大气飞行力学绪论
北京航空航天大学飞行器空气动力学经典课件——绪论共23页文档
15、机会是不守纪律的。——雨果
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
北京航空航天大学飞行器空气 动力学经典课件——绪论
时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
航空航天工程师的航天器气动力学和飞行力学
航空航天工程师的航天器气动力学和飞行力学航空航天工程是一门涉及航空航天器设计、制造和运行的学科，而气动力学和飞行力学是航空航天工程中关键的技术领域。
航空航天工程师的任务之一就是研究和应用气动力学和飞行力学的原理，以设计更安全、高效和稳定的航天器。
本文将介绍航天器气动力学和飞行力学的基本概念和应用。
一、气动力学气动力学研究流体（如气体）在物体表面上产生的压力和引起的力的学科。
在航天器设计中，气动力学是非常重要的，因为它影响着航天器在大气层中的运动和姿态控制。
1. 升力和阻力航天器在飞行过程中会受到重力、升力和阻力的作用。
升力是指垂直于飞行方向的力，可以支持航天器在空中飞行；阻力是与飞行方向相反的力，阻碍了航天器的运动。
航空航天工程师需要通过气动外形设计、机翼形状优化和控制表面设计等手段来减小阻力和增大升力，以提高航天器的飞行效率。
2. 稳定性和操纵性在设计航天器时，稳定性和操纵性也是需要考虑的重要因素。
稳定性是指航天器在受到干扰后能够自动回复到平衡状态的能力；操纵性是指航天器对于操纵输入的响应能力。
通过气动力学的研究和调整飞行姿态，可以使航天器具有良好的稳定性和操纵性。
二、飞行力学飞行力学是研究航空航天器在飞行过程中的运动和力学原理的学科。
通过对航天器的运动方程和控制原理的研究，航空航天工程师可以设计航天器的飞行轨迹和飞行控制系统。
1. 科氏力和飞行轨迹科氏力是指由于航天器在运动中所受到的离心力和压力力的合力。
科氏力的大小和方向决定了航天器所处的飞行轨迹。
例如，在升力和重力平衡的情况下，航天器可以以水平的圆周轨道飞行。
2. 飞行控制系统飞行控制系统是用来控制航天器的姿态和运动的系统。
航空航天工程师需要设计合适的飞行控制系统来确保航天器的稳定、安全和精确的飞行。
常见的飞行控制系统包括姿态控制系统、推力控制系统和导航系统等。
三、航空航天工程师的任务作为航空航天工程师，研究和应用航天器气动力学和飞行力学是其重要任务之一。
航空航天工程师的航空气动力学和飞行力学
航空航天工程师的航空气动力学和飞行力学航空航天工程师是一个令人激动的职业，他们负责设计、开发和测试飞行器。
在这个职业中，航空气动力学和飞行力学是最基础且重要的学科。
本文将通过介绍航空气动力学和飞行力学的定义、原理以及应用领域来探索航空航天工程师的工作内容。
一、航空气动力学航空气动力学是研究飞行器在空气中运动的学科。
它主要关注空气对飞行器的作用力以及这些作用力如何影响飞行器的运动特性。
航空气动力学不仅仅是理论研究，还包括实验研究和数值模拟。
航空气动力学主要研究以下两个方面：1. 升力和阻力：升力是空气对飞行器垂直升力的作用力，而阻力是空气对飞行器运动方向的阻碍力。
航空气动力学研究如何最大化升力以提供足够的升力支撑飞行器，同时最小化阻力以减少能量损耗。
2. 稳定性和控制性：稳定性是指飞行器在受到外界干扰时能够自动保持平衡或者恢复平衡的能力。
控制性是指飞行器在飞行中能够按照操纵输入实现预期的运动变化。
航空气动力学研究如何通过设计飞行器的外形和控制系统来提高稳定性和控制性。
二、飞行力学飞行力学是研究飞行器的运动和力学特性的学科。
它涉及到物体在空气中受到的各种力以及这些力如何影响飞行器的轨迹和运动状态。
飞行力学有助于理解飞行器的飞行性能和操纵特性，对于飞行器的设计和控制至关重要。
飞行力学主要研究以下两个方面：1. 运动学：运动学研究飞行器的运动轨迹、速度和加速度等基本运动特性。
