飞行动力学.ppt

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1、第一章第一章 飞行动力学飞行动力学空气动力学空气动力学与与飞行力学飞行力学n n飞行控制系统飞行控制系统:飞行器飞行器+控制系统控制系统 闭合回路闭合回路n n飞行器：飞行器：在空气中的运动体，一个复杂在空气中的运动体，一个复杂的被控对象，要想控制它，需要了解的被控对象，要想控制它，需要了解气气流特性流特性与飞行器的特性与飞行器的特性n n空气动力学：空气动力学：研究空气的流体特性研究空气的流体特性n n飞行力学：飞行力学：研究飞行器在大气中飞行时研究飞行器在大气中飞行时的运动规律，建立飞行器动力学方程的运动规律，建立飞行器动力学方程引言引言n n第一节第一节 空气动力学的基本知识空气动力学的

2、基本知识n n第二节第二节 飞行器运动参数与操纵机构飞行器运动参数与操纵机构n n第三节第三节 空气动力与气动系数空气动力与气动系数本课程内容本课程内容第一节 空气动力学的基本知识一、流场一、流场一、流场一、流场n n定义定义定义定义 可流动的介质（水，油，气等）称为流体，流体所占可流动的介质（水，油，气等）称为流体，流体所占可流动的介质（水，油，气等）称为流体，流体所占可流动的介质（水，油，气等）称为流体，流体所占据的空间称为流场。据的空间称为流场。据的空间称为流场。据的空间称为流场。n n流场的描述流场的描述流场的描述流场的描述 速度、加速度以及速度、加速度以及速度、加速度以及速度、加速度

3、以及密度密度密度密度p p p p、压强、压强、压强、压强p p p p、温度、温度、温度、温度T T T T（流体的状（流体的状（流体的状（流体的状态参数）等态参数）等态参数）等态参数）等 几何位置与时间的函数几何位置与时间的函数几何位置与时间的函数几何位置与时间的函数（1）流体微团：流体微团：流体微团：流体微团：空气的小分子群，空气分子间的自由空气的小分子群，空气分子间的自由空气的小分子群，空气分子间的自由空气的小分子群，空气分子间的自由行程与飞行器相比较太小，可忽略分子的运动行程与飞行器相比较太小，可忽略分子的运动行程与飞行器相比较太小，可忽略分子的运动行程与飞行器相比较太小，可忽略分子

4、的运动（2）流线：流线：流线：流线：流体微团流动形成的轨线，流线不相交、流体微团流动形成的轨线，流线不相交、流体微团流动形成的轨线，流线不相交、流体微团流动形成的轨线，流线不相交、流体微团不穿越流线流体微团不穿越流线流体微团不穿越流线流体微团不穿越流线一、流场（续）一、流场（续）（3）流管：）流管：多个流线形成流管多个流线形成流管（4）定常流：定常流：流场中各点的速度、加速度以及状态参数流场中各点的速度、加速度以及状态参数等只是几何位置的函数，与时间无关等只是几何位置的函数，与时间无关（5）流动的相对性流动的相对性 物体静止，空气流动物体静止，空气流动 物体运动，空气静止物体运动，空气静止相对

5、速度相同时，流相对速度相同时，流相对速度相同时，流相对速度相同时，流场中空气动力相同场中空气动力相同场中空气动力相同场中空气动力相同二、连续方程二、连续方程在流管上取垂直于流管中心线上流速方向的两个截面，在流管上取垂直于流管中心线上流速方向的两个截面，在流管上取垂直于流管中心线上流速方向的两个截面，在流管上取垂直于流管中心线上流速方向的两个截面，截面截面截面截面I I I I：截面截面截面截面：n n空气流动是连续的，处处没有空隙空气流动是连续的，处处没有空隙空气流动是连续的，处处没有空隙空气流动是连续的，处处没有空隙 ，定常流，定常流，定常流，定常流流场中流场中流场中流场中各点均无随时间分子

