模拟飞行基础教程(1)

该章节描述飞行中的部分力学问题和基础的操纵面做作.1、飞行中的力作用在飞机上的力大体可分为以上4种，具体说明如下：1、升力：产生：由于机翼上弯下平，导致流过上部的气流需跨越更长的路程。由气流的连续性定理可得，上部气流的速度要快于下部气流，否则就会产生湍流（失速就是由此产生）。由伯努利定律（流场中流速快的地方压强小，流速慢的地方压强大）得机翼下方的压强大于上方压强。上下的压强差产生升力。特点：升力与迎角（翼弦与水平方向的夹角，注：翼弦指翼型平行于机身纵轴的弦）、翼型（机翼形状，主要指弯度）及速度有关。就迎角而言，在临界迎角之前，迎角越高升力越大。就翼型而言，机翼弯度越大表面积越大，升力越大。就速度而言，速度越快，升力越大。2、重力：产生：地球对物体产生的竖直向下的力。特点：由飞机质量决定。3、牵引力产生：发动机对空气施力过做功，使空气对飞机产生的作用力。4、阻力产生：阻力有压差阻力、摩擦阻力、诱导阻力、干扰阻力和激波阻力。这里先介绍前三种。压差阻力：由迎风面和背风面压强差所产生的阻力（类似推一个被塞住针孔的注射器）。摩擦阻力：就是一般所说的滑动摩擦力。诱导阻力：由于空气对机翼产生了升力，所以机翼对空气有一个反作用力，这个力的作用使气流偏转。偏转后的气流会进一步使升力的角度不再垂直于翼弦，而是向后偏一个相同的角度，升力在翼弦方向的分力就是诱导阻力。升力越大，诱导阻力也越大。干扰阻力：各零件间气流发生干扰产生的阻力（以机翼和机身间的干扰阻力最大）。2、飞机的旋转轴3、飞机的基本操纵面该图介绍了4种操纵面：1、升降舵：可上下偏转，使飞机绕Y轴做俯仰运动（模拟飞行中由方向键上下控制）。2、副翼：左右联动，左副翼向下偏，右侧则向上偏，反之亦然。可让飞机绕X轴做滚转运动（模拟飞行中由方向键左右控制）。3、方向舵：可左右偏转，使飞机绕Z轴运动（模拟飞行中用摇杆的Z轴控制，键盘使用小键区的ENTER和0键）。4、俯仰运动（1）升降舵的运动。当按下键盘下键或将摇杆向后拉时，升降舵会向上运动。反之则向下运动。该图为升降舵处于中位。该图中升降舵上偏。该图中升降舵下偏。(2)、升降舵运动产生的俯仰运动：这里仅举升降舵上偏的例子。由于升降舵上偏，使气流对升降舵产生了垂直翼面向下的力，这个力产生了向下的力矩，使机尾以Y轴向下转动，同时也是机头向上转动。由于迎角增大升力增大，所以在一定范围内，飞机会上升。5、滚转运动：（1）副翼的运动当按下键盘左键或向左偏转摇杆时，左侧副翼会上偏，右侧会下偏，反之亦然。以上是左偏的情况以上是右偏的情况。（2）副翼产生的滚转运动仅以左转为例。当左侧副翼上偏时，会受到气流施加的向下的力，从而使左侧机翼绕X轴向下偏转，右侧机翼向上偏转。又由于升力是垂直于翼面的（仅指Y方向上），所以升力产生了向左的分力，使飞机向左做圆周运动，这就是飞机转弯的原理（偏航纠正以后再说，呵呵）。需要注意的是，在转弯时没有改变升力大小却产生了分力，所以升力在竖直方向上的分力减小，飞机可能会掉高度。顺便说一句，对于用键盘的同学，副翼可以用shift+5（小键区）回中，升降舵不行哈！6、偏航运动（1）方向舵的运动按住小键区O键或向左扭摇杆，方向舵就会左偏。按住小键区ENTER键或向右扭摇杆就会向右偏。图中方向舵为中位。图中方向舵左偏。图中方向舵右偏。（2）由方向舵产生的偏航运动。仅以方向舵左偏为例。当方向舵左偏时，舵面受空气施加的向右后方的压力，此压力产生力矩，使机尾绕Z轴向右旋转，同时机头也向左旋转，由于速度方向未改变，所以飞机会发生偏航（也叫侧滑）。这个动作在风中校正航向和转弯时使消除不正常偏航时使用，需注意的是该动作不是飞机转弯的主要成因。还要注意的一点是，该动作也会造成一定程度的滚转。由于偏航时，左侧机翼相对气流速度减慢，右侧机翼加快，造成两侧机翼不对称，所以飞机会发生滚转。本章完。