飞行控制系统飞行力学基础

飞行力学和飞行器设计飞行力学和飞行器设计是航空航天工程中的两个重要领域，它们密切相关，共同推动了现代航空技术的发展。

本文将分别介绍飞行力学和飞行器设计的基本概念和关键要点。

一、飞行力学飞行力学是研究飞行器在空气中运动的力学原理和规律的学科。

它以牛顿力学为基础，结合流体力学和空气动力学等相关理论，研究飞行器在不同飞行状态下的运动特性和受力情况。

在飞行力学中，重要的概念包括空气动力学力、惯性力、重力和推力等。

空气动力学力是指飞行器在空气中受到的阻力、升力和侧向力等力的作用。

惯性力是指飞行器在运动中受到的惯性反作用力，例如加速度引起的惯性力。

重力是指地球对飞行器的吸引力，是飞行器下落和保持在大气层内的重要力量。

推力则是飞行器引擎产生的推进力，是使飞行器获得速度和克服阻力的关键力量。

飞行力学的研究内容包括飞行器的稳定性和操纵性、飞行器的性能指标和飞行轨迹等。

稳定性和操纵性是指飞行器在各种外界扰动下保持平衡和实现各种操纵动作的能力。

性能指标包括最大速度、最大爬升率、航程、载荷能力等，是评价飞行器性能优劣的重要指标。

飞行轨迹是指飞行器在空中飞行的路径，涉及到起飞、巡航、下降和着陆等各个阶段。

二、飞行器设计飞行器设计是指将飞行力学理论应用于实际飞行器的设计和制造过程。

它涵盖了从飞行器的整体布局到各种部件的设计和优化。

飞行器设计需要综合考虑飞行力学、材料科学、结构力学、电子技术等多个学科的知识。

飞行器设计的基本步骤包括需求分析、概念设计、详细设计和验证测试等。

需求分析是通过对使用环境、任务要求和性能指标等方面的分析，确定飞行器的基本设计要求。

概念设计是在需求分析的基础上，通过制定整体布局和确定主要参数，初步确定飞行器的外形和结构。

详细设计是在概念设计的基础上，对各个系统和部件进行详细设计和优化，确定飞行器的具体构造和性能。

验证测试是通过实际测试和模拟仿真，验证设计方案的正确性和可行性。

飞行器设计的关键要点包括结构设计、气动设计和控制系统设计等。

第三章-飞行理论第三章：飞行理论1. 引言飞行是一项人类梦寐以求的技术和运动，飞行理论是研究飞行的基础。

本章将介绍飞行的基本原理、飞行力学和飞行稳定性的相关知识。

2. 飞行的基本原理飞行的基本原理是依靠气流对物体的支持力。

根据等速飞行原理，当飞机的前进速度恒定时，飞机所受合外力为零，飞机将保持飞行状态。

飞机的支持力、阻力、重力和动力之间存在着复杂的相互作用关系。

其中，支持力是飞机产生升力的力量，也是飞机保持飞行的关键。

阻力是空气阻力对飞机运动的阻碍，必须通过动力来克服。

重力是飞机受到的地心引力，必须通过升力来平衡。

动力是飞机产生推力的力量。

3. 飞行力学飞行力学是研究飞机在飞行过程中力的作用和变化的科学。

它主要包括静力学和动力学两个方面。

静力学研究静止或匀速直线飞行时的力学现象。

由于静态平衡，飞机在水平飞行或急流中飞行时，支持力等于重力，推力等于阻力。

动力学研究飞机在加速、转弯、起降等动态过程中的力学现象。

由于动态平衡，飞机在这些过程中需要调整支持力、阻力和推力的分配。