6、堆积，因而各点均无随时间分子堆积，因而各点均无随时间分子堆积，因而各点均无随时间分子堆积，因而单位时间内单位时间内单位时间内单位时间内，流入截流入截流入截流入截面面面面的空气质量必等于流出截面的空气质量必等于流出截面的空气质量必等于流出截面的空气质量必等于流出截面的空气质量的空气质量的空气质量的空气质量 n n质量守恒原理在流体力学中的应用质量守恒原理在流体力学中的应用质量守恒原理在流体力学中的应用质量守恒原理在流体力学中的应用 或写成：或写成：或写成：或写成：在在在在V V V V小、小范围内小、小范围内小、小范围内小、小范围内连续方程：连续方程：连续方程：连续方程：A A大，大，大，大，V

7、 V小小小小A A小，小，小，小，V V大大大大三、伯努里方程（能量守恒定律）三、伯努里方程（能量守恒定律）在低速不可压缩的假设下，密度为常数在低速不可压缩的假设下，密度为常数伯努里方程：伯努里方程：其中：其中：P-P-静压，静压，1/21/2 V V2 2 动压，单位体积的动能，与高动压，单位体积的动能，与高 度、速度有关度、速度有关表明表明静压与动压之和沿流管不变静压与动压之和沿流管不变当当V=0V=0，p=pp=p0 0，最大静压最大静压 V V大，大，大，大，p p小；小；小；小；V V小，小，小，小，p p大大大大四、马赫数四、马赫数Mn n马赫数马赫数马赫数马赫数定义为气流速度定义

8、为气流速度定义为气流速度定义为气流速度(v)(v)(v)(v)和当地音速和当地音速和当地音速和当地音速(a)(a)(a)(a)之比之比之比之比:音速：音速：音速：音速：T:T:T:T:空气的绝对温度空气的绝对温度空气的绝对温度空气的绝对温度 a a a a与温度有关，与温度有关，与温度有关，与温度有关，表示空气受压缩的程度，表示空气受压缩的程度，表示空气受压缩的程度，表示空气受压缩的程度，M M M M与与与与a a a a都是几何位置的都是几何位置的都是几何位置的都是几何位置的函数函数函数函数n n临界马赫数临界马赫数临界马赫数临界马赫数McrMcrMcrMcr 远前方的迎面气流速度远前方的

9、迎面气流速度远前方的迎面气流速度远前方的迎面气流速度V V V V 与远前方空气的音速与远前方空气的音速与远前方空气的音速与远前方空气的音速a a a a 之比之比之比之比n n迎面气流的迎面气流的迎面气流的迎面气流的M M M M数超过数超过数超过数超过McrMcrMcrMcr时，翼面上出现局部的超音速区，时，翼面上出现局部的超音速区，时，翼面上出现局部的超音速区，时，翼面上出现局部的超音速区，将产生局部激波将产生局部激波将产生局部激波将产生局部激波 n n飞行速度定义飞行速度定义飞行速度定义飞行速度定义 M0.5M0.5M0.5M0.5时为低速飞行；时为低速飞行；时为低速飞行；时为低速飞行

10、；0.5M0.5M0.5M0.5MMcrMcrMcrMcr为亚音速飞行为亚音速飞行为亚音速飞行为亚音速飞行;McrMcrMcrMcrM1.5M1.5M1.5M1.5为跨音速飞行为跨音速飞行为跨音速飞行为跨音速飞行;1.5M5;1.5M5;1.5M5;1.5M5M5M5M5为高超音速飞行为高超音速飞行为高超音速飞行为高超音速飞行 五、弱扰动的传播五、弱扰动的传播n n飞机在大气中飞行飞机在大气中飞行飞机在大气中飞行飞机在大气中飞行 扰动源扰动源扰动源扰动源n n扰动源以速度扰动源以速度扰动源以速度扰动源以速度V V V V在静止空气中运动，相当于扰动源静止而空在静止空气中运动，相当于扰动源静止而

11、空在静止空气中运动，相当于扰动源静止而空在静止空气中运动，相当于扰动源静止而空气以速度气以速度气以速度气以速度v v v v流动流动流动流动1 1 1 1）VVVVa,Ma,Ma,Ma,M111VVVa,Ma,Ma,Ma,M1111 前方空气未受扰前方空气未受扰前方空气未受扰前方空气未受扰 飞机前临近空气飞机前临近空气飞机前临近空气飞机前临近空气 突然突然突然突然 ，形成激波（形成激波（形成激波（形成激波（d d d d）受扰区限于扰源受扰区限于扰源受扰区限于扰源受扰区限于扰源下游的马赫锥内下游的马赫锥内下游的马赫锥内下游的马赫锥内 六、激波六、激波n n气流以气流以气流以气流以超音速超音速超

