แกนหลักของเครื่องบิน
เครื่องบินขณะบินสามารถหมุนได้ อย่างอิสระ ในสามมิติ ได้แก่ การหมุนรอบแกน ตั้ง ( yaw)คือการหันหัวไปทางซ้ายหรือขวา รอบแกนที่วิ่งขึ้นลง การหมุน รอบแกนแนวนอน (pitch ) คือการ หันหัวขึ้นหรือลง รอบแกนที่วิ่งจากปีกหนึ่งไปยังอีกปีกหนึ่ง และ การหมุนรอบแกนตามยาว ( roll ) คือการหมุนรอบแกนที่วิ่งจากหัวไปท้าย แกน yaw, pitch และ roll อาจถูกกำหนดให้เป็นแกนแนวตั้ง แกนแนวนอน (หรือแกนขวาง ) และแกนตามยาวตามลำดับ แกนเหล่านี้เคลื่อนที่ไปพร้อมกับยานและหมุนสัมพันธ์กับโลกไปพร้อมกับยาน คำจำกัดความเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในลักษณะเดียวกันกับยานอวกาศเมื่อมีการออกแบบยานอวกาศที่มีมนุษย์ควบคุมลำแรกในช่วงปลายทศวรรษ 1950
การหมุนเหล่านี้เกิดจากแรงบิด (หรือโมเมนต์ ) รอบแกนหลัก ในเครื่องบิน แรงบิดเหล่านี้ถูกสร้างขึ้นโดยเจตนาโดยใช้พื้นผิวควบคุมที่เคลื่อนที่ได้ ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงการกระจายของ แรง ทางอากาศ พลศาสตร์สุทธิรอบ จุดศูนย์กลางมวลของยานแพนหางระดับ (แผ่นพับที่เคลื่อนที่ได้บนแพนหางแนวนอน) ทำให้เกิดการเอียงขึ้นลงหางเสือ บนแพน หางแนวตั้งทำให้เกิดการหันเห และปีกเล็ก (แผ่นพับบนปีกที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม) ทำให้เกิดการหมุนรอบแกนตามยาว ในยานอวกาศ การเคลื่อนที่เหล่านี้มักเกิดจากระบบควบคุมปฏิกิริยาที่ประกอบด้วยเครื่องยนต์จรวดขนาดเล็กที่ใช้ในการสร้างแรงขับที่ไม่สมมาตรต่อยาน
แกนหลัก
ยอว์
ขว้าง
ม้วน
- แกนตั้งหรือแกนหมุนรอบแกนแนวดิ่ง — แกนที่ลากจากบนลงล่างและตั้งฉากกับแกนอีกสองแกน
- แกนตามขวางแกนด้านข้าง หรือแกนพิทช์ — แกนที่วิ่งจากซ้ายไปขวาของนักบินในเครื่องบินที่มีนักบิน และขนานกับปีกของเครื่องบินมีปีก โดยขนานกับแนวสะโพก
- แกนตามยาวหรือแกนหมุน — แกนที่ลากผ่านตัวยานจากท้ายไปหน้าในทิศทางปกติของการบิน หรือทิศทางที่นักบินหันหน้าไป คล้ายกับเส้นระดับน้ำของ เรือ
โดยปกติแล้ว แกนเหล่านี้จะถูกแทนด้วยตัวอักษร X, Y และ Z เพื่อเปรียบเทียบกับกรอบอ้างอิงบางอย่าง ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า x, y, z โดยปกติแล้ว จะใช้ X เป็นแกนตามยาว แต่ก็มีวิธีอื่นในการทำเช่นนั้นได้ เช่นกัน
แกนตั้ง (การหมุนรอบแกนตั้ง)
แกนการหมุนรอบแกน yawมีจุดกำเนิดอยู่ที่จุดศูนย์ถ่วงและชี้ไปทางด้านล่างของเครื่องบินตั้งฉากกับปีกและเส้นอ้างอิงลำตัว การเคลื่อนที่รอบแกนนี้เรียกว่าการหมุนรอบแกนyaw การเคลื่อนที่หมุนรอบแกน yawในเชิงบวกจะทำให้หัวเครื่องบินเคลื่อนไปทางขวา[ 1 ]หางเสือเป็นอุปกรณ์ควบคุมการหมุนรอบแกน yaw หลัก[ 2 ]