飞行稳定性是指飞机在各种飞行状态下维持平衡的能力。

飞行稳定性与飞机的稳定性设计密切相关，包括静态稳定性和动态稳定性。

静态稳定性是指当飞机受到外界干扰时，回到平衡飞行状态的能力。

动态稳定性是指当飞机在飞行姿态变化时，能够平稳地恢复到稳定飞行状态。

4. 飞行稳定性的保持为了保持飞行稳定性，飞机采用了多种设计和控制手段。

飞机的稳定性设计包括飞机的几何形状、重心位置和机翼安装角度等因素。

合适的几何形状和重心位置可以使飞机具有良好的静态稳定性。

机翼安装角度的调整可以改变飞机的升力和阻力特性，从而调整飞机的动态稳定性。

飞机控制系统通过控制飞机的姿态和飞行状态来维持飞行稳定性。

常见的控制系统包括方向舵、升降舵、副翼和扰流板等。

这些控制面可以通过飞行员的操纵来调整飞机的姿态和飞行状态，并保持飞行稳定性。

5. 飞行稳定性的挑战尽管飞行稳定性的设计和控制手段已经非常成熟，但飞行稳定性依然是飞行的永恒挑战。

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。

《飞行动力学》掌握知识点第一章掌握知识点如下：1）现代飞机提高最大升力系数采取的措施包括边条翼气动布局或近耦鸭式布局。

2）飞行器阻力可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力、干扰阻力和激波阻力等。

3）试描述涡喷发动机的三种特性：转速（油门）特性，速度特性，高度特性并绘出变化曲线。

（P7）答：涡轮喷气发动机的性能指标推力T和耗油率f C等均随飞行状态、发动机工作状态而改变。

下面要简单介绍这些变化规律，即发动机的特性曲线，以供研究飞行性能时使用。

1）转速（油门特性）在给定调节规律下，高度和转速一定时，发动机推力和耗油率随转速的变化关系，称为转速特性。

图1.10为某涡轮喷气发动机T和f C随转速n的变化曲线。

由于一定转速对应一定油门位置，故转速特性又称油门特性或节流特性。

2）速度特性在给定调节规律下，高度和转速一定时，发动机推力和耗油率随飞行速度或Ma的变化关系，称为速度特性。

图1.11为某涡轮喷气发动机T和f C随Ma变化曲线。

3）高度特性在发动机转速和飞行速度一定时，发动机推力和耗油率随飞行高度的变化关系，称为高度特性。

图1.12为某涡轮喷气发动机的T和f C随H的变化曲线。

第二章掌握知识点如下：1）飞机飞行性能包括平飞性能、上升性能、续航性能和起落性能。

2）飞机定直平飞的最小速度受到哪些因素的限制？（P40）答：最小平飞速度m in V 是指飞机在某一高度上能作定直平飞的最小速度。

1）受最大升力系数m ax L C 限制的理想最小平飞速度S C W V L ρmax min 2=；2）受允许升力系数a L C .限制的最小允许使用平飞速度S C W V a L a ρ.2=；3）受抖动升力系数sh L C .限制的抖动最小平飞速度SC W V sh L sh ρ.2=； 4）受最大平尾偏角m ax .δL C 限制的最小平飞速度SC W V L ρδδmax max .min 2)(=；5）发动机可用推力a T 。