它通过描述飞行器的位置、速度和加速度之间的关系来分析和预测飞行器的运动状态。
2. 动力学：动力学研究飞行器的运动如何由外部力和飞行器自身特性共同决定。
它涉及到受力分析、转动和姿态控制等方面，帮助工程师设计出稳定和可操控的飞行器。
三、航空航天工程师的工作作为航空航天工程师，熟悉航空气动力学和飞行力学对于成功完成工作任务非常重要。
他们需要将这些理论知识应用于飞行器的设计、制造和改进过程中。
航空航天工程师的工作可以包括以下几个方面：1. 飞行器设计：根据航空气动力学和飞行力学的原理，工程师负责设计飞行器的外形和控制系统，以达到稳定、高效的飞行特性。
飞行原理 1.1绪论-飞机和大气的一般介绍(1)
转 弯 侧 滑 仪
●不同飞行状态的转弯侧滑仪和地平仪
左转弯
右转弯
●新式驾驶舱（B777）
1.1.3 操纵飞机的基本方法
6自由度： 3个空间位置，3个空间姿态 3个姿态： 俯仰控制：升降舵 滚转控制：副翼 偏航控制：方向舵 3个位置： 纵向位移：油门 侧向位移：间接实现 垂向位移：间接实现
偏航控制
涡桨发动机
涡轴发动机
1.1.2 飞机座舱基本仪表介绍
TB20座舱仪表
●小型飞机的六个基本仪表
Airspeed Indicator Attitude Indicator Altitude Indicator
空 速 表
姿 态 仪
高 度 表
Turn Coordinator
Horizontal Situation Indicator Vertical Speed Indicator 水 平 状 态 指 示 器 升 降 速 度 表
介绍飞机的主要组成部分及其功用、操纵飞机 的基本方法及机翼形状等。
1.1.1 飞机的主要组成部分及其功用
五大部分：机身,机翼,尾翼,起落装置,动力装置。
尾翼
机翼
机身
动力装置 起落装置
① 机身（Fuselage）
装载机组、旅客、货物和其它必须设备。 将飞机的其他部分如尾翼、机翼、发动机联结成一
2011年至2015年，在全国推广改革试点，在北京、 兰州、济南、南京、成都飞行管制区分类划设低 空空域；
2015年至2020年，建成相对完善的低空管理体制， 让平常百姓能享受通用航空的便利。
本章主要内容
1.1 飞机的一般介绍 1.2 飞机大气环境的一般介绍
1.1 飞机的一般介绍
航空航天工程师的航空器气动和飞行力学分析原理研究
航空航天工程师的航空器气动和飞行力学分析原理研究航空航天工程师是一个充满挑战和责任的职业。
他们致力于研究和开发航空器，其中航空器的气动和飞行力学分析原理是非常关键的一部分。
本文将探讨航空航天工程师在这一领域中的研究原理和方法。
一、气动力学分析原理1. 空气动力学基础航空器的气动力学分析需要掌握空气对物体运动产生的力和力矩的基本原理。
空气动力学基础包括空气动力学方程、雷诺数、气动力系数等。
2. 翼型气动力学分析翼型是航空器的重要组成部分，对其气动特性进行分析可以揭示翼型的升力和阻力变化规律。
翼型气动力学分析需要考虑绕流模式、升力系数、阻力系数等因素。
3. 气动力学实验和数值模拟气动力学实验和数值模拟能帮助航空航天工程师更全面地了解航空器的气动特性。
实验手段包括风洞试验、模型试飞等；而数值模拟则可以通过计算流体力学方法对流场进行模拟。
二、飞行力学分析原理1. 重心和飞行稳定性航空器在飞行中必须保证重心的稳定以及良好的飞行稳定性。
重心位置的确定和飞行稳定性分析需要考虑空气动力学、质量配重等因素。
2. 控制系统和操纵性航空器的操纵性能对飞行安全至关重要。
航空航天工程师需要设计和分析航空器的控制系统，考虑操纵面的位置、工作原理以及操纵力矩等因素。
3. 飞行力学的数学模型为了更好地研究航空器的飞行特性，航空航天工程师需要建立相应的数学模型。
这些模型可以通过运动方程、力矩方程、控制方程等来描述航空器的动力学特性。
三、研究方法1. 实验研究在航空航天工程师的研究过程中，实验研究是必不可少的一部分。