12、音速超音速流经物体时，流场中的受扰区情况与流经物体时，流场中的受扰区情况与流经物体时，流场中的受扰区情况与流经物体时，流场中的受扰区情况与物体的形物体的形物体的形物体的形状状状状有关，超音速有关，超音速有关，超音速有关，超音速强扰动，产生激波强扰动，产生激波强扰动，产生激波强扰动，产生激波n n激波实际上就是激波实际上就是激波实际上就是激波实际上就是气流各参数的不连续气流各参数的不连续气流各参数的不连续气流各参数的不连续分界面分界面分界面分界面 在激波之前，气流不受扰动，气流速度的大小和方向不变，在激波之前，气流不受扰动，气流速度的大小和方向不变，在激波之前，气流不受扰动，气流速度的大小和方向

13、不变，在激波之前，气流不受扰动，气流速度的大小和方向不变，各状态参数也是常数；各状态参数也是常数；各状态参数也是常数；各状态参数也是常数；气流通过激波，其流速突然变小，温度、压强、密度等也突气流通过激波，其流速突然变小，温度、压强、密度等也突气流通过激波，其流速突然变小，温度、压强、密度等也突气流通过激波，其流速突然变小，温度、压强、密度等也突然升高然升高然升高然升高n n钝头物体的激波是脱体波（正激波），产生大波阻钝头物体的激波是脱体波（正激波），产生大波阻钝头物体的激波是脱体波（正激波），产生大波阻钝头物体的激波是脱体波（正激波），产生大波阻n n楔形物体的激波是倾斜的（附体波楔形物体的激

14、波是倾斜的（附体波楔形物体的激波是倾斜的（附体波楔形物体的激波是倾斜的（附体波 ），波阻较小，用于超音），波阻较小，用于超音），波阻较小，用于超音），波阻较小，用于超音速飞机的机头速飞机的机头速飞机的机头速飞机的机头 七七 膨胀波膨胀波n伯努利静态公式伯努利静态公式 不适用于高速流动情况不适用于高速流动情况，由由于空气高速流动时密度于空气高速流动时密度 不是常数不是常数n由推导由推导伯努利方程动态过程，得出考虑到空气的可压缩性伯努利方程动态过程，得出考虑到空气的可压缩性的能量守恒方程：的能量守恒方程：流管截面积增大流管截面积增大流管截面积增大流管截面积增大(dAdAdAdA为正为正为正为正)的

15、情况下，的情况下，的情况下，的情况下，流速变小或增大与流速变小或增大与流速变小或增大与流速变小或增大与M M M M数有关数有关数有关数有关 亚音速时亚音速时亚音速时亚音速时M1M1M1M1，(M(M(M(M2 2 2 2-1)-1)-1)-1)为负值，为负值，为负值，为负值，截面积增大则流速变小。截面积增大则流速变小。截面积增大则流速变小。截面积增大则流速变小。超音速时超音速时超音速时超音速时M M M M1,1,1,1,(M(M(M(M2 2 2 2-1)-1)-1)-1)为正值，为正值，为正值，为正值，截面积增大流速也增大截面积增大流速也增大截面积增大流速也增大截面积增大流速也增大 n

16、n超音速气流的变化超音速气流的变化超音速气流的变化超音速气流的变化过渡区内气体是过渡区内气体是过渡区内气体是过渡区内气体是连续膨胀连续膨胀连续膨胀连续膨胀的，叫膨胀波的，叫膨胀波的，叫膨胀波的，叫膨胀波 常用的空气动力学的基本概念常用的空气动力学的基本概念n n飞机与气流的相对作用：风飞机与气流的相对作用：风n n马赫数马赫数M与空速与空速V，亚音速与超音速，亚音速与超音速n n动压：评价飞行速度与高度的指标动压：评价飞行速度与高度的指标n n超音速下的激波、膨胀波超音速下的激波、膨胀波n n伯努里方程伯努里方程:气流的静态方程气流的静态方程 第二节 飞行器的运动参数与操纵机构一、坐标系：一、

