Kas ir lidojuma dinamika?

Lidojuma dinamika ir analīze par to, kā gaisa kuģis pārvietojas pa gaisu, par spēkiem un vadības sistēmām, kas ļauj tiem uzturēt lidojumu, un ārējiem fiziskajiem spēkiem, kas uz tiem iedarbojas, piemēram, vilces spēku, pacēlumu, gravitāciju un pretestību. Lidojuma dinamikas zinātnes galvenie pielietojumi ir saistīti ar gaisa kuģu attieksmi lidojuma laikā, jo īpaši ar veidiem, kā tie pārvietojas un tiek likti kustēties trīs atsevišķās asīs — slīpuma, sānsveres un sānsveres virzienā. Lidojuma dinamikas zinātne tiek pielietota arī kosmosa kuģiem, taču lidojuma un lidojuma kontroles panākšanas veidi šādos kuģos ievērojami atšķiras no atmosfērisko kuģu, piemēram, lidmašīnu un helikopteru, veidiem.

Gaisa kuģu un kosmosa kuģu orientācijai kā atskaites punkts tiek izmantots tā sauktais ideāls. Atmosfēras gaisa kuģiem tas būtībā ir taisns un līdzens lidojums, kā atskaites punktu izmantojot zemi. Kosmosa kuģiem šī atsauce ir patvaļīga un var būt balstīta uz planētu vai citu objektu, ap kuru riņķo kosmosa kuģis, vai pat uz citu kosmosa kuģi. Kad kosmosa kuģis atrodas orbītā ap Zemi, Zemes virsmu bieži izmanto kā atskaites punktu, bet, piemēram, lai manevrētu cita kosmosa kuģa vai Starptautiskās kosmosa stacijas tuvumā un pieslēgtos tai, otrs kuģis vai objekts var būt atsauce.

Gaisa un kosmosa kuģu trīs rotācijas asis tiek sauktas par slīpumu, sānsoli un leņķi, un kosmosa kuģis vai gaisa kuģis pārvietojas ap šīm asīm ar savu smaguma centru jeb masu kā punktu, kur šīs trīs asis saskaras. Aviācijas un kosmosa inženieri un dizaineri izmanto lidojuma dinamiku, lai noteiktu, kā gaiss un kosmosa kuģi uzvedīsies, kad tiek izmantoti vadības mehānismi, lai pagrieztu transportlīdzekli vienā no šiem virzieniem, kā arī transportlīdzekļa virziena kustību caur atmosfēru vai telpu. Tādas lietas kā lidojumam nepieciešamais vilces spēks, lidojuma stabilitāte, manevrēšanas spēja un kāpšanas ātrums var tikt novērtētas ar augstu precizitātes pakāpi gaisa vai kosmosa kuģa konstrukcijai, piemērojot lidojuma dinamikas principus. Vadības un piedziņas sistēmas ir izstrādātas, izmantojot lidojuma dinamikas principus, lai gaisa un kosmosa kuģi varētu veikt kontrolētu, efektīvu lidojumu.

Lai gan katrai no trim rotācijas asīm ir zinātniska definīcija, tās var būt mulsinošas, un bieži vien ir vieglāk tās definēt vienkāršākos terminos. Piķis attiecas uz lidojuma virziena attieksmi pret atskaites punktu virzienā uz augšu vai uz leju. Kad lidmašīna kāpj, tiek teikts, ka tās slīpums ir pozitīvs, tas ir, tā ir leņķī virs atskaites punkta.

Leņķis attiecas uz gaisa kuģa attieksmi no vienas puses uz otru. Iedomājieties lidmašīnu, kas sēž uz galda, un, nepārvietojot plaknes centru, pagrieziet to uz vienu vai otru pusi. Tas ir žņaugs. Rollu var viegli attēlot, iedomājoties lidmašīnu taisnā horizontālā lidojumā un paceļot vienu spārnu.