通过设计和实施风洞试验、模型试飞等实验手段，可以获得航空器的气动和飞行力学数据。
2. 数值模拟随着计算机技术的进步，数值模拟成为研究航空器气动和飞行力学的重要方法之一。
计算流体力学方法可以帮助研究人员模拟和分析航空器周围的气流场，从而揭示其气动特性。
3. 理论推导和分析航空航天工程师还需要进行一系列的理论推导和分析，以深入理解航空器的气动和飞行力学原理。
飞行力学教学大纲概要
教学大纲课程编号：05Z8511课程名称：飞行力学(Flight Mechanics)学时学分：44+4学时，2.5学分先修课程：高等数学（微积分、常微分方程、线性代数），理论力学，空气动力学，自动控制原理，航空航天概论.一、课程教学目标飞行力学是飞行器设计和工程力学专业的主要专业基础课程之一。
通过本门课程的学习，使学生：1. 掌握飞行器飞行的受力特点，了解其基本运动规律；2. 建立飞行器飞行力学分析和设计的正确思路、概念和方法；3. 培养学生从飞行现象和实际工程中提出问题、分析问题和解决问题的兴趣和能力；4. 初步了解研究飞行力学的工具和方法。
从而提高与航空器设计及应用相关的必要的理论素质和实践应用能力，为进一步的航空专业学习和研究，或从事与飞行器设计及应用有关的工作如布局选型选参、总体方案性能检验等奠定基础。
二、教学内容及基本要求基本要求1. 掌握飞行器飞行的受力特点，了解其基本飞行规律；2. 掌握飞行性能分析和设计的基本方法；3. 对飞行的稳定性和操纵性分析和设计具有准确的基本概念和思路；4. 具备初步的飞行器运动建模及对模型合理简化的能力；5. 对自动飞行控制的力学机理有一定了解；6. 对飞行模拟试验手段有基本的认识。
侧重于对基本概念、方法的定性认识和基本的定量分析。
讲授内容1. 绪论（1学时）课程内容；历史简介；飞行性能概念；操纵性稳定性概念；制导飞行器的导引；飞行力学研究方法。
2. 飞行器的质心运动方程（3学时）升阻特性。
动力特性；飞行操纵原理；飞行器质心运动方程及其简化。
3. 基本飞行性能（10学时）★定常平飞需用推力曲线（组成及其物理含义，随飞行速度、高度的变化）；定常平飞性能的确定及飞行包线。
定常上升和下滑性能的确定；非定常上升性能；定常飞行状态及其与操纵的关系（飞行包线的划分，平飞状态与操纵的关系）。
定常飞行状态的主要因素分析；航程和航时的基本关系式；等高等速巡航时的航程和航时。
航空航天工程师的航空器气动和飞行力学分析原理
航空航天工程师的航空器气动和飞行力学分析原理航空航天工程师在设计和开发航空器时，必须了解航空器的气动和飞行力学分析原理。
这些原理包括空气动力学、力和力矩平衡、机翼气动性能以及稳定性和操纵性等方面。
本文将探讨航空航天工程师在进行航空器气动和飞行力学分析时所依据的原理。
一、空气动力学空气动力学是研究空气对物体运动的影响的学科，其中的基本原理是伯努利定律和牛顿定律。
伯努利定律描述了流体在运动过程中速度增加，压力减小的关系。
航空航天工程师利用伯努利定律分析航空器在不同速度和高度下的气动性能，可以确定其升力和阻力的变化规律，并进行相关优化。
二、力和力矩平衡在航空器设计过程中，力和力矩平衡是至关重要的。
力的平衡涉及到航空器在各个方向上受到的合力，力矩平衡则涉及航空器绕各个轴线的力矩平衡。
航空航天工程师通过分析力和力矩的平衡关系，可以确保航空器在飞行状态下的稳定性和操纵性。
三、机翼气动性能机翼是航空器的重要组成部分，其气动性能直接影响着航空器的升力和阻力。
航空航天工程师通过分析机翼的气动力学特性，包括升力系数、阻力系数以及升阻比等参数，可以优化机翼的设计，提高航空器的性能。
四、稳定性和操纵性稳定性和操纵性是航空器设计中另一个重要考虑因素。
稳定性指的是航空器在飞行过程中的自稳定性，即在无干扰的情况下保持稳定飞行。
操纵性则是指航空器对操纵输入的响应能力。
航空航天工程师通过分析航空器的稳定性和操纵性，可以对飞行控制系统进行优化，确保航空器具有良好的操纵性和稳定性。
