航空飛行器飛行動(dòng)力學(xué)

第1章 飛行器質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程
1.1 作用在飛行器上的外力1
1.1.1 升阻特性1
1.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)推力6
1.2 飛行器飛行操縱概念12
1.2.1 常規(guī)飛機(jī)的飛行操縱13
1.2.2 現(xiàn)代飛機(jī)的飛行操縱13
1.2.3 導(dǎo)彈的飛行操縱14
1.3 常用的坐標(biāo)軸系及其轉(zhuǎn)換16
1.3.1 常用的坐標(biāo)軸系16
1.3.2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣17
1.3.3 常用坐標(biāo)系之間的關(guān)系20
1.4 飛行器質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程22
1.4.1 一般動(dòng)坐標(biāo)系中質(zhì)心動(dòng)力學(xué)方程23
1.4.2 航跡坐標(biāo)系中質(zhì)心動(dòng)力學(xué)方程24
1.4.3 飛行器質(zhì)心運(yùn)動(dòng)學(xué)方程25
1.4.4 飛行器質(zhì)心運(yùn)動(dòng)方程討論26
1.4.5 質(zhì)心在鉛垂平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方程28
1.4.6 質(zhì)心在水平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方程30
復(fù)習(xí)思考題32
第2章 飛機(jī)的飛行性能
2.1 平飛性能33
2.1.1 定常平飛時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程33
2.1.2 最大平飛速度Vmax38
2.1.3 最小平飛速度Vmin40
2.1.4 平飛速度范圍41
2.2 上升、下滑性能42
2.2.1 定常直線上升運(yùn)動(dòng)方程42
2.2.2 定常直線上升運(yùn)動(dòng)性能43
2.2.3 非定常上升運(yùn)動(dòng)性能47
2.2.4 定常下滑運(yùn)動(dòng)性能50
2.3 定常飛行狀態(tài)及其與操縱的關(guān)系51
2.3.1 平飛范圍的劃分51
2.3.2 飛行狀態(tài)與操縱的關(guān)系53
2.3.3 定常飛行狀態(tài)的主要因素分析56
2.4 續(xù)航性能58
2.4.1 航程和航時(shí)的基本關(guān)系式58
2.4.2 等高等速巡航時(shí)的航程和航時(shí)60
2.4.3 飛機(jī)的最佳續(xù)航性能64
2.4.4 最大活動(dòng)半徑68
2.4.5 風(fēng)對(duì)續(xù)航性能的影響69
2.5 起落性能70
2.5.1 起飛性能70
2.5.2 著陸性能74
2.5.3 單發(fā)停車(chē)故障的對(duì)策78
2.5.4 改善起落性能的措施80
2.5.5 風(fēng)切變下的起落過(guò)程82
2.6 渦輪螺槳飛機(jī)的飛行性能83
2.6.1 平飛和上升性能84
2.6.2 渦輪螺槳飛機(jī)的續(xù)航性能85
2.7 滑翔性能85
復(fù)習(xí)思考題90
第3章 飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性和敏捷性
3.1 機(jī)動(dòng)飛行時(shí)的過(guò)載92
3.1.1 運(yùn)動(dòng)與過(guò)載的關(guān)系93
3.1.2 過(guò)載限制94
3.2 鉛垂平面內(nèi)的機(jī)動(dòng)性能95
3.2.1 平飛加減速96
3.2.2 躍升97
3.2.3 俯沖99
3.3 水平平面內(nèi)的機(jī)動(dòng)性能102
3.3.1 正常盤(pán)旋102
3.3.2 最優(yōu)盤(pán)旋105
3.3.3 非定常盤(pán)旋113
3.4 飛機(jī)的空間機(jī)動(dòng)飛行114
3.4.1 常見(jiàn)的空間機(jī)動(dòng)飛行115
3.4.2 空間機(jī)動(dòng)軌跡的一般計(jì)算方法116
3.5 機(jī)動(dòng)性能的綜合分析116
3.5.1 能量機(jī)動(dòng)性117
3.5.2 定?；驑O限角速度118
3.5.3 定?；蛩矐B(tài)轉(zhuǎn)彎半徑119
3.5.4 綜合機(jī)動(dòng)性指標(biāo)121
3.6 飛機(jī)的敏捷性123
3.6.1 敏捷性概念123
3.6.2 敏捷性分類(lèi)125
3.6.3 瞬態(tài)敏捷性尺度126
3.6.4 功能敏捷性尺度128
3.6.5 敏捷性潛力130
3.7 過(guò)失速機(jī)動(dòng)131
3.7.1 尾沖和眼鏡蛇機(jī)動(dòng)132
3.7.2 Herbst機(jī)動(dòng)133
復(fù)習(xí)思考題134
