飞机坐标系定义(修改版)

精品文档 1欢迎下载 绪绪 1 1 飞机坐标系定义飞机坐标系定义 引引 言言 为了描述飞机的运动状态 必须选择适当的坐标系 例如 飞机相对于地 面的位置 就必须采用地面坐标系 飞机的转动用机体坐标系表示 飞机的轨 迹运动可采用速度坐标系表示 在后面的章节中 还将涉及到几种坐标系相互间的转换 首先介绍几种国家标准坐标系 下面定义的坐标轴系均为三维正交轴系 且遵守右手法则 轴指向前 X 轴指向右 轴指向下 YZ 1 1 地面惯性坐标系地面惯性坐标系 gggg ZYXO 它是相对于地球表面不动的一种坐标系 原点取自地面上的某一点 如飞 机在地面上的起飞点 或进入空战时的初始位置 轴位于水平面内 指向 g X 某一固定方向 如飞机的航线 或空战开始时截击机到目标的视线方向等 轴垂直于地平面向下 轴则由右手定则来确定 g Z g Y 2 2 机体坐标系 机体坐标系OXYZ 这是固定在飞机机体上的一个坐标系 原点取在飞机的重心 轴与飞机X 纵轴一致 指向飞机前方 轴垂直于飞机对称面并指向右方 轴在飞机对YZ 称面内并且垂直于纵轴 指向下方 3 3 气流坐标系 速度坐标系 气流坐标系 速度坐标系 aaa ZYOX 原点固联在飞机的重心上 轴指向飞机相对于空气的速度矢量的方向 a X 轴位于飞机对称面内 且垂直于轴 指向下方 轴垂直与和轴指 a Z a X a Y a X a Z 向右方 由于飞机速度方向与气流坐标系轴方向相同 所以 气流坐标系又称为 a X 速度坐标系 又叫做速度轴系 4 4 飞机的气动角 飞机的气动角 机体坐标系与气流坐标系之间的角度就是飞机运动的气动角 即迎角迎角和和 侧滑角侧滑角 见图 1 1 迎角迎角 飞机速度向量 飞机速度向量 V V 在飞机对称面上的投影与机体轴在飞机对称面上的投影与机体轴 OXOX 的夹角 以的夹角 以 V V 精品文档 2欢迎下载 的投影在机体轴的投影在机体轴 OXOX 之下为正 之下为正 侧滑角侧滑角 飞机速度向量飞机速度向量 V V 与飞机对称面的夹角 以与飞机对称面的夹角 以 V V 处于对称面之右为正 处于对称面之右为正 X a X Y Z O 图 1 1 机体轴系与气流轴系的夹角 5 5 飞机的姿态角 飞机的姿态角 机体坐标系与地面惯性坐标系之间的夹角就是飞机的姿态角 又称欧拉角 俯仰角俯仰角 机体轴与地平面 水平面 之间的夹角 飞机抬头为正 OX ggg YXO 偏航角 方位角 偏航角 方位角 机体轴在水平面上的投影与地轴之间的 OX ggg YXO ggX O 夹角 以机头右偏为正 滚转角 倾斜角 滚转角 倾斜角 飞机对称面绕机体轴转过的角度 右滚为正 X g O g Y g Z g X O X Y Z 图 1 2 机体坐标系与地面坐标系的夹角 6 6 飞机的航迹角飞机的航迹角 精品文档 3欢迎下载 气流坐标系与地面惯性坐标系之间的夹角即为飞机的航迹角 其定义如下 航迹倾斜角航迹倾斜角 飞行速度矢量与地平面间的夹角 以飞机向上飞时为正 航迹方位角航迹方位角 飞行速度矢量在地平面上的投影与间的夹角 以速度 ggX O 在地平面的投影在之右时为正 ggX O 航迹滚转角航迹滚转角 速度轴与包含速度轴的铅垂面间的夹角 以飞机右 a OZ a OX 倾斜为正 V a X g Y g Z a Z a Y g X O g O 图 1 3 气流坐标系与地面惯性坐标系 目标视线坐标系 瞄准线坐标系 目标视线坐标系 瞄准线坐标系 lll ZYOX 原点取为飞机重心 轴与飞机至目标的视线重合 并指向目标 轴在 l X l Z 铅垂平面内并垂直于轴指向下 轴由右手定则确定 l X l Y 视线轴系与地面惯性坐标系之间的角度有两个 视线俯仰角 它是视线与水平面之间的夹角 视线向下为正 ggg YXO 视线方位角 它是视线在水平面上的投影与轴之间的夹角 以视线 d OX 右偏为正 两坐标系之间角度关系见下图 精品文档 4欢迎下载 O g X l X g Z l Z g Y l Y 图 1 4 视线坐标系与地面坐标系之间的夹角 小小 结结 综上所述 这四种坐标系之间的角度及线坐标转换关系正如图 1 5 所示 气流坐标系 aaa ZYOX 地面惯性 坐标系 gggg ZYXO 机体坐标 系 OXYZ 视线坐标系 lll ZYOX 航迹角 气动角 欧拉角 视线角 图 1 5 各坐标系之间的相互关系 绪绪 2 2 飞机的操纵结构飞机的操纵结构 精品文档 5欢迎下载 飞机的运动用升降舵 elevator 方向舵 rudder 副翼 aileron 及油门来控制 升降舵偏转角升降舵偏转角 规定升降舵后缘下偏为正 的正向偏 e e 转产生的俯仰力矩 M 为负值 即低头力矩 方向舵偏转角偏转角 规定方向舵后缘向左偏转为正 正向偏 r r 转产生的偏航力矩 N 为负值 副翼偏转角偏转角 规定右副翼后缘下偏 左副翼随同