综上所述，航空航天工程师在进行航空器气动和飞行力学分析时，依靠空气动力学、力和力矩平衡、机翼气动性能以及稳定性和操纵性等原理。
这些原理的应用可以提升航空器的飞行性能，保证其在各种飞行条件下的安全性和可靠性。
作为航空航天行业的核心技术之一，航空器气动和飞行力学分析原理的研究对于航空航天工程领域的发展具有重要意义。
航空航天工程师的航空器气动和飞行力学分析原理
航空航天工程师的航空器气动和飞行力学分析原理航空航天工程师是负责设计、研发和测试航空航天器的专业人士。
在设计航空器时，了解和应用气动和飞行力学原理是至关重要的。
本文将探讨航空航天工程师在航空器气动和飞行力学分析中的原理和应用。
一、气动原理气动原理是航空航天工程师在设计航空器时必须了解的基础。
气动原理研究空气在航空器表面的作用力，并运用这些知识来优化航空器的设计。
在航空器的设计过程中，航空航天工程师需考虑以下几个方面：1. 气动阻力气动阻力是航空器飞行中所面临的阻碍力量。
航空航天工程师必须通过减小气动阻力来提高航空器的性能和效率。
减小气动阻力的方法包括改善航空器的流线型外形、减少物体表面的粗糙度以及采用高效的空气动力学设计。
2. 升力升力是航空器飞行中产生的上升力量。
航空航天工程师需要根据航空器的需求来合理设计翼型和机翼的结构，以提供足够的升力来维持航空器在空中的飞行。
通过优化气动外形和使用可调节的飞行控制装置，可以最大程度地提高航空器的升力。
3. 操纵性航空航天工程师还需要考虑航空器的操纵性。
操纵性是指航空器在飞行中的稳定性和机动性能。
通过了解和运用气动原理，航空航天工程师可以设计出具有良好操纵性的航空器，确保飞行过程中的平稳和灵活。
二、飞行力学原理在航空器的飞行过程中，飞行力学原理发挥着重要作用。
航空航天工程师需要理解和应用飞行力学原理，以确保航空器的稳定性和安全性。
1. 平衡和稳定航空器的稳定性是指航空器在飞行中保持平衡的能力。
航空航天工程师需要设置航空器的重心和合适的机翼位置，使其在各种飞行工况下都能保持平衡。
此外，通过研究和应用操纵面、尾翼和舵面等控制元件，航空航天工程师可以实现航空器的稳定性控制。
2. 飞行性能飞行性能是指航空器在飞行中的性能指标，如速度、爬升率、机动性等。
航空航天工程师需要根据航空器的设计要求，进行性能预测和优化。
借助飞行力学原理，航空航天工程师可以确定航空器的最大飞行速度、最大高度、最大载荷等重要性能参数。
航空航天领域的航空器气动力学与飞行力学
航空航天领域的航空器气动力学与飞行力学航空航天领域的航空器气动力学与飞行力学是研究航空器在大气中运动和飞行特性的学科。
它涉及到气流的流动、升力、阻力、推力以及飞行器的飞行稳定性和控制问题。
本文将从气动力学和飞行力学两方面对这一学科进行探讨。
一、气动力学在航空航天领域中，气动力学研究了空气与飞行器表面之间的相互作用。
气动力学可以分为低速气动力学（Subsonic Aerodynamics）和高速气动力学（Supersonic and Hypersonic Aerodynamics）两个部分。
低速气动力学主要研究飞行速度低于音速的飞行器。
其中，主要关注的是升力和阻力的产生机理。
升力是使得飞行器能够在空中保持飞行的力量，而阻力则是抵抗飞行器前进运动的力量。
低速气动力学研究的内容包括翼型的气动特性、升力和阻力的计算与分析、气动力的实验测试等等。
而高速气动力学则是研究飞行速度接近或超过音速的情况。
在这种情况下，气动力学的问题更加复杂。
因为在高速飞行中，会出现激波和冲击波等现象，对飞行器的气动特性产生显著的影响。
研究高速气动力学需要运用流体力学和热力学等相关知识，并进行数值模拟和实验验证。
二、飞行力学飞行力学是研究航空器在飞行过程中的运动规律以及飞行器自身的稳定性和操控性问题。
它主要涉及到飞行器的运动学和动力学两个方面。
飞行器的运动学研究了飞行器在空间中的位置、速度和加速度等运动参数。
通过运动学的分析，可以确定飞行器的轨迹、转弯半径等重要的飞行参数。