คำว่า"yaw"เดิมทีใช้ในการเดินเรือ และหมายถึงการเคลื่อนที่ที่ไม่มั่นคงของเรือที่หมุนรอบแกนตั้ง ที่มาของคำนี้ยังไม่แน่ชัด
แกนด้านข้าง (มุมเงย)
แกนพิทช์ (เรียกอีกอย่างว่า แกน ตามขวางหรือแกนด้านข้าง ) [ 3 ]ผ่านเครื่องบินจากปลายปีกหนึ่งไปยังปลายปีกอีกข้างหนึ่ง การหมุนรอบแกนนี้เรียกว่าพิทช์ พิทช์จะเปลี่ยนทิศทางแนวตั้งที่จมูกของเครื่องบินชี้ไป (การเคลื่อนที่พิทช์ที่เป็นบวกจะยกจมูกของเครื่องบินขึ้นและลดหางลง) ลิฟต์เป็นพื้นผิวควบคุมหลักสำหรับพิทช์[ 2 ]
แกนตามยาว (การหมุน)
แกนหมุน (หรือแกนตามยาว[ 3 ] ) มีจุดกำเนิดอยู่ที่ศูนย์กลางมวลและชี้ไปข้างหน้า ขนานกับเส้นอ้างอิงลำตัวเครื่องบิน การเคลื่อนที่รอบแกนนี้เรียกว่าการหมุนการกระจัดเชิงมุมรอบแกนนี้เรียกว่าการเอียง[ 2 ]การเคลื่อนที่หมุนในทิศทางบวกจะยกปีกซ้ายและลดปีกขวาลง นักบินจะหมุนโดยการเพิ่มแรงยกที่ปีกข้างหนึ่งและลดแรงยกที่ปีกอีกข้างหนึ่ง ซึ่งจะเปลี่ยนมุมเอียง[ 4 ]ปีกเล็กเป็นอุปกรณ์ควบคุมการหมุนหลัก หางเสือยังมีผลรองต่อการหมุนด้วย[ 5 ]
ความสัมพันธ์กับระบบแกนอื่นๆ
แกนเหล่านี้เกี่ยวข้องกับแกนหลักของความเฉื่อยแต่ไม่ใช่แกนเดียวกัน เป็นแกนสมมาตรทางเรขาคณิต โดยไม่ขึ้นอยู่กับการกระจายมวลของเครื่องบิน
ในวิศวกรรมการบินและอวกาศ การหมุนภายในรอบแกนเหล่านี้มักเรียกว่ามุมออยเลอร์แต่คำนี้ขัดแย้งกับการใช้งานที่มีอยู่แล้วในที่อื่น แคลคูลัสที่อยู่เบื้องหลังนั้นคล้ายกับสูตรของเฟรเนต์-แซร์เรต์การหมุนในกรอบอ้างอิงภายในเทียบเท่ากับการคูณเมทริกซ์ลักษณะเฉพาะ (เมทริกซ์ที่มีเวกเตอร์ของกรอบอ้างอิงเป็นคอลัมน์) ด้วยเมทริกซ์ของการหมุนทางด้านขวา
ประวัติศาสตร์
เครื่องบินลำแรกที่แสดงให้เห็นถึงการควบคุมแบบแอคทีฟเกี่ยวกับแกนทั้งสามคือเครื่องร่อนของพี่น้องไรท์ ในปี พ.ศ. 2445 [ 6 ]
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- การเอียง การหมุน การหัน
- การควบคุมแกนหมุน (Yaw Axis Control) เป็นวิธีการหนึ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพของอากาศยาน V/STOL (V/STOL Aircraft)
- การจำลองการเดินเร็วแบบ 3 มิติของหุ่นยนต์สองขาโดยใช้การชดเชยแรงบิดแกนหมุน
- ระบบควบคุมการบินสำหรับเครื่องบินไฮบริดในแกนหมุนรอบแกนตั้ง
- คณะกรรมการมาตรฐานภาพเคลื่อนไหว (MISB) เก็บถาวรเมื่อวันที่ 23 สิงหาคม 2022 ที่Wayback Machine