斤的球过桥，没借用任何东西就从桥上把两个球带了过去，他是怎么过去?--答案：抛起一个球，待它要落下的时候把另一个抛起。
20.平时吃晚饭都是爸爸洗碗，可今天爸爸为什么吃完饭却不洗碗?--答案：今天在饭馆里吃的饭
脑筋急转弯二：
1. 一根生锈的绣花针，在月日时分秒，浩月当空之时，扔到云南饵海中将会发生什么反应?--答案：掉到海底
2. 什么筋伤了不能贴膏药?--答案：伤脑筋。
3. 奇妙的关系在斜坡上，有两个人推车。迎面走过来一个人，问前面的那个人：“后边的那个人是你的儿子吗?”那个人说：“是!”他又问后面的那个人：“前面的那个人是你的爸爸吗?”他却说：“不是!”请问这是什么关系?--答案：母子关系
4. 打破了什么人人都叫好?--答案：世界纪录
5. 一个人掉到海里，为什么他的头发没有湿?--答案：因为他是光头
6. 什么东西人们都不想要?--答案：病。
7. 汽球内有空气，那游戏圈里面有什么? ----答案：人
8. 能够使我们的眼睛透过一堵墙的是什么?——答案：窗户
9. 豆腐为什么能打伤人?——答案：冻豆腐
10. 去动物园，看到的第一个关在笼子里的动物是什么? ——答案：售票员
11. 小刚从米高的飞机上跳伞，过了两个小时才落到地面，为什么? ——答案：他挂树上了
12. 世界上什么人一下子变老? ——答案：新娘，因为今天是新娘，明天是老婆。
13. 一颗心值多少钱? ——答案：亿，因为一心一意嘛!
14. 台风天气要带多少钱才能出门?——答案：四千万.因为台风天气没“事千万”不要出门.
15. 要考试了,不能看什么书?——答案：百科全书(百科全输).
16. 如果明天就是世界末日，为什么今天就有人想自杀?——答案：去天堂占位置
17. 提问：布和纸怕什么?——答案：布怕一万，纸怕万一。原因：不(布)怕一万，只(纸)怕万一。
18. 提问：铅笔姓什么?——答案：萧 原因：削(萧)铅笔。
19. 提问：麒麟到了北极会变成什么?——回答：冰淇凌。原因：冰淇凌(冰麒麟)。
20. 提问：从到哪个数字最勤劳，哪个数字最懒惰?——回答：懒惰;勤劳 原因：一不做二()不休。
脑筋急转弯三：
1. 提问：怎样使麻雀安静下来?——回答：压它一下。原因：鸦雀无声(压雀无声)。
2. 提问：历史上哪个人跑的最快?——回答：曹操原因：说曹操曹操到
3. 提问：-哪个数字比熊的大便厉害!——答案： 原因：事实胜于雄(熊)辩
4. 狼来了(猜水果)?——答案：杨桃 (羊逃)
5. 一辆客车发生了事故，所有的人都受伤了，为什么小明却没事?——答案：因为他不在车上
6. 有个地方能进不能出,请问这是什么地方?——答案： 坟墓
7. 鸡鹅百米赛跑,鸡比鹅跑得快,为什么却后到终点站?——答案： 鸡跑错了方向
8. 上课铃声东响了，却没有一个同学在教室里，怎么回事?——答案：上的是体育课
9. 玲玲没学过算术，老师却夸她的数学是数一数二的,为什么?——答案： 从一数到二
飞机转弯 篇3
航空相机成像时,探测器感光介质与景物像点之间的运动称为像移,像移的存在将影响成像系统的成像质量。为了达到较高的照相分辨率,必须进行像移补偿[1,2,3,4]。像移补偿是航空相机的一项关键技术,补偿能力在某种方面代表着航空相机的技术水平[5,6,7,8]。像移的补偿方法主要有机械式补偿法,如KA-112相机通过同步转动主光学系统与胶片来补偿扫描像移[9];光机式补偿法,如KS-146相机通过旋转扫描反射镜补偿飞机前向飞行引起的像移[10];TDI平均运动补偿法,如DB-110等相机通过驱动TDI CCD电荷转移补偿像移[11]。