17、坐标系：一、坐标系：一、坐标系：描述飞机的姿态、位置；飞机在大气中飞行，运动复杂，有多描述飞机的姿态、位置；飞机在大气中飞行，运动复杂，有多描述飞机的姿态、位置；飞机在大气中飞行，运动复杂，有多描述飞机的姿态、位置；飞机在大气中飞行，运动复杂，有多个坐标系描述；美制与苏制个坐标系描述；美制与苏制个坐标系描述；美制与苏制个坐标系描述；美制与苏制1.1.地面坐标系（地轴系）地面坐标系（地轴系）地面坐标系（地轴系）地面坐标系（地轴系）原点原点原点原点o o o og g g g 地面某一点（起飞点）地面某一点（起飞点）地面某一点（起飞点）地面某一点（起飞点）o o o og g g gx x x x

18、g g g g 地平面内，指向某方向（飞行航线）地平面内，指向某方向（飞行航线）地平面内，指向某方向（飞行航线）地平面内，指向某方向（飞行航线）o o o og g g gy y y yg g g g 地平面内，垂直于地平面内，垂直于地平面内，垂直于地平面内，垂直于o o o og g g gx x x xg g g g，指向右方，指向右方，指向右方，指向右方 o o o og g g gz z z zg g g g 垂直地面，指向地心，垂直地面，指向地心，垂直地面，指向地心，垂直地面，指向地心，右手定则右手定则右手定则右手定则 描述飞机的描述飞机的描述飞机的描述飞机的轨迹运动轨迹运动轨迹运动

19、轨迹运动 “不动不动不动不动”的坐标系，的坐标系，的坐标系，的坐标系，惯性坐标系惯性坐标系惯性坐标系惯性坐标系2.2.机体坐标系（体轴系）机体坐标系（体轴系）机体坐标系（体轴系）机体坐标系（体轴系）S-S-oxyzoxyz原点原点原点原点o o o o 飞机质心飞机质心飞机质心飞机质心ox ox ox ox 飞机机身纵向轴线，处于飞机对称平面内飞机机身纵向轴线，处于飞机对称平面内飞机机身纵向轴线，处于飞机对称平面内飞机机身纵向轴线，处于飞机对称平面内oyoyoyoy 垂直于飞机对称平面，指向右方垂直于飞机对称平面，指向右方垂直于飞机对称平面，指向右方垂直于飞机对称平面，指向右方oz oz oz

20、 oz 在飞机对称平面内，垂直于在飞机对称平面内，垂直于在飞机对称平面内，垂直于在飞机对称平面内，垂直于oxoxoxox向下，向下，向下，向下，描述飞机的描述飞机的描述飞机的描述飞机的轨迹运动轨迹运动轨迹运动轨迹运动3.3.速度坐标系（气流轴系）速度坐标系（气流轴系）速度坐标系（气流轴系）速度坐标系（气流轴系）S-S-oxoxa ay ya az za a原点原点原点原点o o o o 飞机质心飞机质心飞机质心飞机质心oxoxoxoxa a a a 飞机速度飞机速度飞机速度飞机速度V V V V的方向的方向的方向的方向ozozozoza a a a 飞机对称平面，垂直于飞机对称平面，垂直于飞机

21、对称平面，垂直于飞机对称平面，垂直于oxoxa a，指向机腹指向机腹指向机腹指向机腹oyoyoyoya a a a 垂直于垂直于垂直于垂直于oxoxoxoxa a a az z z za a a a平面，向右平面，向右平面，向右平面，向右描述飞机的描述飞机的描述飞机的描述飞机的速度运动，气流方向，速度运动，气流方向，速度运动，气流方向，速度运动，气流方向，力的方向（如吹风数据）力的方向（如吹风数据）力的方向（如吹风数据）力的方向（如吹风数据）坐标系间可以相互转换，转换矩阵坐标系间可以相互转换，转换矩阵坐标系间可以相互转换，转换矩阵坐标系间可以相互转换，转换矩阵两个主要的坐标系：两个主要的坐标系

