6-飞机的运动方程.ppt

第六章 飞机的运动方程,飞行力学,北航509教研室 2002.2,,,内容,引言,1 基本概念,2 常用的坐标系,小结,3 有关符号和分量的定义,4 小扰动线化方程和气动导数,,北航509,第六章： 引言,在飞行性能分析中，将飞机视为质点，所需的迎角、滚转角(坡度)、发动机推力可以立即达到(忽略其过渡过程)，并能够保证无侧滑问题的引入,事实上，迎角、滚转角(坡度)、推力、及侧滑角需要通过操纵驾驶杆(盘)、脚蹬舵及油门杆进行控制, 而且存在过渡过程本章介绍与刚体运动描述相关的概念、定义和方程北航509,,,第六章： 引言,操纵系统动力学,飞机刚体动力学,飞机质点动力学,发动机响应 动力学,常规飞机飞行轨迹控制原理图,飞行性能问题,基本操稳问题,,北航509,,,,,,第六章： 基本概念,平衡,(平衡)稳定性,广义地说，指状态参数不随时间变化的飞行不稳定平衡,稳定平衡,中立稳定平衡,,,,,,飞机受到外界扰动后自动恢复原来平衡状态的能力操纵性,飞机在驾驶员的操纵下从一种飞行状态过渡到另一种飞行状态的能力如定常直线飞行、正常盘旋等包括稳态增量和瞬态过程北航509,第六章： 常用坐标系,地面轴系Ax'dy'dz'd和飞机牵连地面轴系Oxdydzd,,机体轴系Oxtytzt,气流轴系Oxqyqzq,航迹轴系Oxhyhzh,轴系间关系,Ax'dy'dz'd: 固定于地表, Ax'dz'd为水平面, Ay'd垂直向上。

右手正交系,Oxdydzd: O为飞机质心, 轴向平行于Ax'dy'dz'd铅垂面,zh,,,xd,zd,yd,,,,,,,,,水平面,xh(V),s,O,,yh,,,,s,,,,O:飞机质心 Oxh :沿速度矢Oxhyh:铅垂面(指向上为正) Ozh:水平面内,航迹轴系,,s,,yq,zq,,,,s,,,,,铅垂面,,zt,,,xd,zd,yd,,,,,,,,,水平面,,xt,,飞机对称面,,O,,,yt,,,,,,,,,,,,,O:飞机质心 Oxt :沿对称面内参考线 (指向机头为正) Oyt:对称面内(指向上为正) Ozt:指向右为正,,机体轴系,,zt,,,xq(V),zq,yq,,,,,,,,xt,,飞机对称面,O,,,yt,,,,,,,,,,,,Y,Z,Q,,O:飞机质心 Oxq :沿速度矢Oyq:对称面内(指向上为正) Ozq:指向右为正,气流轴系,,,,,地面轴系,机体轴系,气流轴系,航迹轴系,轴系间关系,,,，,s,,, , , ,s , ,(无风时),北航509,第六章： 有关符号和分量定义,升力Y、阻力Q、侧力Z,,滚转力矩Mx、偏航力矩My 、俯仰力矩Mz,,对称面内垂直于速度方向，指向座舱为正,沿速度方向，指向后为正,垂直于Q ,Y，指向右为正,气动力矩在体轴系上的分量。

滚转角速度x、偏航角速度y 、俯仰角速度z,飞机刚体运动旋转角速度在体轴系上的分量前向速度Vx、法向速度Vy 、侧向速度Vz,飞行速度在体轴系上的分量副翼偏角x、方向舵偏角y、升降舵偏角z,,,zt,,,,,xt,飞机对称面,O,,,yt,,,,Mz,Mx,My,x,y,z,,Vy,,Vx,,Vz,体轴系分量,,,,舵偏角定义,,,,北航509,第六章： 小扰动线化方程和气动导数,基准运动,,飞机在驾驶员的操纵下，按预定规律进行的运动一般为平衡运动，如定常直线运动、正常盘旋等扰动运动,飞机作基准运动时，由于外界瞬时干扰使其运动参数在一段时间内不按预定规律变化所进行的运动总运动参数=基准运动参数+扰动运动参数增量,= 0+ 0, = 0+ , …,,,北航509,第六章： 小扰动线化方程和气动导数,基本假设,,地球为平的、不旋转的惯性参考系( Ax'dy'dz'd为惯性系),静止大气,飞机为理想刚体,不计飞机质量变化,不计重力随高度变化,基准运动为对称定直飞行，无侧滑、无滚转,扰动运动为小量,纵向参数改变(V,  ,  z 等) 只影响纵向气动力(Q, Y, Mz);横航向参数改变( ,  x , y等) 只影响横航向气动力(Z, Mx , My)——小迎角飞行,不考虑高度变化引起的推力和气动力变化,认为油门不动,外环境,飞机,飞行,其它,,北航509,第六章： 小扰动线化方程和气动导数,,外力模型,,,发动机推力,相对于基准状态增量,空气动力,,,相对于基准状态增量,忽略 、等导数,北航509,第六章： 小扰动线化方程和气动导数,,定常直线基准运动方程,北航509,第六章： 小扰动线化方程和气动导数,,小扰动方程,纵向,,,,其中：,,纵向扰动运动变量：,,耦合量,非耦合量,纵向和横航向扰动运动可以分别讨论,北航509,第六章： 小扰动线化方程和气动导数,,小扰动方程,横航向,,,,横航向扰动运动变量：,,耦合量,非耦合量,北航509,第六章： 小扰动线化方程和气动导数,,气动导数分类,静稳定性导数：,阻尼导数：,交叉阻尼导数：,操纵导数：,交叉操纵导数：,其它导数：,洗流时差导数：,北航509,稳定性、操纵性概念,地轴系、体轴系、风轴系、航迹系之间的关系,有关符号和分量定义,小扰动线化方程假设、形式、特点,第六章：小结,气动导数的基本类别,本章结束，谢谢大家！,,。