Системы координат, применяемые в аэродинамике

Для изучения аэродинамических сил и решения задач аэродинамическому расчёту самолёта применяется скоростная система координат (поточная)

В скоростной системе координат главной является ось ОХ_a, которая направлена по вектору скорости полёта (скоростная ось). Ось ОY _a перпендикулярна оси ОХ_a и лежит в плоскости симметрии самолёта. Ось OZ _a перпендикулярна плоскости X _a OY _a и направлена в сторону правого крыла.

Ось OY _a называется осью подъёмной силы.

Ось OZ _a — боковая ось.

При изучении характеристик устойчивости и управляемости самолёта и для расчёта самолёта на прочность применяется связанная система координат. Начало координат располагается в центре масс самолёта, а оси жёстко соединены с самолётом и являются его главными осями инерции.

Рис.1.7. Скоростная и связанная системы координат

Ось OX направлена вдоль продольной оси самолёта к его носу и называется продольной осью. Ось OY перпендикулярна OX и лежит в плоскости симметрии самолёта. Она называется нормальной осью. Ось OZ, перпендикулярная плоскости XOY и направленная в сторону правого крыла, называется поперечной осью.

Земная система координат применяется при изучении движения самолёта относительно Земли. Начало координат берётся в произвольной точке на поверхности Земли.

Ось направлена по направлению ускорения свободного падения, а оси и направлены произвольно, но так, чтобы они составляли правую прямоугольную систему координат.

Положение самолёта в потоке воздуха определяется углами скольжения и атаки.

Углом скольжения называется угол между направлением потока и плоскостью симметрии самолёта.

Углом атаки называется угол между продольной осью самолёта и проекцией вектора скорости потока на плоскость симметрии самолёта.

Положение самолёта в пространстве характеризуется углами рысканья, тангажа, крена.

Углом рысканья называется угол между проекцией траектории (осью в земной системе координат) и проекцией продольной оси самолёта ОХ на горизонтальную плоскость.

Углом тангажа называется угол между продольной осью самолёта и горизонтом.

Углом крена называется угол между вертикальной плоскостью, проходящей через продольную ось самолёта, и нормальной плоскостью самолёта ().

Силы и моменты, возникающие при полёте самолёта в скоростной системе координат имеют следующие названия:

X — сила лобового сопротивления;

Y — подъёмная сила;

Z — боковая сила;

Мх — момент крена;

My — момент рысканья (путевой момент);

Mz — момент тангажа (продольный момент) пикирующий и кабрирующий.