数学与航空工程飞行控制系统设计在航空工程中，飞行控制系统是飞机正常运行的重要组成部分之一。

而数学作为一门基础学科，与航空工程有着密切的联系。

本文将探讨数学在航空工程飞行控制系统设计中的应用。

一、航空工程飞行控制系统概述航空工程飞行控制系统是指用来控制和稳定飞机的一系列技术和设备。

它的主要功能包括飞行姿态控制、航向控制、高度控制等。

飞行控制系统的稳定性和准确性对飞机的飞行安全至关重要。

二、数学在航空工程中的应用数学作为一门科学，被广泛应用于航空工程中的飞行控制系统设计。

以下将介绍数学的具体应用领域：1. 控制理论控制理论是飞行控制系统设计的重要基础。

它包括线性系统理论、非线性系统理论、自适应控制理论等。

在这些理论中，数学扮演着关键角色，通过建立数学模型来描述飞行器的动态特性，应用控制理论方法实现对飞行器的控制。

2. 飞行力学飞行力学是研究飞机在空中运动和飞行状态的力学学科。

它包括飞行动力学和飞行稳定性和控制两个方面。

数学方法在飞行力学方面的应用包括：通过建立运动学方程、动力学方程来描述飞机的运动过程，通过计算和模拟分析飞机的飞行状态和动态响应。

3. 最优控制理论最优控制理论是研究在给定约束条件下，使某个技术指标达到最优的控制问题。

在航空工程中，最优控制理论可用于飞行轨迹规划、路径跟踪等问题。

数学方法通过优化算法来寻找最优的控制策略，提高飞行控制系统的效能和性能。

4. 仿真和模拟数学建模在航空工程中的应用非常广泛，通过建立系统的数学模型，可以对飞行控制系统进行仿真和模拟。

这样可以在实际投入运行之前，通过计算机模拟对飞行控制系统进行验证和优化，提高其效能和可靠性。

三、航空工程飞行控制系统设计案例以自动驾驶无人机为例，介绍航空工程中飞行控制系统设计案例：在自动驾驶无人机的设计中，首先需要利用数学方法建立无人机的动力学模型，包括无人机的质量、惯性矩阵、空气动力学特性等参数。