22、：两个主要的坐标系：两个主要的坐标系：惯性；机体惯性；机体惯性；机体惯性；机体二、飞机的运动参数二、飞机的运动参数n n姿态角：姿态角：姿态角：姿态角：机体轴系与地轴系的关系机体轴系与地轴系的关系机体轴系与地轴系的关系机体轴系与地轴系的关系1.1.1.1.俯仰角俯仰角俯仰角俯仰角 机体轴机体轴机体轴机体轴oxox与地平面间的夹角与地平面间的夹角与地平面间的夹角与地平面间的夹角 抬头为正抬头为正抬头为正抬头为正 2.2.2.2.偏航角偏航角偏航角偏航角 机体轴机体轴机体轴机体轴oxoxoxox在地面上的投影与在地面上的投影与在地面上的投影与在地面上的投影与 地轴地轴地轴地轴o o o og g

23、g gx x x xg g g g间的夹角间的夹角间的夹角间的夹角 机头右偏航为正机头右偏航为正机头右偏航为正机头右偏航为正 3.3.3.3.滚转角滚转角滚转角滚转角 （倾斜角）（倾斜角）（倾斜角）（倾斜角）机体轴机体轴机体轴机体轴ozozozoz与包含机体轴与包含机体轴与包含机体轴与包含机体轴oxoxoxox的的的的 铅垂面间的夹角，铅垂面间的夹角，铅垂面间的夹角，铅垂面间的夹角，飞机向右倾斜时为正飞机向右倾斜时为正飞机向右倾斜时为正飞机向右倾斜时为正 欧拉角欧拉角欧拉角欧拉角二、飞机的运动参数（续）二、飞机的运动参数（续）二、飞机的运动参数（续）二、飞机的运动参数（续）n n速度轴系与地面

24、轴系的关系速度轴系与地面轴系的关系速度轴系与地面轴系的关系速度轴系与地面轴系的关系 1.1.1.1.航迹倾斜角航迹倾斜角航迹倾斜角航迹倾斜角 飞行速度飞行速度飞行速度飞行速度V V V V与地平面间的夹角与地平面间的夹角与地平面间的夹角与地平面间的夹角 以飞机向上飞时的以飞机向上飞时的以飞机向上飞时的以飞机向上飞时的 为正为正为正为正2.2.2.2.航迹方位角航迹方位角航迹方位角航迹方位角 飞行速度飞行速度飞行速度飞行速度V V V V在地平面上的投影与在地平面上的投影与在地平面上的投影与在地平面上的投影与o o o og g g gx x x xg g g g间的夹角间的夹角间的夹角间的夹角

25、 速度在地面的投影在速度在地面的投影在速度在地面的投影在速度在地面的投影在o o o og g g gx x x xg g g g之右时为正之右时为正之右时为正之右时为正3.3.3.3.航迹滚转角航迹滚转角航迹滚转角航迹滚转角 速度轴速度轴速度轴速度轴ozozozoza a a a与包含速度轴与包含速度轴与包含速度轴与包含速度轴oxoxoxoxa a a a的铅垂面间的夹角，的铅垂面间的夹角，的铅垂面间的夹角，的铅垂面间的夹角，以飞机右倾斜为正以飞机右倾斜为正以飞机右倾斜为正以飞机右倾斜为正 制导、导航中常用，飞机作为点运动制导、导航中常用，飞机作为点运动制导、导航中常用，飞机作为点运动制导、

26、导航中常用，飞机作为点运动二、飞机的运动参数（续）二、飞机的运动参数（续）n n速度向量与机体轴系的关系速度向量与机体轴系的关系1 1 1 1、迎角、迎角、迎角、迎角 速度向量速度向量速度向量速度向量V V 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oxoxoxox的夹的夹的夹的夹角，以角，以角，以角，以V V V V的投影在的投影在的投影在的投影在oxoxoxox轴之下为正轴之下为正轴之下为正轴之下为正 2 2 2 2、侧滑角侧滑角侧滑角侧滑角 速度向量速度向量速度向量速度向量V V V V与飞机对称面的夹角。与飞机

