舵效的案例
論流體力學在船舶操縱中的應用
相信很多人都非常熟悉這句話，這句話是指：海上正常航行的船舶，流的影響不是很大的情況下，將舵放在正舵位置，艏向會自己偏轉到風的來向，即艏向去找風向。解釋：風在吹過船首后，由于艏部對風的切割，在下風舷形成了回風，回風即亂流、渦流，使得下風舷的壓強比上風舷大，形成推艏向上風舷的作用力；這是在船艏部風的作用力，至于船的舯艉部，風在經過艏部一段距離后相對比較順了，作用于兩舷的力的差別跟艏部的差別比起來已經是很小了，甚至可忽略不計了。還有大家更為熟悉的一種解釋：即一般船舶水線以上部分通常都是后部受風面積大（大多數(shù)船生活區(qū)都位于艉部），因此產生了推艉向下風舷（即推艏迎風）的作用力。相比較兩種解釋或兩種對作用力的分析，我認為第一種作用力（艏部作用力差）更為主要，是主要作用力。實際應用：過老鐵山水道右轉開往營口，北風5級，抵轉向點后，將舵角放正舵位置，船就會自己慢慢右轉，如果加上一定的右舵舵角，轉起來會更快，所以船舶駕駛人員要根據周圍通航環(huán)境選擇合適的舵角，留出更大的角度空間來把定；如果是左轉開往天津，叫個左舵5°，艏向可能會沒反應，需要用更大的舵角才能讓船艏向左轉。
長江口南水道北槽航道（長江口燈船至#D11、#D12浮筒），船舶駕駛人員都非常熟悉了，但你是否熟悉這一段的操舵特性呢？通常我們都是乘漲潮順水進口，即長興高潮前5~6小時進槽，此時此段航路潮流是南流（流向順時針轉），深水航道走向270°，配上一定的流壓角（以10°為例），艏向為280°，以10節(jié)的航速進口。流是從船的右前方來的，艏部對水流有切割，艏部左邊有回流、渦流形成，形成了推艏向右的作用力。如果此時有一定的右舷來風（即北風），那風流合一形成的作用力會更大。因此，水手操舵把定某個航向需要用一定的左舵，具體舵角和船速、車速、風向、風速有很大關系：船速越快，舵效越好，把定舵角就??；車速越快，舵效越好，把定舵角就小。
展開 船舶自動靠離泊系統(tǒng)設計與關鍵技術
低速域下，船舶前進速度接近于零，船舶橫向速度和轉艏角速度與前進速度處于同一量級，且涵蓋0—180°的漂角范圍，船舶水動力非線性強；富余水深小，淺水及岸壁效應明顯，風、流等外部干擾不可忽略；船速低、槳轉速小、沒有舵效，需要借助側推器、拖輪、錨纜等操縱設備控制船舶的橫移與轉向。當前對船舶運動模型的研究主要圍繞常速域下船舶的操縱運動，對于低速域下船舶的操縱性研究較少；此外，船舶操縱性的研究主要采用經驗公式法、試驗法以及計算流體力學方法，基于回歸分析的經驗公式法依賴數(shù)據廣度，試驗法研究周期長、推廣性差，目前常采用計算流體力學方法對船舶水動力、流場發(fā)展進行研究。構建船舶靠離泊作業(yè)條件下的操縱運動模型，是船舶運動控制的理論支撐，是實現(xiàn)船舶自動靠離泊作業(yè)的理論基礎。
2.低頻運動控制技術
船舶的靠離泊運動控制不是一個獨立的控制任務，而是同時包含了作業(yè)決策、目標規(guī)劃以及低頻運動控制。根據靠泊船舶自身船型、載重、推進性能，以及泊位水流、氣象等情況，船舶的安全靠離泊作業(yè)往往采用頂流入泊(直接入泊、掉頭入泊)和平行入泊的方式完成靠泊；目標規(guī)劃則是以入泊方式為基礎的，根據作業(yè)需要，目標規(guī)劃往往包含軌跡規(guī)劃、航向規(guī)劃、航速規(guī)劃等。船舶的靠離泊作業(yè)對船舶位置、艏向角、速度控制精度要求高，傳統(tǒng)控制方法難以保證船舶在期望位置和姿態(tài)同時鎮(zhèn)定，此外，傳統(tǒng)船舶由于硬件限制，無法實現(xiàn)推進系統(tǒng)及轉舵系統(tǒng)的高頻無級控制。為此，國內外學者結合船舶路徑規(guī)劃算法，不依賴準確的船舶運動模型設計船舶的自動靠泊控制系統(tǒng)，例如模型預測控制、人工神經網絡、模糊邏輯控制、數(shù)據驅動控制、滑?？刂?、A*路徑追蹤、自抗擾控制等自適應控制算法，這些方法往往依賴算法本身的魯棒性，而忽略了船舶運動模型的準確性，缺乏船舶水動力機理支撐。開展基于船舶運動模型的船舶低速運動控制研究，是實現(xiàn)船舶自動靠離泊的技術基礎。
展開 一種新型垂起無人機總體設計
后掠角增加，橫向穩(wěn)定性增大，尾翼舵效增加，縱向阻尼增強，縱向穩(wěn)定性增強。
雷諾數(shù)是慣性力與粘性力的相對大小度量，雷諾數(shù)越小則空氣粘性力影響越大。雷諾數(shù)的選擇與無人機飛行速度、氣動外形、翼形有關，通常無人機的雷諾數(shù)普遍在10萬到100萬之間，適當增大雷諾數(shù)可以減小阻力系數(shù)。雷諾數(shù)計算公式：
式中；V為空氣流速；ρ為空氣密度;μ為空氣黏性系數(shù);l為一特征長度，l=S/B。初步確定機翼幾何尺寸后，進一步確定設計升力系數(shù)CL
式中；V為巡航速度，理想狀態(tài)下，流速與巡航速度相等。
根據無人機飛行速度要求，可以使用profili翼形分析軟件對所設計的翼型進行雷諾數(shù)分析，為機翼的弦長度、厚度等參數(shù)的提供參考。由下圖可知翼形的巡航升阻比為16.9。其升力系數(shù)為0.84，阻力系數(shù)為0.049，（整機升阻比還應考慮機身、電機座整流罩、載荷等）。
機翼極曲線
3.2 尾翼設計
尾翼能夠保證傾轉翼無人機在固定翼模式下具有良好的穩(wěn)定性與操縱性，還可以起到配平的作用。尾翼采用V型尾翼，其兼具垂尾和平尾的功能。當兩邊舵面作相同方向偏轉時，起升降舵作用，當兩邊舵面分別作不同方向偏轉時，則起方向舵作用。尾翼詳細參數(shù)計算采用典型飛機的尾翼容量系數(shù)法。若采用V形尾翼，尾力臂需投影在水平面內。根據機翼面積S1和機翼翼展L1，尾翼尾容量A2取0.02，可求得尾翼面積S2：
式中：L、尾翼尾力臂。
再計算尾翼其他主要參數(shù)：平均氣動弦長S2/b2、展弦比b0’/b1’、垂尾后掠角、展翼展b2等。
尾翼
3.3 舵面設計
對于傾轉機翼無人機在固定翼模式下，一般在機翼后緣布置舵面實現(xiàn)橫滾功能，在V尾后緣布置舵面實現(xiàn)偏航和俯仰功能。
展開 