然后，根据无人机的任务需求，利用控制理论中的方法，设计飞行控制系统。

大一飞行理论知识点归纳飞行理论是航空学中的基础学科，涵盖了飞机的原理、飞行规律、气象学、导航等内容。

作为大一航空专业的学生，对飞行理论的学习至关重要。

本文将对大一飞行理论课程中的重要知识点进行归纳总结，帮助大家更好地理解和掌握这些内容。

1. 飞行器结构和原理1.1 飞行器的构造：机翼、机身、机尾和控制面的作用及结构特点。

1.2 飞行器的原理：升力产生原理、气动力学基本方程、稳定性和操纵性原理。

2. 基本飞行力学2.1 坐标系：惯性坐标系、地理坐标系和飞行坐标系，以及各种坐标系在飞行中的应用。

2.2 动力学原理：牛顿运动定律在飞行中的应用，包括力的合成和分解等。

2.3 运动学原理：平直飞行、曲线飞行、爬升和下降等运动状态的分析。

3. 气流和气象学3.1 大气层结和气温变化规律：对飞行性能和气象条件的影响。

3.2 大气动力学：气压、密度、温度和湿度等与飞行相关的气象要素。

3.3 气象现象：云、降水、雷暴、大风等对飞行安全的影响和应对措施。

4. 飞行器系统和仪表4.1 飞行仪表：基础仪表、导航仪表和辅助仪表的功能和使用方法。

4.2 飞行器系统：动力系统、控制系统、导航系统和通讯系统的组成和工作原理。

4.3 自动飞行控制系统：自动驾驶仪、飞行管理计算机和飞行导航系统等自动化设备。

5. 飞行器性能和运行规范5.1 飞行性能参数：空速、地速、爬升率、滑跑距离等与飞行性能相关的参数。

5.2 稳定性和操纵性：飞行器在不同条件下的稳定性和操纵性特点。

5.3 运行规范：民航规章、航空法规和飞行操作手册等对飞行员行为的规范。

以上只是大一飞行理论课程中的一部分知识点，通过对这些知识的学习和理解，可以为进一步深入研究航空领域打下稳固的基础。

在学习中要注重理论与实践的结合，通过模拟飞行和实际飞行的训练，加深对飞行理论的理解，并掌握操作飞行器的技能。

需要指出的是，飞行理论是一个庞大而复杂的学科，涉及的内容非常广泛。

因此，在大一阶段，我们只能对相关知识点进行初步了解和学习，以便更好地应用于飞行实践中。

飞行力学知识点总结一、飞行力学的基本概念1. 飞行力学的定义飞行力学是研究飞机在大气环境中的运动规律和飞行性能的科学学科。

它包括飞行动力学、飞行静力学和航向稳定性等内容。

2. 飞机的运动状态飞机的运动状态包括静止状态、匀速直线运动状态和加速直线运动状态等多种状态。

在进行飞机设计与分析时，需要充分考虑飞机在不同运动状态下的特性和性能。

3. 飞机的坐标系飞机通常采用本体坐标系和地理坐标系进行描述和分析。

本体坐标系是以飞机为参考物体建立的坐标系，用于描述和分析飞机内部的运动规律；地理坐标系是以地球表面为参考物体建立的坐标系，用于描述和分析飞机在大气中的运动规律。

4. 飞机的运动参数飞机的运动参数包括速度、加速度、位移、航向、倾角等多个参数，这些参数直接影响着飞机的飞行状态和性能。

二、风阻和升力1. 风阻的概念和特性风阻是飞机在飞行中受到的空气阻力，它随飞机速度和气动外形等因素变化。

风阻的大小直接影响飞机的燃油消耗和续航力。

2. 风阻的计算方法风阻的计算一般采用实验测定和理论计算相结合的方法，通过气动力学原理和风洞试验等手段来确定飞机在不同速度下的风阻系数和风阻大小。

3. 升力的概念和特性升力是飞机在飞行过程中所受到的向上的气动力，它是飞机能够在大气中持续飞行的重要保障。

升力的大小取决于飞机的气动外形、机翼面积和攻角等因素。

4. 升力的计算方法升力的计算一般采用理论推导和数值模拟相结合的方法，通过气动力学公式和实验数据来确定飞机在不同状态下的升力大小和升力系数。

三、飞机的稳定性和控制1. 飞机的平衡状态飞机的平衡状态包括静态平衡和动态平衡两种状态。

静态平衡是指飞机在静止状态下所处的平衡状态，动态平衡是指飞机在运动过程中所处的平衡状态。

2. 飞机的稳定性飞机的稳定性是指飞机在受到外界扰动时能够自动恢复到原来的平衡状态的能力。

飞机的稳定性直接影响着其飞行过程中的安全性和舒适性。

3. 飞机的控制系统飞机的控制系统包括飞行操纵系统、引擎控制系统和动力控制系统等多个部分，它们协同工作来保证飞机在飞行中能够保持稳定的运动状态和实现各种飞行任务。

航空航天工程中的飞行力学基础知识与应用讲解航空航天工程在现代社会中扮演着重要的角色，它涉及到各个领域的研究与应用，其中飞行力学是航空航天工程中的核心基础知识之一。