动力学研究了飞行器的受力和运动状态之间的关系。
其中，力的平衡是保证飞行器在飞行过程中保持稳定的前提。
常见的力包括重力、升力、推力和阻力等。
研究动力学可以帮助我们了解飞行器的稳定性和操控性，以及在不同条件下的飞行特性。
三、航空器气动力学与飞行力学的应用航空器气动力学与飞行力学在航空航天领域中具有广泛的应用。
首先，它们对飞行器的设计起着至关重要的作用。
通过分析气动力学和飞行力学，工程师们可以优化飞机的外形和翼型，从而提高升力和减小阻力。
航空航天工程师的飞行力学知识
航空航天工程师的飞行力学知识航空航天工程师是一个极具挑战性和技术要求高的职业，在他们的日常工作中需要掌握深入的飞行力学知识。
飞行力学是研究飞行器在大气中运动和控制的科学，对于航空航天工程师来说，它是必不可少的基础。
一、空气动力学力的作用在飞行力学中，空气动力学力的作用极为重要。
空气动力学力包括升力、阻力、推力和重力等等。
升力使得飞行器在大气中上升，阻力抵抗飞行器的前进方向，推力则通过推进剂提供动力，而重力是飞行器受到的地球引力。
飞行器的升力源于机翼的空气动力学特性。
机翼的形状和斜角会影响到飞行器产生的升力。
同时，附着到机翼上的襟翼和襟翼的操作也会对升力产生影响。
阻力则是飞行器前进时受到的空气阻碍，从而抑制了其速度的增加。
推力是由发动机提供的动力，足够大的推力可以克服阻力，使飞行器加速前进。
重力则是飞行器受到的地球引力，必须通过升力和推力来克服。
二、飞行器的运动学除了力的作用，航空航天工程师还需要了解飞行器的运动学知识。
在飞行力学中，飞行器的运动是三维的，并且受到外在力和力矩的影响。
外在力是指由空气动力学力所产生的力，如升力、阻力和推力等。
这些力会对飞行器产生推动、阻挡和转向的效果。
飞行器的外在力的大小和方向将直接影响到其运动状态。
此外，飞行器还会受到力矩的作用。
力矩会使得飞行器发生转动，并影响到其姿态和稳定性。
飞行器的推力和阻力分布、重心位置以及控制面的操作都会对力矩产生影响。
航空航天工程师通过研究飞行器的力矩，可以预测并控制飞行器的飞行轨迹和姿态。
三、飞行控制与稳定性在飞行力学中，航空航天工程师需要掌握飞行器的控制和稳定性。
飞行器的控制涉及到飞行器运动状态的改变，如姿态的调整和位置的变化。
而稳定性则是指飞行器在受到外界干扰后能够自动调整，并保持平稳飞行的能力。
飞行器的控制和稳定性主要依靠控制面实现。
控制面是飞行器上用于调整运动状态的活动部件，如副翼、方向舵和升降舵等。
航空航天工程师需要研究控制面的操纵和运动对飞行器的影响，以实现飞行器的精确控制和良好的稳定性。
航空航天工程师的航空器气动和飞行力学
航空航天工程师的航空器气动和飞行力学航空航天工程师的航空器气动和飞行力学是该领域的关键学科之一。
航空器气动和飞行力学旨在研究飞行器在空气中的运动、控制、稳定性以及空气动力学效应等方面的科学原理。
本文将介绍和探讨航空器气动和飞行力学相关的重要概念和原则。
一、航空器气动学的基本原理航空器气动学是研究飞行器在空气中运动时所受到的空气力学原理和机理的学科。
它的基础是空气动力学。
空气动力学包括气动力学和空气动力学两个方面。
1.1气动力学气动力学研究飞行器在空气中受到的压力、阻力、升力和侧向力等力学特性，并解释这些现象的物理原因。
其中，升力是飞行器在垂直于运动方向的平面上产生的向上的力；阻力是飞行器在运动方向上产生的与运动方向相反的力；侧向力是垂直于升力和阻力平面的力。
1.2空气动力学空气动力学研究飞行器在不同气动条件下的运动规律和稳定性，并提供有关飞行器设计和控制的指导。
它涉及到飞行器的气动力学特性、气动力学载荷、操纵和稳定性等方面的理论和实践问题。
二、飞行力学的基本概念飞行力学是研究飞行器的飞行性能、运动学特性和控制特性等方面的学科。
飞行力学涵盖了飞行器的运动学和动力学两个主要方面。
2.1运动学飞行器的运动学研究包括飞行器的位移、速度、加速度以及运动轨迹等。