为达到较高的照相分辨率,上述航空相机成像时均要求载机稳定平飞。然而,在实战中,当载机接近或进入敌方领空时,需要做诸如转弯、俯冲等大角度的姿态变化以躲避敌方防空武器攻击,若仍采用上述KA-112、KS-146或DB-110等航空相机的像移补偿方式,系统成像质量将显著下降。为了获得有价值的地面信息,要求航空相机在载机转弯过程中仍能获得高分辨率的图像。与传统的成像方式不同,载机转弯过程不仅会使相机照相分辨率显著降低,而且将严重影响侦察图像的重叠率,从而造成侦察目标的误判、漏判[12,13]。为了弥补载机大坡度转弯对航空相机成像质量带来的影响,本文以某在研相机为研究对象,首先对转弯过程中相机成像方式进行机理建模,然后结合具体工程参数对影响成像质量的因素进行了定量分析,最后给出了转弯过程中像移补偿方式与成像约束条件。
1 照相分辨率影响因素分析
照相分辨率是评价航空相机成像质量的一项重要指标。影响航空相机照相分辨率的因素很多,包括相机的调焦精度、调光精度、飞机前向飞行产生的前向像移、相机摆扫产生的摆扫像移、飞机姿态变化引起的姿态像移、照相距离及焦距等。相比于垂直对地成像方式,在飞机大坡度转弯成像时,照相距离和像移速度对相机照相分辨率的影响有所不同。
1.1 照相距离对分辨率影响分析
在飞机大坡度转弯成像时,影响航空相机照相分辨率的因素很多,在不考虑飞机姿态、像移、调焦精度和调光精度等因素的情况下,相机照相分辨率与飞行高度、焦距、像元尺寸和飞机的转弯坡度角有关,计算公式如式(1)所示。
其中:HGSD为地面采样距离,表征照相分辨率;b为像元尺寸;H为飞行高度;f为相机焦距;θs为飞机转弯坡度角。
从式(1)可以看出,在相机焦距、像元尺寸、飞行高度一定的情况下,照相分辨率主要由飞机转弯坡度角决定:照相分辨率随转弯坡度角的增加而下降,相比于飞机平飞时,当坡度角为60°转弯成像时,照相分辨率将下降一倍。
由大坡度转弯成像导致照相距离增加引起的照相分辨率下降可通过增加光学系统的焦距或减小成像传感器的像元尺寸来解决,但受相机机械尺寸及CCD制造工艺的影响,这两种方法工程上难以实现。
1.2 像移速度对分辨率影响分析
飞机飞行产生的前向像移和相机摆扫产生的摆扫像移都会对照相分辨率产生影响。飞机平飞、相机垂直对地成像时可通过给定的速高比、焦距、曝光时间计算出前向像移量;同时,通过摆扫速度、焦距、曝光时间可计算出相机横向摆扫产生的像移量。但在飞机大坡度转弯过程中,飞机的转弯角速度、转弯半径等因素将对上述两方向上的像移产生影响,从而有别于飞机平飞、相机垂直照相时产生的像移量。飞机转弯飞行引起的像移示意图如图1所示。其中:O点为飞机旋转中心在地面上的投影;R为飞机转弯半径;A点、A′点分别为飞机位置及飞机在地面的投影;BD为成像地面覆盖宽度;2为相机视场角;OC与OD之间的夹角为β。
设飞机转弯角速度为ωr,则D点线速度为
当相机飞机转弯坡度角为θs时,地面景物D点沿飞行方向的线速度VHD为
D点相对于相机在飞行方向的角速率ωH即为飞机转弯时产生的前向像移速度:
在曝光时间t内,飞行方向产生的前向像移量为
D点相对相机在垂直飞行方向的角速率ωV为
在曝光时间t内,垂直于飞行方向引起的像移量为
相关飞行参数取如下典型值:ωr=(1.0/180)×rad/s,θs=30°,α=0.067 3 rad,f=900 mm,t=9 ms,将上述值代入式(5)、式(7),得到飞机飞行方向及垂直飞行方向上的像移量与瞬时视场之间的关系曲线分别如图2、图3所示。