本文将对飞行力学的基础知识进行讲解，并探讨其在航空航天工程中的应用。

一、飞行力学的基本概念飞行力学是研究飞行器在空气中运动的力学原理和规律的学科。

它涉及到气动力、力的平衡、轨迹和稳定性等多个方面的内容。

1.1 气动力气动力是指空气对飞行物体施加的力。

它由升力、阻力和推力等组成。

升力是垂直于飞行器前进方向的力，支持飞行器产生和维持飞行。

阻力是指与飞行器运动方向相反的力，是飞行器的阻碍力。

推力是飞行器发动机所产生的向前推动力。

1.2 力的平衡在飞行过程中，飞行器需要保持力的平衡才能保持稳定飞行。

力的平衡包括重力、升力、阻力和推力之间的平衡关系。

当升力等于重力时，飞行器可以保持在一定的高度上。

当阻力等于推力时，飞行器可以保持恒定的速度。

1.3 轨迹和稳定性飞行器的轨迹是指其在空中的航线。

轨迹的形状和特点与飞行器的设计和控制有关。

稳定性是指飞行器在平衡状态下受到扰动后能够快速恢复到平衡状态的能力。

稳定性与飞行器的结构和控制系统密切相关。

二、飞行力学的应用飞行力学的应用广泛涉及到航空航天工程的各个方面。

以下是其中几个具体的应用领域：2.1 飞行器设计与改进飞行力学的基础知识是进行飞行器设计和改进的重要依据。

通过对飞行力学的研究，可以确定飞行器所需的气动特性以及力的平衡关系，从而优化飞行器的设计和性能。

2.2 飞行控制与导航飞行力学对飞行控制与导航系统的设计和优化起到关键作用。

根据飞行力学的原理和规律，可以设计出稳定的控制系统和准确的导航系统，确保飞行器的安全飞行。

2.3 气动外形研究飞行力学的研究对于气动外形的设计和优化具有重要意义。

气动外形的优化可以减少阻力、提高升力，从而降低飞行器的能耗和提高性能。

2.4 飞行器性能评估通过飞行力学的分析和计算，可以对飞行器的性能进行评估。

航空工程中的飞行力学航空工程是一门广泛涉及机械、电子、材料学科的综合性工程学科，它的目标是设计、制造和运用各种航空器及其部件。

飞行力学则是航空工程中的重要分支，它是研究飞行物体运动学、动力学及其稳定性和控制的学科。

本文将从基础概念、主要内容和应用领域三个方面探讨航空工程中的飞行力学。

一、基础概念飞行力学是一门应用数学学科，它主要涉及到微分方程、矩阵、向量和非线性动力学等方面的知识。

在飞行力学中，最基本的概念就是牛顿第二定律：任何物体的加速度大小与所受合外力大小成正比，与物体质量成反比。

在航空工程中，为了描述飞机的运动，需要引入飞行力学中的一些特殊概念，比如攻角、侧滑角、滚转角等。

攻角是飞机机头与飞行方向之间的夹角，侧滑角是机身和飞行方向之间的夹角，而滚转角则是飞机绕纵轴旋转的角度。

这些概念在飞行力学中非常重要，它们不仅可以描述飞机的运动状态，还能为后续的研究提供方便。

二、主要内容飞行力学主要包含飞行动力学、飞行稳定性和控制三大部分。

1.飞行动力学飞行动力学研究飞机的运动学和动力学，其中包括质心运动、自旋、侧偏等运动。

飞机航向的变换主要通过方向舵、襟翼和升降舵等控制面进行，而操纵面的运动又由飞机上的电控系统控制，以达到操纵飞机的目的。

飞行动力学的研究可以帮助我们深入了解飞机运动的特点和规律，从而为飞机的设计与改进提供依据。

2.飞行稳定性飞行稳定性是指在各种各样的环境中，飞机始终能够按照预期进行飞行的能力。

飞行稳定性研究的是飞机绕各种旋转轴的稳定性，如悬挂稳定性、滚转稳定性、尾旋稳定性等。

飞行稳定性的保证是飞行安全的前提，因此，各个国家的航空工程专家都在不断的研究和改进飞行稳定性的问题。

3.飞行控制飞行控制是指对飞机的轨迹、速度、姿态等状态进行控制的手段和方法。

控制包括自动控制和手动控制。

自动控制可以使飞机在航行、起飞、着陆等过程中自动调整姿态和速度，而手动控制是通过人机接口控制飞机进行各种动作。

控制面的设计和控制系统的优化对飞行控制性能有着非常重要的影响。

飞行设计基础知识点归纳飞行设计是一门关于航空器设计和性能的学科。

在飞行器的设计过程中，涉及到许多基础知识点，这些知识点对于设计出高性能、安全可靠的飞行器至关重要。

