第一章飞行力学基础

1、飞行控制系统，第一章，飞行力学基础，1.1坐标系，1。坐标系(欧洲和美国坐标系)，2。飞机运动参数，3。坐标变换，4。控制机构，1.1坐标系。定义和描述飞机的各种运动参数是建立飞机运动模型的重要环节。1.假设条件(研究方便):忽略地球的曲率，地面坐标系被认为是惯性坐标系；1.1坐标系；2.公共坐标系的定义(欧美坐标系)；地面坐标系；机身坐标系；稳定的坐标系；轨道坐标系；三轴方向符合右手定则；1.地面坐标系(地轴系统)Sg -ogxgygzg，它作为一个平面与地球表面固定连接。原点Og:地面上的一个点，如飞机的出发点；纵轴OgXg:它在地面上，指向要飞行的航向，坐标OgXg表示航程。横轴ogg:

2、也在接地面上，垂直于纵轴，向右正，坐标ogg表示横向偏差。垂直轴OgZg:垂直地面指向地球中心，坐标OgZg表示飞行高度。地面，地面坐标系，2，机身轴系(机身轴系)Sb-OXbYbZb，原点o:在飞机质心，坐标系与飞机固定连接。纵轴OXb:在飞机的对称平面内，平行于飞机的设计轴，指向前方(机头)。横轴OYb:对称的垂直平面指向右侧。垂直轴OZb:在飞机的对称平面上，垂直于ox轴，指向机身的下部。机身、机身坐标系、机身坐标系、3、风坐标系、原点o:取自飞机质心，坐标系与飞机固定连接。纵轴OXa:与飞机速度方向一致，不一定在飞机对称的平面上。垂直轴OZa:在飞机的对称平面内，垂直于OZa轴，指向腹

3、部。横轴OYa:垂直于XaOZa平面，指向右侧。飞机速度坐标系：4，稳定坐标系，原点Os:取飞机质心，坐标系与飞机固定连接。纵轴Oxs:与飞机对称平面内飞行速度v的投影相一致；垂直轴oz:它在对称平面上垂直于oxs，指向腹部为正。横轴oys:与体轴OY重合，指向右翼为正。飞机稳定性坐标系：5。路径坐标系，原点Ok:取飞机的质心，坐标系与飞机固定连接。纵轴OXk:与飞机速度方向一致；垂直轴OZk:位于垂直平面内，包括飞行速度V，垂直于OzK轴并指向下方；横轴OYK:指向垂直于XKOKZK平面的右侧。1.2。飞机的运动参数，1。姿态角：(机身轴系和地面轴系之间的关系)欧拉朗格俯仰角:机身轴线Ox和

4、地面之间的夹角。水平面以上为正。陀螺测量轴横轴oyg滚转角:飞机机身轴线Oz与包括机身轴线ox的垂直面之间的夹角。当飞机向右倾斜时，它是正的。测量轴纵轴ox的偏航角:飞机机身轴OX在地面上的投影与地面轴系统中OXg之间的角度，机头的右偏航为正。测量轴垂直轴ozg、飞机姿态角、2、航迹角、速度轴与地轴系统的夹角、航迹倾角:空速矢量v与地平面的夹角，以飞机向上飞行为正。滚转角:速度轴OZa和包括速度轴OZa在内的垂直面之间的角度，飞机的右翼为正。航迹方位角：地面空速矢量v的投影与OgXg之间的角度。将OgXg右侧的投影视为正。速度坐标系和地面坐标系：3，气流角：(速度轴体轴系统)空气动力角，(迎角

5、也称为迎角):飞机中空速矢量v投影之间的角度滚转角速度p:与发动机体轴OX重合；俯仰速率q:与机身轴线OY重合；偏航角速度r:与机身轴线OZ重合；角速度分量(p，q，r)和姿态角变化率之间的关系，5。机身坐标轴的速度分量，机身坐标轴的三个速度分量是飞行速度V在机身坐标轴各轴上的投影。u:与发动机体轴OX重合；v:与体轴OY重合；w:与体轴OZ重合；坐标系之间的关系：飞行器在空间的位置由地球坐标系中飞行器质心的坐标XG、Yg和ZG确定，其中飞行器的飞行范围L为Xg，飞行器的飞行高度为-Zg，飞行器的偏航距离为YG。1.3坐标转换、1。两个矢量坐标系之间的转换，让两个矢量坐标轴之间的角度为。那么量

6、在轴上的投影是：1.3坐标变换矩阵，量在轴上的投影是：2。平面坐标系中的轴之间的变换，xq，yq，xp，o，yp，假设有一个矢量R，并且坐标系中具有两个重合原点的分量为(。那么，by，by是从坐标系Q到坐标系P的坐标变换矩阵，因此，变换矩阵具有以下性质：此外，变换矩阵是具有传递性的正交矩阵，以及，是转置矩阵。和是逆矩阵。(1)，变换矩阵的每个元素是与轴的夹角相对应的方向余弦。三维坐标系的轴之间的变换只涉及围绕轴的坐标变换。变换矩阵为：同样为真：围绕轴的变换矩阵和围绕轴的变换矩阵分别为：通常，坐标系的相对位置由三个欧拉角决定。根据单轴变换矩阵及其旋转过程，两个坐标轴之间的变换关系为，或简称为：其

7、中：从数学的角度来看，坐标变化的旋转顺序不是唯一的，但无论旋转顺序如何，最终的变换矩阵是相同的，并且旋转顺序不同，对应的欧拉角也不同。通常，选择一组物理意义明确的欧拉角进行旋转变换。1.1.3.3地面坐标系与机身坐标系的关系，常用坐标系，偏航角，滚转角，俯仰角，两个坐标系之间的欧拉角，机身轴线与地面轴线系统之间的转换关系，机身轴线系统，地面轴线系统，根据坐标转换的一般规律，从地面轴线系统到机身轴线系统的转换矩阵为：特别要注意旋转顺序和，2。地面坐标系和轨道坐标系，轨道(轨道)偏角，两个坐标系之间的欧拉角，以及轨道轴和地面轴系统之间的转换关系。根据坐标转换的一般规律，从地面坐标系到轨道坐标系的转换矩阵为：绕X轴、