27、对称面的夹角。与飞机对称面的夹角。与飞机对称面的夹角。V V V V处于对称面之右时为正处于对称面之右时为正处于对称面之右时为正处于对称面之右时为正 产生空气动力的主要因素产生空气动力的主要因素产生空气动力的主要因素产生空气动力的主要因素对于飞控是重要的变量对于飞控是重要的变量对于飞控是重要的变量对于飞控是重要的变量三、飞行器运动的自由度三、飞行器运动的自由度n n刚体飞机，空间运动，有刚体飞机，空间运动，有刚体飞机，空间运动，有刚体飞机，空间运动，有6 6 6 6个自由度：个自由度：个自由度：个自由度：质心质心质心质心x x x x、y y y y、z z z z线运动（速度增减，升降，左右

28、移动）线运动（速度增减，升降，左右移动）线运动（速度增减，升降，左右移动）线运动（速度增减，升降，左右移动）绕质心的转动角运动绕质心的转动角运动绕质心的转动角运动绕质心的转动角运动n n飞机有一个对称面飞机有一个对称面飞机有一个对称面飞机有一个对称面：纵向剖面纵向剖面纵向剖面纵向剖面，几何对称、质量对称，几何对称、质量对称，几何对称、质量对称，几何对称、质量对称1.1.1.1.纵向运动纵向运动纵向运动纵向运动 速度速度速度速度V V V V，高度，高度，高度，高度H H H H，俯仰角，俯仰角，俯仰角，俯仰角 2.2.2.2.横航向运动横航向运动横航向运动横航向运动 质心的侧向移动，偏航角，滚

29、转角质心的侧向移动，偏航角，滚转角质心的侧向移动，偏航角，滚转角质心的侧向移动，偏航角，滚转角 纵向、横航向内部各变量之间的气动交联较强纵向、横航向内部各变量之间的气动交联较强纵向、横航向内部各变量之间的气动交联较强纵向、横航向内部各变量之间的气动交联较强 纵向与横航向之间的气动交联较弱，可以简化分析纵向与横航向之间的气动交联较弱，可以简化分析纵向与横航向之间的气动交联较弱，可以简化分析纵向与横航向之间的气动交联较弱，可以简化分析四、飞机的操纵机构四、飞机的操纵机构n n飞机：飞机：飞机：飞机：升降舵、方向舵、副翼及油门杆升降舵、方向舵、副翼及油门杆升降舵、方向舵、副翼及油门杆升降舵、方向舵、

30、副翼及油门杆 n n导弹：导弹：导弹：导弹：摆动发动机喷管，小舵面摆动发动机喷管，小舵面摆动发动机喷管，小舵面摆动发动机喷管，小舵面 1.1.1.1.升降舵偏转角升降舵偏转角升降舵偏转角升降舵偏转角 e e e e 后缘下偏为正，产生正升力，后缘下偏为正，产生正升力，后缘下偏为正，产生正升力，后缘下偏为正，产生正升力，正正正正 e e e e产生负俯仰力矩产生负俯仰力矩产生负俯仰力矩产生负俯仰力矩M M M M 2.2.2.2.方向舵偏转角方向舵偏转角方向舵偏转角方向舵偏转角 r r r r 方向舵后缘左偏为正，方向舵后缘左偏为正，方向舵后缘左偏为正，方向舵后缘左偏为正，正正正正 r r r

31、r产生负偏航力矩产生负偏航力矩产生负偏航力矩产生负偏航力矩N N N N 3.3.副翼偏转角副翼偏转角副翼偏转角副翼偏转角 a a a a 右副翼后缘下偏右副翼后缘下偏右副翼后缘下偏右副翼后缘下偏(左副翼随同上偏左副翼随同上偏左副翼随同上偏左副翼随同上偏)为正为正为正为正正正正正 a a a a产生负滚转力矩产生负滚转力矩产生负滚转力矩产生负滚转力矩L L L L四、飞机的操纵机构（续）四、飞机的操纵机构（续）四、飞机的操纵机构（续）四、飞机的操纵机构（续）n n驾驶杆驾驶杆驾驶杆驾驶杆 前推位移前推位移前推位移前推位移WeWeWeWe为正为正为正为正(此时此时此时此时 e e e e亦为正亦

