Кіріспе

Бағыттық тұрақтылық - қозғалатын дененің немесе көліктің қозғалыс бағытына перпендикуляр болатын ось бойынша тұрақтылығы. Көліктің тұрақтылығы - көліктің қарсы келе жатқан ортаға (су, ауа, жол беті және т.б.) қатысты бастапқы бағытына қайта оралу үрдісі. бұзылған (айналғаны) кезде бастапқы бағытынан алыстатылады. Егер көлік құралы бағытты тұрақты болса, айналу бұзылуына қарама-қарсы бағыттағы қалпына келтіру моменті пайда болады. Бұл көлікті (айналма кезінде) бастапқы бағытқа қайтару үшін "ілгерілетеді", осылайша көлікті бастапқы бағытқа бағыттауға бағытталған. Бағыттық тұрақтылықты жиі "ауа райының өзгеруі" деп атайды, өйткені бағытты тұрақты көлік массалық орталығында айналу еркіндігі өзінің (тік) осі бойынша айналатын ауа райының өзгеруіне ұқсас. Ғарыш кемелерін қоспағанда, көлік құралдарының жалпы алғанда алдыңғы және артқы жақтары танымал және алдыңғы жақтары қозғалыс бағытына қарай бағытталатын етіп жасалған. Бұл тұрақтылықсыз олар бір шеттен екіншісіне ауысып, айналып немесе жоғары шабуыл бұрышымен, тіпті қозғалыс бағытына қарай кеңінен бағытталуы мүмкін. Жоғары шабуыл бұрыштарында сүйреу күштерінің шамадан тыс болуы, көлікті басқару мүмкін емес болуы немесе тіпті құрылымдық ақаулық болуы мүмкін. Жалпы, құрлықтағы, теңіздегі, әуедегі және су астындағы көлік құралдары қозғалыс бағытына қарай бағытталуға бейім.

Мысал: жол көлік құралы

Жебелер, садақтар, зымырандар мен дирижабльдерде бағытты тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін құйрық беттері (қосқыштар немесе қауырсындар) бар; ұшақ өзінің тік тұрақтандырушысын дәл осы мақсатта қолданады. Жол көлігі тұрақтылықты сақтау үшін арнайы жасалған элементтерге ие емес, бірақ негізінен массаның таралуына сүйенеді.

Кіріспе

Бұл ойларды мысалмен жақсырақ түсіндіруге болады. Жол көлігінің тұрақтылығын зерттеудің бірінші кезеңі қозғалыс теңдеулеріне қолайлы шамада шығу болып табылады. Диаграммада төрт дөңгелекті көлік құралы көрсетілген, оның алдыңғы осі ауырлық орталығының алдында, ал артқы осі CG-нің артқы жағында орналасқан. Көліктің корпусы бір бағытта (тета) бағытталып, бір бағытта (пси) қозғалады. Жалпы, бұл екеуі бірдей емес. Тікұшақ қозғалыс бағытындағы түйісу нүктесінің аймағында жүріп өтеді, бірақ шүмектер көлік құралының корпусына сәйкес келеді, ал руль ортада ұсталады. Осы қате орналасуды қамтамасыз ету үшін дөңгелектер айналғанда бұзылады, нәтижесінде жақтық күштер пайда болады. Жүк құралына әсер ететін Y оң жақ күші - бұл көлік құралының қозғалыс бағытын өзгертуге себеп болатын центропетальді күш: мұнда M - көлік құралының массасы, V - жылдамдығы. Бұрыштардың барлығы кіші деп есептеледі, сондықтан бүйірлік күш теңдеуі: дененің айналуы ығысу сәтінде N: арқылы реттеледі, мұнда I - ығысудағы инерция сәті. Көшелер мен қызықты сәттер шиналардың бұрмалануынан туындайды. Тендіктің дөңгелейтін бағыты мен шүмектің арасындағы бұрыш слайд бұрышы деп аталады. Бұл дұрыс емес, өйткені шын мәнінде дөңгелек тұтастай құлап кетпейді, жолмен жанасатын аймақтың бір бөлігі жабысады, ал аймақтың бір бөлігі құлайды. Біз дөңгелектің күші тұйық бұрышына тікелей пропорционалды деп есептейміз. Бұл тұтас көліктің тұйық бұрышынан құралады, ол көліктің бұрыштық жылдамдығына байланысты өзгертіледі. Алдыңғы ось үшін: ал артқы ось үшін: пропорционалдық тұрақты k болсын. Сондықтан, борттық күш: Момент: Бұрыштық жылдамдықты білдіреді, қозғалыс теңдеулері: Let (бета), көлік құралының тұтастай құлайтын бұрышы: Жою келесі теңдеуді береді: Бұл екінші реттік сызықтық гомогенді теңдеу деп аталады, және оның қасиеттері басқару теориясының негізін құрайды.

Талдаудың шектеулері

Жылжынудан туындайтын күштер дөңгелектің жүктемесіне және жылжу бұрышына байланысты, бұл әсер назардан тыс қалды, бірақ алдыңғы және артқы осьтер үшін k әртүрлі мәндерін қабылдап, ескерілуі мүмкін. Бұрылысқа түсуден болатын дөңгелектің қозғалуы дөңгелектің жүктемесін көліктің жақын және сыртқы жақтары арасында қайта бөледі, бұл да дөңгелектің күшін өзгертеді. Дәнекердің айналым күші де алдыңғы және артқы шиналар арасында жүктемені қайта бөледі. Толық талдау кезінде суспензия реакциясы да ескерілуі тиіс. Толық талдау жоғары өнімділікті жол көліктерін жобалау үшін өте маңызды, бірақ бұл мақаланың аясынан тыс.

Әуе қатынасы

Ұшақтың тік осьіндегі бағыттық тұрақтылық, сондай-ақ, жаю деп аталады. Бұл негізінен тік тұрақтандырғыш пен фюзеляждың ауырлық орталығының артқы жақтарындағы аумағы арқылы жүзеге асырылады. Ұшақ тік сызықта ұшып бара жатқанда желдің жақты соғуы кезінде солға/оңға қарай соғатын қозғалыс тік тұрақтандырушының оңға/солға қарай соғатын ауамен тоқтатылады.