Newton har utarbetat för oss att varje rörelse är resultatet av en kraft eller en kraftsvikt. Minimikravet är att ha en kraftmodell av lyft - drag - dragkraft.
Bildkälla
Med ett fastvingsflygplan är krafterna en funktion av:
- Dragkraft
- Flyghastighet Flygplans konfiguration (höglyftanordningar mm)
- Luftfartygsinställning i 6 grader av frihet: fwd / akter, vänster / höger, uppåt / nedåt, stigning, rulla, gung. Båda i förhållande till tyngdkraften och för att frigöra luftströmmen.
- Flygväg
När alla krafter är kända, träna ut ekvationerna och rörelseriktningen som ett resultat av krafterna, som en funktion av tiden.
Sammantaget inte en enkel modell. Du skulle kunna hitta kraftekvationerna och flygdynamiken i öppen källkodsprogramvara som FlightGear. Man måste hålla sig till open source-licensen förstås, men man kan läsa källkoden för att förstå vad ekvationerna är. Dessa beräknas varje så ofta per sekund, och parametrar uppdateras för nästa klockflik.
En annan möjlighet, lite mer okomplicerad, är att överväga luftens energibalans. Motoreffekt eller tryckinställning är vad som rör flygplanet, och flygningen börjar med tryckkraft som en funktion av hastigheten. Denna energi omvandlas till ökning / minskning av kinetisk energi, eller ökning / minskning av potentiell energi.
Du skulle fortfarande behöva veta vikt, inställning i förhållande till fri ström etc, men skulle nu beräkna vertikal lyftkraft (vikt * stighastighet) och horisontell aerodynamisk dragkraft (en konstant * hastighet $ ^ 3 $).
Mer information i
- den här frågan som handlar om överskridande lyft och kraft för klättring,
- detta svar om hur man beräknar aerodynamiska konstanter, då flygegenskaper per gång steg
- detta svar för vridmoment vs drivkraft för en helikopterrotor.
EDIT
Ovanstående är naturligtvis lite komplicerat på grund av de många krafter som verkar och krafternas flytande dynamiska natur. Den andra metoden som nämns ovan är mycket enklare: använd flygplanets prestandakurva.
Bildkälla
- Kraft krävs är en kurva, bestämd av aerodynamiska faktorer och vikt.
- Den tillgängliga strömmen kan modelleras som en rak linje, för enkelhetens skull.
- Öka gasreglaget och strömmen går upp / ner.
- Korsningspunkten mellan Kraft som är tillgänglig och Krävs är den flyghastighet som flygplanet avgör i trimmet flygning.
- Vertikal avstånd mellan tillgängliga och nödvändiga kan användas för att klättra. Airspeed kommer då att minska.
- Den högra sidan av strömkrävt, efter minsta effekthastighet, är ungefär proportionellt mot $ V ^ 3 $. Du kan bara modellera denna bit för enkelhets skull.
- Klättring kommer att använda uppeffekten ungefär enligt $ P_ {climb} = m \ cdot g \ cdot c $, med c = klättringshastighet i [m / s], m = massa i [kg]
- Flygplanets näspunkt är en linjär funktion av klättringskraften (enkelhet!)
Du kan se att flyghastigheten måste vara tillräckligt hög för att flygplanet inte ska stanna.
Ingångar ändras hela tiden (din kraftinställning och stickhöjd), vilket resulterar i en ny strömförsörjningsledning och klättringsbehov. Svaret på de nya kraven är inte självklart naturligtvis, men kryper långsamt till den nya jämvikten. Hur snabbt eller långsamt kan regleras med en mjukvaruförstärkningsfaktor.
Så med $ \ delta_ {kasta} $ gasreglering, $ \ delta_ {pitch} $ stavhöjden och $ c $ stighastigheten:
$$ P_a = k \ cdot \ delta_ {throt} \ tag {1} $$
$$ c = \ delta_ {pitch} \ tag {2} $$
$$ P_r = f (m, V ^ 3) + m \ cdot g \ cdot c \ tag {3} $$
På banan, gasreglering = ström = $ m \ cdot a \ cdot V $