从图2、图3可以看出,在飞机大坡度转弯成像时,相机沿飞行方向上的像移量较大,最大像移量28.68μm,CCD像元尺寸为8μm,像移量近4个像元,照相分辨率将会降低;垂直飞行方向上最大像移量近1μm,约1/8像元,该方向上像移量对照相分辨率影响不大。
综上所述,飞机大坡度转弯过程中,垂直飞行方向像移在全视场内远远小于一个像素,可以不用考虑;相机产生的前向像移量很大,需要进行像移补偿,由图2可知,相机视场角对飞机飞行方向上像移量影响不大。因此,前向像移速度可简化为
该像移可通过转动相机反射镜进行补偿,但需要载机提供如下信息:相机照相时的飞机转弯坡度角、飞机飞行高度、飞机转弯角速度及转弯半径。
2 重叠率影响分析
重叠率也是航空相机的一项重要指标,地面图像处理人员需要根据重叠率对图像进行自动或手动拼接,如果两幅图片的重叠率不够,很可能导致一次侦察任务的失败。相机垂直拍照时,为满足照相重叠率的要求,相机根据实时给定的速高比调整拍照周期。但在飞机由平飞转到大坡度转弯飞行时,对相机的成像重叠率会产生一定的影响。飞机转弯时,相机成像示意图如图4所示。
其中:O为飞机转弯中心点,设其坐标为(0,0);P为飞机在地面的垂直投影点;AB为相机在远地点的成像轨迹;CD为相机在近地点的成像轨迹;OP为飞机转弯半径;E为CD的中心;F为AB的中心;OF垂直于AB。假设相机成像从远地点开始,近地点结束,ABCD围成的图像为一个拍照周期内成像地面覆盖范围,后续拍照周期内成像相当于将ABCD围成的图像绕O点旋转相应的角度,利用Matlab通过坐标旋转可得出连续六次地面成像时重叠率示意图如图5所示。
从图5中可以看出,飞机转弯过程中,成像地面覆盖区域为一个弧形区域,图中阴影部分为两幅图像的重叠区域。由成像区域各点的旋转关系可推导出相机转弯过程中重叠率计算公式,如式(9)所示。
其中:ωr为转弯角速率;R为转弯半径;t为单帧成像曝光时间;ω为相机摆扫角速度;θ为飞机横滚角;H为飞行高度。
由式(9)可知:飞机纵向重叠率与飞机转弯半径、转弯角速率、飞机横滚角、一次摆扫周期内的曝光时间有关。要保证飞机在大坡度转弯过程中重叠率能够满足要求,可根据转弯半径和转弯角速率调整曝光时间。
3 结论
飞机大坡度转弯过程中影响航空相机成像质量的因素很多,包括飞机转弯半径、转弯角速率、飞机姿态等。本文利用公式推理、坐标旋转等方法对飞机大坡度转弯对航空相机照相分辨率、重叠率的影响进行了详细的分析,结合工程参数给出了分析结果,并提出了相应的解决方法,为摆扫型相机在飞机大坡度转弯时获取高质量的地面图像提供了理论依据。
摘要：飞机姿态变化是影响航空相机成像质量的关键因素,尤其是飞机进行大坡度转弯将影响航空相机照相分辨率和重叠率。采用公式推理、坐标旋转变换等方法详细分析了飞机大坡度转弯对相机照相分辨率和重叠率的影响,并以摆扫型全景相机为例,给出了飞机大坡度转弯时相机的像移模型,分析结果表明:飞机大坡度转弯过程中相机产生的最大前向像移量接近4个像素,需要进行像移补偿;而垂直飞行方向上的最大像移量小于1/8像元,对成像分辨率影响不大。依据分析结果对像移模型进行了简化,为像移补偿提供了理论依据。针对飞机大坡度转弯对照相重叠率的影响,提出了依据转弯半径和转弯角速率调整曝光时间的方法加以解决。上述分析为摆扫相机在大坡度转弯时获取高质量图像提供了理论依据。