本文将对飞行设计中的一些基础知识点进行归纳，帮助读者了解飞行设计的重要概念与原理。

一、飞行器气动力学（1）气动力学基础气动力学研究空气在物体表面周围流动时产生的力的作用。

涉及到的基本概念包括升力、阻力、升阻比等。

升力是垂直向上的力，阻力是阻碍物体运动的力，而升阻比则是升力和阻力之间的比值。

在飞行器设计中，了解气动力学基础原理，能够帮助设计者优化飞行器的气动性能，提高升阻比，减小阻力。

（2）空气动力学空气动力学是研究飞行器在空气中运动时所受到的力和力矩的学科。

其中包括了气动力学、航空气动力学和宇航气动力学等领域。

在飞行器设计中，空气动力学的理论和方法被广泛应用于飞行器的气动外形设计、机翼的结构设计和整体飞行性能分析等方面。

二、飞行器结构设计（1）飞行器结构材料飞行器结构设计是指在确定飞行器尺寸、形状和布局之后，进行材料选择和结构设计的过程。

飞行器的结构材料需要具备一定的强度、刚度和耐久性，常见的结构材料包括金属材料、复合材料、聚合物材料等。

设计者需要根据飞行器的要求，选择适合的材料，进行材料的计算和结构的设计。

（2）飞行器布局设计飞行器的布局设计是指确定飞行器的外形和内部布置。

包括机身、机翼、机尾、起落架等部分的布置。

布局设计需考虑飞行器的外形美观、结构合理以及发动机和其他设备的安装等因素。

设计者需要根据飞行器的用途和性能要求，进行布局设计，并考虑飞行器的制造和维护方便性。

三、飞行器性能参数（1）飞行器性能基础参数飞行器性能基础参数包括最大起飞重量、最大载荷能力、最大爬升率、最大速度等。

这些参数是评价飞行器性能的重要指标。

设计者需要根据飞行器的用途和任务要求，确定这些基础参数，并进行性能计算和优化。

（2）飞行器稳定性和操纵性飞行器的稳定性和操纵性是指飞行器在各种飞行状态下的稳定性和操纵性能。

航空航天工程师的航空力学知识航空航天工程师是一门专业技术人才，主要从事航空航天系统的设计、制造和运行维护等工作。

而在这一领域中，航空力学知识是航空航天工程师必备的基础知识。

本文将介绍航空力学的相关内容，包括流体力学、飞行力学和结构力学等方面的基础知识。

一、流体力学流体力学是航空航天工程师必须熟悉的领域之一。

它研究流体（包括气体和液体）的力学性质和运动规律。

在航空航天领域，我们需要了解流体的运动方程、边界层理论以及空气动力学等内容。

了解流体的动力学性质，可以为航空航天器的设计和优化提供基础支持。

二、飞行力学飞行力学是研究飞行器在各种外界环境下的飞行行为和性能的学科。

航空航天工程师需要掌握飞机、火箭等飞行器的运动学和动力学知识，了解飞行器的稳定性和操纵性。

同时，也需要掌握飞行器的气动性能以及飞行控制系统的原理与方法。

飞行力学的研究有助于优化飞行器的设计和提高其飞行性能。

三、结构力学结构力学是研究物体受力和变形的学科，对于航空航天工程师来说，熟悉结构力学知识非常重要。

在航空航天中，我们需要了解材料的力学性质、结构的受力分析以及振动和疲劳等问题。

只有掌握结构力学，才能确保飞行器的结构强度和刚度，提高其使用寿命和安全性。

四、其他相关知识除了以上三个主要领域外，航空航天工程师还需要掌握其他与航空力学相关的知识。

例如，气动加热学、航空制导与控制、航空航天系统工程等。

这些知识将为航空航天系统的设计和研发提供支持。

总结：航空航天工程师的航空力学知识是其职业发展中必不可少的一部分。

流体力学、飞行力学和结构力学等基础知识是航空航天工程师工作的基础，它们为航空器的设计、制造和运行维护提供了理论依据。

同时，还需要掌握其他与航空力学相关的知识，以满足航空航天系统的整体需求。

随着航空航天技术的不断发展，航空力学知识也在不断进步和创新，航空航天工程师需要不断学习和提升自己的专业素养，以适应行业的发展需求。

第二章飞行力学基础2.1 飞行器空间运动的表示、飞行器操纵机构、稳定性和操纵性的概念2.1.1常用坐标系1)地面坐标系(地轴系)(Earth-surface reference frame）Sg-og xgygzg原点og 取自地面上某一点（例如飞机起飞点）。

