Wat is vluchtdynamiek?
Vluchtdynamiek is de analyse van de manier waarop vliegtuigen door de lucht bewegen, de krachten en controlesystemen waarmee ze hun vlucht kunnen handhaven, en de externe fysieke krachten die daarop inwerken, zoals stuwkracht, lift, zwaartekracht en weerstand. De belangrijkste toepassingen van de wetenschap van vluchtdynamiek hebben betrekking op de houding van vliegtuigen tijdens de vlucht, met name in de manier waarop ze bewegen en zijn gemaakt om te bewegen in de drie afzonderlijke assen van stampen, gieren en rollen. De wetenschap van vluchtdynamiek wordt ook toegepast op ruimtevaartuigen, maar de manieren waarop vlucht- en vluchtcontrole in dergelijke vaartuigen worden bereikt, verschillen aanzienlijk van die van atmosferische vaartuigen zoals vliegtuigen en helikopters.
Oriëntatie van vliegtuigen en ruimtevaartuigen gebruiken wat een ideaal wordt genoemd als referentiepunt. Voor atmosferische vliegtuigen is dit in wezen een rechte en vlakke vlucht, waarbij de grond als referentie wordt gebruikt. Voor ruimtevaartuigen is deze referentie willekeurig en kan deze zijn gebaseerd op het planetaire of andere object waarrond het ruimtevaartuig draait of zelfs een ander ruimtevaartuig. Wanneer een ruimteschip in een baan om de aarde draait, wordt het aardoppervlak vaak als referentie gebruikt, maar voor het manoeuvreren in de buurt van en aanmeren met andere ruimtevaartuigen of het internationale ruimtestation, kan het andere vaartuig of object bijvoorbeeld de referentie.
De drie rotatieassen van lucht en ruimtevaartuigen worden pitch, roll en yaw genoemd, en een ruimtevaartuig of vliegtuig beweegt rond deze assen met zijn zwaartepunt of massa, als het punt waar de drie assen samenkomen. Lucht- en ruimtevaartingenieurs en -ontwerpers gebruiken vluchtdynamiek om te bepalen hoe lucht- en ruimtevaartuigen zich zullen gedragen wanneer bedieningsmechanismen worden gebruikt om het voertuig in een van deze richtingen te draaien, evenals de richtingbeweging van het voertuig door de atmosfeer of de ruimte. Dingen zoals de hoeveelheid stuwkracht die nodig is voor de vlucht, vluchtstabiliteit, manoeuvreerbaarheid en klimsnelheden kunnen allemaal worden geschat met een hoge mate van nauwkeurigheid voor een lucht- of ruimtevaartuigontwerp door principes van vluchtdynamiek toe te passen. Besturings- en voortstuwingssystemen zijn ontworpen met behulp van principes van vluchtdynamiek om lucht en ruimtevaartuigen in staat te stellen gecontroleerde, efficiënte vluchten uit te voeren.
Hoewel elk van de drie rotatieassen een wetenschappelijke definitie heeft, kunnen deze verwarrend zijn en is het vaak eenvoudiger om ze in eenvoudiger termen te definiëren. Pitch verwijst naar de houding van de vluchtrichting ten opzichte van het referentiepunt, in een opwaartse of neerwaartse richting. Wanneer een vliegtuig klimt, wordt gezegd dat de toonhoogte positief is, dat wil zeggen dat het onder een hoek boven het referentiepunt staat.
Yaw verwijst naar de houding van het vliegtuig van links naar rechts. Stel je een modelvliegtuig voor dat op een tafel zit en zonder het midden van het vliegtuig te verplaatsen, het naar de ene of de andere kant draait. Dit is gier. Roll kan eenvoudig worden afgebeeld door een vliegtuig in een rechte lijn voor te stellen en één vleugel op te tillen.