32、为正亦为正亦为正)，左倾位移左倾位移左倾位移左倾位移WaWaWaWa为正为正为正为正(此时此时此时此时 a a a a亦为正亦为正亦为正亦为正)n n脚蹬脚蹬脚蹬脚蹬 左脚蹬向前位移左脚蹬向前位移左脚蹬向前位移左脚蹬向前位移WrWrWrWr为正（此时为正（此时为正（此时为正（此时 r r r r亦为正亦为正亦为正亦为正)n n油门杆油门杆油门杆油门杆 前推为正，前推为正，前推为正，前推为正，加大油门，加大油门，加大油门，加大油门，从而加大推力从而加大推力从而加大推力从而加大推力 反之为负，反之为负，反之为负，反之为负，即收油门，即收油门，即收油门，即收油门，减小推力减小推力减小推力减小推力 五

33、、稳定性与操纵性五、稳定性与操纵性n n稳定性稳定性稳定性稳定性1.1.1.1.基准运动基准运动基准运动基准运动(未扰运动未扰运动未扰运动未扰运动):):):):各运动参数完全按预定的规律变化各运动参数完全按预定的规律变化各运动参数完全按预定的规律变化各运动参数完全按预定的规律变化 2.2.2.2.扰动运动扰动运动扰动运动扰动运动:受到外干扰而偏离基准运动的运动受到外干扰而偏离基准运动的运动受到外干扰而偏离基准运动的运动受到外干扰而偏离基准运动的运动 3.3.3.3.外界干扰：外界干扰：外界干扰：外界干扰：大气扰动，发动机推力改变，驾驶员操纵等大气扰动，发动机推力改变，驾驶员操纵等大气扰动，发

34、动机推力改变，驾驶员操纵等大气扰动，发动机推力改变，驾驶员操纵等4.4.4.4.稳定性：稳定性：稳定性：稳定性：受扰后可以回到某一基准状态，不发散受扰后可以回到某一基准状态，不发散受扰后可以回到某一基准状态，不发散受扰后可以回到某一基准状态，不发散（1 1 1 1）静稳定性：）静稳定性：）静稳定性：）静稳定性：外干扰停止时，具有回到基准状态的趋势外干扰停止时，具有回到基准状态的趋势外干扰停止时，具有回到基准状态的趋势外干扰停止时，具有回到基准状态的趋势（2 2 2 2）动稳定性：）动稳定性：）动稳定性：）动稳定性：外干扰停止，可以回到基准状态外干扰停止，可以回到基准状态外干扰停止，可以回到基准

35、状态外干扰停止，可以回到基准状态 静稳定静稳定静稳定静稳定动稳定；静不稳定动稳定；静不稳定动稳定；静不稳定动稳定；静不稳定动稳定动稳定动稳定动稳定n n操纵性操纵性操纵性操纵性 是否易于操纵，操纵力是否适度，飞机对操纵响应的快慢等。是否易于操纵，操纵力是否适度，飞机对操纵响应的快慢等。是否易于操纵，操纵力是否适度，飞机对操纵响应的快慢等。是否易于操纵，操纵力是否适度，飞机对操纵响应的快慢等。由驾驶员判定。由驾驶员判定。由驾驶员判定。由驾驶员判定。n n飞机稳定性和操纵性的好坏，完全取决于飞机的气动特性和飞机稳定性和操纵性的好坏，完全取决于飞机的气动特性和飞机稳定性和操纵性的好坏，完全取决于飞机

36、的气动特性和飞机稳定性和操纵性的好坏，完全取决于飞机的气动特性和结构参数结构参数结构参数结构参数(如重量、转动惯量等）如重量、转动惯量等）如重量、转动惯量等）如重量、转动惯量等）n n有了飞控系统，可以改善飞机的稳定性与操纵性有了飞控系统，可以改善飞机的稳定性与操纵性有了飞控系统，可以改善飞机的稳定性与操纵性有了飞控系统，可以改善飞机的稳定性与操纵性 第三节、空气动力与空气动力系数 n n飞行中飞机表面承受着气动压力飞行中飞机表面承受着气动压力飞行中飞机表面承受着气动压力飞行中飞机表面承受着气动压力空气动力，空气动力，空气动力，空气动力，分布的压力可以看作一个分布的压力可以看作一个分布的压力可