通过对飞行器运动学的研究，可以了解飞行器在空中的运动方式和行为规律。
2.2动力学飞行器的动力学研究包括外部力对飞行器产生的作用以及飞行器的运动响应等。
动力学分析可以帮助工程师研究飞行器的操纵特性和稳定性，从而优化飞行器的设计和性能。
三、航空器气动和飞行力学的应用航空器气动和飞行力学对于航空航天工程师来说具有重要的应用价值。
以下是一些航空器气动和飞行力学在航空领域的应用：3.1飞行器设计和优化：通过对航空器气动和飞行力学的研究，工程师可以改进飞行器的设计，提高飞行器的载荷能力、飞行性能和机动性能。
3.2飞行器操纵和控制：航空器气动和飞行力学的知识有助于工程师理解和预测飞行器的操纵和控制特性，为飞行器的自动化控制系统和飞行员的操纵技术提供理论基础。
航空航天工程师的航天器空气动力学和飞行力学
航空航天工程师的航天器空气动力学和飞行力学航空航天工程师是从事航宇领域工作的专业人士，负责设计、研发和测试航天器。
在这个领域，航空航天工程师需要掌握航天器的空气动力学和飞行力学知识，这是确保航天器安全和性能的重要因素。
本文将介绍航天器空气动力学和飞行力学的基本概念和应用。
一、航天器空气动力学航天器空气动力学是研究航天器在大气中飞行时与空气相互作用的科学。
空气动力学主要包括气动力学和空气动力学两个部分。
1. 气动力学气动力学研究力和物体之间的关系。
在航空领域，研究的对象主要是空气对航空器的作用力，如升力和阻力。
而在航天领域，研究的对象是推进剂排放所产生的作用力。
航天器在大气中飞行时会受到阻力的影响。
掌握空气动力学的原理可以帮助工程师优化航天器的设计，减少阻力，提高飞行效率。
2. 空气动力学空气动力学是研究航空器在空气作用下产生的力和运动的科学，其中最重要的概念是升力和阻力。
升力是垂直向上的力，使得航空器能够在空中飞行。
它是通过翼面产生的，而翼面的形状和倾斜角度决定了升力的大小。
阻力是航天器在飞行过程中受到的阻碍运动的力。
减小阻力可以提高航天器的速度和效率。
航空航天工程师需要研究和优化航天器的外形、尺寸和材料，以降低阻力。
二、航天器飞行力学航天器飞行力学研究航天器在空中飞行时的运动和控制。
它包括航向动力学、纵向动力学和侧向动力学三个方面。
1. 航向动力学航向动力学研究航天器在水平面上的运动和控制。
航向动力学涉及航天器的转弯半径、转弯速度和飞行路径等概念。
在航天器的设计中，航向动力学的分析和优化对飞行过程的安全和稳定性至关重要。
2. 纵向动力学纵向动力学研究航天器在纵向方向上的运动和控制。
纵向动力学涉及航天器的上升力、下降力和姿态控制等概念。
航空航天工程师需要掌握纵向动力学的原理，以确保航天器的高度和速度控制在安全范围内。
3. 侧向动力学侧向动力学研究航天器在侧向方向上的运动和控制。
它涉及航天器的侧向力、滚转和偏航等概念。
飞行力学与飞行控制PPT精品文档
2020/10/7
13
操纵系统： 动力装置： 机载设备：
2020/10/7
14
第二章 飞机的一般运动方程
一、常用坐标体系、飞机运动参数定义 及坐标系转换
常用坐标体系（全部为右手直角坐标系） 地面坐标系Axdydzd：地面坐标系是相对地球表 面固定不动的，它的原点A 位于地面的任意选 定的某固定点，而Axd 轴位于地平面内并选定 的任一指定的方向，Ayd轴铅垂向上，Azd位于 水平面内,地轴系常用在表示飞机在空间的位置 和飞行轨迹。
微型扑翼飞机
200mm，总重11.5克，微型电
机驱动
2020/10/7
8
该微型旋翼飞行器基本尺寸为10cm，重 316g，其中发动机为微型柴油发动机，重 37g，燃油重132g。 上部装旋翼，下部装 照相机，采用GPS自动驾驶，留空时间 30min。可携带大约100g的设备。
美国洛克尼克的“克里扑里”微型旋翼飞行器
2020/10/7
4
导弹：大气层外的弹道导弹、装有翼面在大气 层内飞行地空导弹、巡航导弹等（和飞机很相 似！），一次性使用； （航空发动机，火箭发 动机作为动力）