ogxg轴处于地平面内并指向某方向（如指向飞行航线）；og yg轴也在地平面内并指向右方；ogzg轴垂直地面指向地心。

坐标按右手定则规定，拇指代表og xg轴，食指代表ogyg轴，中指代表o g zg轴，如图2-1所示。

2）机体坐标系（体轴系）(Aircraft-body coordinate frame)Sb-oxyz 原点o取在飞机质心处，坐标与飞机固连。

Ox与飞机机身的设计轴线平行，且处于飞机对称平面内；oy轴垂直于飞机对称平面指向右方；oz轴在飞机对称平面内；且垂直于ox轴指向下方（参看图2.1-1）。

发动机推力一般按机体坐标系给出。

3）速度坐标系(Wind coordinate frame)Sa-oxa y aza速度坐标系也称气流坐标系。

原点取在飞机质心处，oxa轴与飞行速度V的方向一致。

一般情况下，V不一定在飞机对称平面内。

oza 轴在飞机对称面内垂x图2.1-1 机体坐标系与地面坐标系直于ox a 轴指向机腹。

oy a 轴垂直于x a oz a 轴平面指向右方,如图2.1-2所示。

作用在飞机上的气动力一般按速度坐标系给出。

4）航迹坐标系(Path coordinate frame)Sk-ox k y k z k原点取在飞机质心处，ox k 轴与飞机速度V 的方向一致。

oz k 轴在包含ox k 轴的铅垂面内，向下为正；oy k 轴垂直于x k oz k 轴平面指向右方。

研究飞行器的飞行轨迹时，采用航迹坐标系可使运动方程形式较简单。

2.1.2 飞机的运动参数 1）飞机的姿态角 1.俯仰角θ(Pitch angle)机体轴ox 与地平面间的夹角。

航空航天工程师的飞行力学知识航空航天工程师是一个综合性较强的职业，需要具备相关的专业知识和技能。

其中，飞行力学是航空航天工程师所必备的核心知识之一。

本文将介绍航空航天工程师在飞行力学方面需要了解的内容，以及其在工程设计和飞行控制中的应用。

一、飞行原理飞行力学研究的基础是飞行原理。

在航空航天领域，飞行原理包括气动力学、重力学和运动学等方面的知识。

气动力学研究空气对飞机的作用力和运动产生的影响，重力学研究地球引力对飞机的作用力，而运动学则研究飞机的运动状态和路径。

二、飞行力学模型为了研究飞行器的运动，需要建立相应的力学模型。

常用的飞行力学模型有单刚体模型和多刚体模型等。

单刚体模型适用于研究简单、对称的飞行器，如常见的飞机。

多刚体模型适用于研究非对称、复杂的飞行器，如卫星和航天飞机等。

根据实际需求，航空航天工程师可以选择合适的模型进行分析和计算。

三、飞行力学方程为了描述飞行器的运动，需要建立相应的运动方程。

在飞行力学中，最常用的方程是牛顿第二定律和欧拉运动方程。

牛顿第二定律描述了物体的质量和加速度之间的关系，欧拉运动方程描述了物体的力矩和角加速度之间的关系。

通过这些方程，可以计算飞行器在不同飞行状态下的运动轨迹和力学参数。

四、飞行器稳定性与操纵性飞行器的稳定性与操纵性是设计飞行器的重要考虑因素。

稳定性是指飞行器在受到干扰后能够自动恢复到平衡状态的能力，而操纵性是指飞行器在操纵员的控制下能够按照预期进行操纵的能力。

航空航天工程师需要通过飞行力学的知识，设计出满足稳定性和操纵性要求的飞行器结构和控制系统。

五、飞行动力学飞行动力学研究飞行器的动力学特性，包括加速度、速度、高度和姿态等方面的运动。

通过飞行动力学的分析，可以优化飞行器的设计，提高其性能和安全性。

此外，飞行动力学还研究飞行器的机动性能和航迹控制等问题，为飞行员提供飞行操作指导。

六、飞行力学在航空航天工程中的应用飞行力学在航空航天工程中有广泛的应用。