飞行力学与飞行控制讲稿-1要点

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三、飞机的主要组成部分及其功能
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机翼 ：产生升力 ，机翼上一般有用于横向操 纵的副翼和扰流片；机翼前后缘部分还设有各 种形式的襟翼，增加升力 尾翼：水平尾翼和垂直尾翼；V型尾翼；水平尾 翼一般有水平安定面和升降舵组成；垂直尾翼 一般有垂直安定面和方向舵组成；超音速飞行 时通常采用全动水平尾翼（差动）；鸭翼 机身：容纳人员、货物或其他载重和设备；要 求流线；飞翼式飞机取消机身。 起落架：起飞降落（机轮、滑撬、浮桶）
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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
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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和
俯仰力矩Mz是在该轴系中定义的。
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图2-1
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气流坐标轴系 Oxqyqzq ： 气流坐标轴系又称 速度坐标系或风轴系。其原点位于飞机的重 心，而Oxq轴始终指向飞行速度方向，Oyq轴位 于飞机对称面内垂直与Oxq轴，向上为正，Ozq 轴垂直与 Oxqyq 平面，向右为正。气动力三个 分量即(升力Y，阻力Q和侧力Z)就是在该轴系 中定义的，其中阻力沿Oxq轴负向，
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中间层 从平流层顶延伸到大约80km（空气有 相当激烈的垂直运动）
热层 从中间层顶延伸到大约800km（空气非常 稀薄，电离层影响飞行器的无线电通讯） 逃逸层（外大气层） 热层以上（空气极其稀 薄，地球引力很小，航天器脱离此层后便进入 太空飞行）
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飞行器的分类：航空器、航天器、火箭和导弹 航空器：在大气层内飞行，气球、飞艇、飞机 （固定翼）和直升飞机等（空气的静浮力或空 气动力）； 航天器：在大气层外飞行，人造地球卫星、空 间站、载人飞船、空间探测器、航天飞机等 （运载火箭推动下获得必要速度进入太空，在 引力作用下进行轨道运动，姿态控制利用发动 机）； 火箭：火箭发动机作为动力，可在大气层内或 外 ，一次性使用；
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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
德国研制出了长24mm，高8mm，重400mg的双 旋翼飞行器。该机采用两个直径为2mm的微
型电机。通过外接电源和比头发丝细得多的
长导线，使位于电动机轴端的旋翼方向旋转。 该微型飞行器可在一颗花生米大小的地方起 飞
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二、课程的任务
研究对象：有人驾驶飞机 研究内容：飞机飞行性能、飞机的稳定性 和操纵性 飞机飞行性能：注重研究飞机质心的运动 规律。确定飞机的基本飞行性能、续航性 能、机动性能、起降性能等； 飞机的稳定性和操纵性：着重分析存在外 界扰动或操纵作用下飞机的运动特性，包 括如何实现各种平衡飞行、平衡飞行状态 受外界扰动后所呈现的运动稳定性及飞机 对于操纵的响应等 2018/10/6
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操纵系统： 动力装置：
机载设备：
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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。
飞机飞行力学与飞行控制
艾剑良教授
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第一章 绪论
一、飞行器的基本概念
飞行器——在大气层内或大气外层外空间（太 空）飞行的器械 大气飞行环境 对流层（低纬度地区16-18km；中纬度地区1012km；高纬度地区8-9km) (气候现象复杂） 平流层（同温层）位于对流层之上，顶界伸展 到约50-55km（气流平稳，空气稀薄，阻力小， 操稳性差）
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图2-3
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稳定性坐标系 OxWyWzW : 原点 O 在飞机质心处， OxW沿基准运动速度V0矢量在飞机对称平面投影 方向， OyW在飞机对称面内并垂直于OxW指向上， OzW垂直于飞机对称平面指向右(因而与Ozt轴与 重合）。由于在扰动运动中次轴系固连与飞机， 因此它与机体坐标轴具有相同的性质。不过这 两种轴系之间相差一个基准运动状态的迎角a0 。
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无人驾驶飞机：无人飞机和微型无人飞机
最大尺寸微型飞行器
英国的“Sender”无人机
微型飞行器和小尺寸无人机的尺寸对比
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“黑寡妇”微型飞机
“微星”微型飞机
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特殊航空器：微型扑翼和旋翼飞机
加州理工大学的“微型蝙蝠” 微型扑翼飞机
美国加州大学：扑翼机（翼展 200mm，总重11.5克，微型电 机驱动
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半机体坐标系Oxbybzb ：O在质心, Oxb沿飞 行速度矢量 V 在飞机对称平面投影方向， Oyb在对称平面内，垂直于Oxb向上（因而与 Oyq重合），Ozb垂直于飞机对称平面（与轴 Ozt重合）。
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图2-2
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航迹坐标系 Oxhyhzh ： O 在质心， Oxh与 Oxq一 致，Oyh在包含飞行速度矢量V的铅垂面内， 指向上， Ozh 垂直于 Oxhyh（因而使水平的）， 指向右。