Tag: физика

Полет вертолета - физическая модель.

Начну с самых противоречивых выводов: 1) вертолет в инверте так же устойчив как и в нормальном полете. 2) сила тяжести не выравнивает вертолет.

Условной моделью вертолета можно считать шарик на стекле, двигая стекло и наклоняя его можно передвигать шарик и останавливать в любой точке. Более точная модель это шайба на воздушной подушке на той же гладкой плоскости.

Классический вертолет это маховик на оси которого находится некоторая масса. Основная сложность состоит в том, что маховик является и движителем и органом управления и механическим гироскопом.
Маховик сохраняет ориентацию оси вращения в пространствеа, а при попытке наклона ведет себя в соответствии с эфектом гироскопической прецессии, т.е. наклоняется в направлении перпендикулярном приложенной силе.

Маховик легко сдвинуть не меняя ориентацию оси вращения.

На вертолет действуют: сила тяжести постоянного направления, тяга основного ротора, проходящая через Ц.Т. вертолета при отпущенных «рычагах управления», наклоняющаяся при наклоне тарелки перекоса. и тяга хвостового ротора, перпендикулярная тяге основного.

Наклоняя тарелку перекоса мы в результате наклоняем плоскость, по которой может скользить модель.

Гироскопическая прецессия.
У нас есть ротор в карданном подвесе позволяющем поворачивать его плоскость в любом направлении.
Мы раскрутили ротор в горизонтальной плоскости и прикладываем к его оси силу направленную от себя, пытаясь наклонить ротор. Точка ротора находящаяся ближе к нам (точка А) получает импульс вверх, а дальняя точка (точка В) получает импульс вниз, и в следующий момент продолжая вращаться уходят в сторону замещаясь следующей парой точек. Мы толкнули точки А и В но плоскость ротора в намеченном направлении не наклонилась, но точка А поднимается, а В опускается достигая какого-то положения через четверть оборота.
А через пол оборота точки меняются местами. Но при этом точка А по прежнему стремиться вверх а В вниз, а мы по прежнему пытаемся наклонить ротор от себя, но теперь ближе к нам точка В и ее нужно сначала остановить, а потом толкнуть вверх аналогично с точкой А (пол оборота назад ее толкнули вверх) теперь надо вниз, т.е.