飞机的分类：有人驾驶飞机、无人驾驶飞机
有人驾驶飞机：歼击机（战斗机）、截击机、 歼击轰炸机、强击机（攻击机）、轰炸机、反 潜机、侦察机、预警机、电子干扰机、军用运 输机、空中加油机、舰载飞机等；旅客机、货 机、公务机、农业机、体育运动机、救护机等
2020/10/7
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机体坐标轴系Oxtytzt ：机体坐标轴系是固连与飞 机并随飞机一起运动的一种动坐标系。其原点位 于飞机的重心，Oxt 轴与机翼的平均空气动力弦 线或机身轴平行，指向机头的方向为正，Oyt轴 位于飞机的对称面内垂直于Oxt轴，向上为正， 而Ozt轴则垂直与飞机的对称面，向右为正 气动力矩的三个分量即滚转力Mx，偏航力矩My
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四、 其它飞行器飞行力学研究内容
飞行 性能 飞机 飞行力学 飞行 品质
轨道动力学 与控 制 航天器 飞行力学 姿 态动力 学与控 制 导弹 飞行力学
弹道学
动态 特性
提法不一样， 提法不一样，但本质上都是研究 质心的平动和绕质心的转动运动
南京航空航天大学空气动力学系
五、重要性及应用
成绩计算： 成绩计算： 平时成绩： ％ 含出勤率和上课反应等 含出勤率和上课反应等) 平时成绩：30％(含出勤率和上课反应等 考试成绩： ％ 考试成绩：70％
南京航空航天大学空气动力学系
十、 参考书
♦ 方振平：飞机飞行动力学 方振平：飞机飞行动力学[M]，北京航空 ，
航天大学出版社， 航天大学出版社，2005 ♦ 胡孟权等：高等大气飞行力学 胡孟权等：高等大气飞行力学[M]，航空 ， 工业出版社， 工业出版社，2007 ♦ 熊海泉，刘昶等，飞机飞行动力学 熊海泉，刘昶等，飞机飞行动力学[M]， ， 航空工业出版社， 航空工业出版社，1990 ♦ 肖业伦：飞行器运动方程 肖业伦：飞行器运动方程[M]，航空工业 ， 出版社， 出版社，1987 ♦ 方振平，张曙光，陈万春：航空飞行器 飞行动力学[M]，北京航空航天大学出版 社，2005
南京航空航天大学空气动力学系
十、 参考书
♦ 熊海泉，范立钦，周士林：飞机的稳定
性和操纵反应[M]，航空专业教材编审组， 1984
♦ 申安玉，申学仁，李云保：自动飞行控 申安玉，申学仁，李云保：
制系统[M]，国防工业出版社，2003 ，国防工业出版社， 制系统 ♦ Lewis,B.L.,Stevens,F.L.: Aircraft Control and Simulation [M], John Wiley & Sons.1992
南京航空航天大学空气动力学系
六、相关学科
飞行力学
空气动力学
飞行控制
动力工程
1) 与空气动力学的关系
飞行器外力中气动力最为复杂，飞行器运动规律（ 飞行器外力中气动力最为复杂，飞行器运动规律（飞 行轨迹及姿态）主要由气动力特性决定。 行轨迹及姿态）主要由气动力特性决定。
L r A = D = f (H M ， ， ， ) ， a α βL C
飞行性能及品质指标是飞行器设计的出发点 和归宿点： 和归宿点：飞机设计的全过程都围绕性能和 品质指标展开 飞行力学是一门系统的学科， 飞行力学是一门系统的学科，在综合空气动 力学、发动机、飞行控制、结构强度、 力学、发动机、飞行控制、结构强度、人机 工程各学科的知识基础上， 工程各学科的知识基础上，系统地研究飞行 器的运动特性 广泛应用于飞行器的设计、研制、生产、 广泛应用于飞行器的设计、研制、生产、试 验、使用、训练各部门 使用、
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八、 如何学习这门课
熟悉质点和刚体运动的相关知识； 熟悉发动机推力和耗油率特性； 将气动力和气动力矩按部件空气动力学的思 想处理； 熟练应用受力分析.