37、以看作一个分布的压力可以看作一个合力、合力矩合力、合力矩合力、合力矩合力、合力矩：n n力：力：力：力：升力升力升力升力LiftLift，L La a：飞机的垂直剖面内，垂直于阻力飞机的垂直剖面内，垂直于阻力飞机的垂直剖面内，垂直于阻力飞机的垂直剖面内，垂直于阻力XaXa，向上为正，向上为正，向上为正，向上为正 升力作用点升力作用点升力作用点升力作用点焦点，焦点，焦点，焦点，速度轴系速度轴系速度轴系速度轴系 阻力阻力阻力阻力X Xa a：在速度的反方向上，平行于气流，向后为正，在速度的反方向上，平行于气流，向后为正，在速度的反方向上，平行于气流，向后为正，在速度的反方向上，平行于气流，向后为正

38、，速度轴系速度轴系速度轴系速度轴系 侧力侧力侧力侧力 Y Ya a：垂直于飞机的垂直剖面，向右为正，垂直于飞机的垂直剖面，向右为正，垂直于飞机的垂直剖面，向右为正，垂直于飞机的垂直剖面，向右为正，机体轴系机体轴系机体轴系机体轴系n n力矩：机体轴系上定义力矩：机体轴系上定义力矩：机体轴系上定义力矩：机体轴系上定义 由力产生，有力臂形成力矩由力产生，有力臂形成力矩由力产生，有力臂形成力矩由力产生，有力臂形成力矩 俯仰力矩俯仰力矩俯仰力矩俯仰力矩MM：绕飞机绕飞机绕飞机绕飞机oxox轴的力矩轴的力矩轴的力矩轴的力矩 偏航力矩偏航力矩偏航力矩偏航力矩NN：绕飞机绕飞机绕飞机绕飞机oyoy轴的力矩轴的

39、力矩轴的力矩轴的力矩 滚转力矩滚转力矩滚转力矩滚转力矩L L：绕飞机绕飞机绕飞机绕飞机ozoz轴的力矩轴的力矩轴的力矩轴的力矩空气动力系数n n用无因次形式表示，有利于分析比较用无因次形式表示，有利于分析比较用无因次形式表示，有利于分析比较用无因次形式表示，有利于分析比较 升力系数：升力系数：升力系数：升力系数：C CLaLa=-=-Z Za a/qS/qS ，纵向系数纵向系数纵向系数纵向系数 阻力系数：阻力系数：阻力系数：阻力系数：C Cxaxa=X Xa a/qS/qS 侧力系数：侧力系数：侧力系数：侧力系数：C Cyaya=-=-Y Ya a/qS/qS 横侧向系数横侧向系数横侧向系数横

40、侧向系数 滚转力矩系数：滚转力矩系数：滚转力矩系数：滚转力矩系数：C CL L=L/=L/qSqSwwb b 俯仰力矩系数：俯仰力矩系数：俯仰力矩系数：俯仰力矩系数：C CMM=M/=M/qSqSwwC CA A 偏航力矩系数：偏航力矩系数：偏航力矩系数：偏航力矩系数：C CNN=N/=N/qSqSwwb b 式中：式中：式中：式中：q=1/2q=1/2 V V2 2动压，动压，动压，动压，qsqs=牛顿（力），牛顿（力），牛顿（力），牛顿（力），SS机翼面积，机翼面积，机翼面积，机翼面积，S Sww尾翼面积，尾翼面积，尾翼面积，尾翼面积，b b 机翼展长，机翼展长，机翼展长，机翼展长，C CA A 机翼平均气动弦长机翼平均气动弦长机翼平均气动弦长机翼平均气动弦长 第一节第一节 重点重点空速，马赫数，动压；空速，马赫数，动压；坐标系：惯性坐标系、机体坐标系；坐标系：惯性坐标系、机体坐标系；飞机运动参数：飞机运动参数：三个姿态角；迎角与侧滑角；三个姿态角；迎角与侧滑角；操纵：三个舵面偏转角；操纵：三个舵面偏转角；稳定性定义；稳定性定义；空气动力系数：无因次系数；空气动力系数：无因次系数；第一节第一节 结束结束谢谢！谢谢！