Может, если "правильно" выбрать ось, на которую проецируется вектор скорости.

Математически проекция вычисляется как произведение длины вектора на косинус угла между направлением вектора и направлением оси. Вот если этот угол лежит в пределах от -90 до +90 градусов, то косинус этого угла будет положительным (неотрицательным, по крайней мере), стало быть, положительной будет и проекция вектора на ось.