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九、课程要求及考核
基本要求
♦ 准时到课； ♦ 认真听课； ♦ 积极响应； ♦ 积极讨论； ♦ 积极发言； ♦ 课后适当复习
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3)飞行力学的新研究方向 3)飞行力学的新研究方向
飞行力学新行动力学 与控制
非线性动力学系统理论 与非线性控制理论
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七、 研究方法
理论研究： 性能计算方法，运动微分方程，运动模态求解 实验研究： 风洞吹风试验，飞行模拟试验，模型自由飞试 验及飞行试验等
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2) 与飞行控制的关系
操纵指令 飞控系统 控制指令 作动器 舵面偏度 机体动力学 飞行状态
反馈量 传感器 高度 迎角 过载等
飞行动力学系统框图
飞控系统可以根据需要自动调整舵偏规律， 飞控系统可以根据需要自动调整舵偏规律，从而改善飞 行器的运动特性。飞行动力学与控制成为飞行器设计专 行器的运动特性。 业的重要研究方向。 业的重要研究方向。
♦ 郭锁凤，申功勋，吴成富：先进飞行控
制系统[M]，国防工业出版社，2003
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谢 谢！
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外力包括： 外力包括： 气动力 推力 重力
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空气动力学、 空气动力学、发动机学科的 研究为飞行器飞行提供了所 必需的外力，解决了 重于空 必需的外力， 气的飞行器“为什么能飞” 气的飞行器“为什么能飞” 的问题。 的问题。
升力↑，克服重力 推力↑，克服阻力
飞行力学则研究在外力作用下 “怎么飞”的问题。 怎么飞”的问题。
大气飞行力学
南京航空航天大学 飞行力学研究室
主要内容： 主要内容：
什么是飞行力学？ 什么是飞行力学？ 飞行力学如何分类 飞行力学的研究内容 飞行力学的重要性 飞行力学的相关学科 飞行力学的研究方法 如何学好这门课 课程要求及考核
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一、飞行力学的一般定义
飞行力学是研究飞行器在外力、 飞行力学是研究飞行器在外力、外力矩作用下运动 规律的学科。 规律的学科。
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飞行力学研究的特殊性： 飞行力学研究的特殊性：
刚体六自由度运动或弹性体多自由度运动 外力、 外力、外力矩的复杂性 飞行器一般是受控体，带控制系统， 飞行器一般是受控体，带控制系统，有人驾 驶。需要满足完成各种任务的需求。 需要满足完成各种任务的需求。
飞行力学是根据力学的普遍规律， 飞行力学是根据力学的普遍规律 ， 深入 分析飞行器这一特定对象作机械运动时 的特殊规律， 的特殊规律 ， 研究飞行器飞行动力学系 统的特性指标， 通过设计手段（ 统的特性指标 ， 通过设计手段 （ 如气动 布局、 飞控系统设计等） 布局 、 飞控系统设计等 ） 使其满足使用 需求，解决工程实际问题。 需求，解决工程实际问题。
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二、飞行力学的分类
一般按飞行器分类。 一般按飞行器分类。 飞行器：在流体介质和真空中运动的， 飞行器：在流体介质和真空中运动的，由某种方式联 结在一起的物体（机械）。 结在一起的物体（机械）。 飞机：直升机、歼击机、轰炸机、 飞机：直升机、歼击机、轰炸机、民用飞机等 －－－－－－－－飞机飞行力学 －－－－－－－－飞机飞行力学 导弹：弹道导弹、战术导弹、 导弹：弹道导弹、战术导弹、巡航导弹等 －－－－－－－－导弹飞行力学 －－－－－－－－导弹飞行力学 航天器：卫星、飞船、航天飞机、 航天器：卫星、飞船、航天飞机、星际探测器等 －－－－－－－－航天飞行力学 －－－－－－－－航天飞行力学 弹丸：子弹、 弹丸：子弹、炮弹 －－－－－－－－外弹道学 －－－－－－－－外弹道学
起飞、 起飞、着陆距离 离地、 离地、接地速度 起飞、 起飞、着陆时间
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2)飞行品质 2)飞行品质
稳定性 飞机受到扰动 后，恢复原稳 定状态的能力 飞机在操纵作 用下， 用下，改变飞 行状态的能力
飞行 品质
操纵性
飞行品质反映了驾驶员操纵飞机 完成各种飞行任务时， 完成各种飞行任务时，任务完成 的精确程度及驾驶员的工作负荷
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常规航空飞行器飞行轨迹及姿态控制主要 通过气动力控制来实现。 通过气动力控制来实现。
气 动 力 控 制 舵 角 度 控 制 面 气 动 力 控 制
轨 迹 控 制
气动力对飞行器运动特性影响最大， 气动力对飞行器运动特性影响最大，所以 飞行力学与空气动力学是一个学科方向。 飞行力学与空气动力学是一个学科方向。
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三、研究内容
飞行 性能 飞机 飞行力学 飞行 品质
1)飞行性能 1)飞行性能
飞行 性能
基本性能
续航性能
机动性能
起落性能
最小平飞速度， 最小平飞速度， 最大平飞速度， 最大平飞速度， 升限等
航程， 航程， 航时， 航时， 作战半径等
加减速指标， 加减速指标， 最小盘旋半径， 最小盘旋半径， 最大过载等