第4章 方案飛行與彈道
4.1 按給定迎角或俯仰角的方案飛行136
4.1.1 按給定迎角的方案飛行138
4.1.2 按給定俯仰角的方案飛行139
4.2 按給定彈道傾角的方案飛行139
4.2.1 直線飛行彈道140
4.2.2 垂直上升彈道140
4.2.3 等高飛行彈道140
復(fù)習(xí)思考題142
第5章 導(dǎo)引飛行與彈道
5.1 導(dǎo)彈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程143
5.1.1 自動(dòng)導(dǎo)引相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程143
5.1.2 遙控導(dǎo)引相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程146
5.2 平行接近法148
5.2.1 直線彈道問(wèn)題148
5.2.2 彈道法向加速度特性149
5.3 比例導(dǎo)引法151
5.3.1 直線彈道的條件、條數(shù)152
5.3.2 直線彈道的穩(wěn)定性155
5.3.3 彈道需用法向加速度157
5.3.4 一般情況下的導(dǎo)引彈道特性158
5.4 三點(diǎn)法160
5.4.1 導(dǎo)引彈道的一般特性161
5.4.2 彈道需用法向加速度161
5.5 角度法165
5.5.1 前置量法（矯直系數(shù)法）165
5.5.2 半前置量法（半矯直系數(shù)法）167
5.6 選擇導(dǎo)引方法的一般原則168
5.7 攻擊區(qū)169
復(fù)習(xí)思考題173
第6章 剛性飛行器運(yùn)動(dòng)方程
6.1 剛性飛行器動(dòng)力學(xué)方程174
6.1.1 飛行器質(zhì)心移動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程174
6.1.2 飛行器繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程177
6.2 剛性飛行器運(yùn)動(dòng)學(xué)方程180
6.2.1 飛行器質(zhì)心運(yùn)動(dòng)學(xué)方程180
6.2.2 飛行器繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程181
6.3 剛性飛行器運(yùn)動(dòng)方程討論184
6.3.1 “機(jī)體機(jī)體體系”運(yùn)動(dòng)方程組184
6.3.2 “航跡機(jī)體體系”運(yùn)動(dòng)方程組184
6.3.3 飛行力學(xué)的幾類(lèi)主要問(wèn)題185
6.3.4 多操縱機(jī)構(gòu)情況186
6.4 運(yùn)動(dòng)方程組線性化186
6.4.1 小擾動(dòng)法186
6.4.2 外力和外力矩的線性化189
6.4.3 運(yùn)動(dòng)方程的線性化193
6.5 縱向小擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程組196
6.5.1 縱向小擾動(dòng)方程的自然形式196
6.5.2 縱向小擾動(dòng)方程的矩陣形式198
6.5.3 縱向小擾動(dòng)方程的簡(jiǎn)化形式199
6.6 橫側(cè)小擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程組201
6.6.1 橫側(cè)小擾動(dòng)方程的自然形式201
6.6.2 橫側(cè)小擾動(dòng)方程的矩陣形式202
6.6.3 橫側(cè)小擾動(dòng)方程的簡(jiǎn)化形式203
復(fù)習(xí)思考題204
第7章 飛行器的縱向平衡、靜穩(wěn)定和靜操縱
7.1 靜穩(wěn)定力矩206
7.1.1 靜穩(wěn)定力矩的組成206
7.1.2 定速靜穩(wěn)定性211
7.1.3 定載靜穩(wěn)定性213
7.2 操縱力矩214
7.2.1 氣動(dòng)操縱力矩215
7.2.2 推力矢量操縱力矩216
7.3 定常直線飛行時(shí)的飛行器平衡特性217
7.3.1 升降舵平衡曲線217
7.3.2 舵面靜操縱性指標(biāo)220
7.3.3 飛行器的自動(dòng)俯沖現(xiàn)象221
7.4 阻尼力矩222
7.5 洗流時(shí)差力矩223
7.6 定常拉升飛行時(shí)的飛行器平衡特性224
7.6.1 升降舵偏轉(zhuǎn)變化規(guī)律225
7.6.2 舵面靜操縱性指標(biāo)226
7.7 鉸鏈力矩和桿力特性227
7.7.1 鉸鏈力矩227
7.7.2 桿力特性229
7.8 影響飛行器縱向平衡、靜穩(wěn)定和靜操縱的其他因素237
7.8.1 動(dòng)力裝置影響237
7.8.2 飛行器構(gòu)形變化的影響239
7.8.3 彈性變形的影響240
7.8.4 大迎角飛行和地面效應(yīng)的影響241
7.9 飛行器質(zhì)心的變化范圍242
7.9.1 常規(guī)飛行器243
7.9.2 放寬靜穩(wěn)定性飛行器245
7.9.3 影響因素討論246
7.10 助力器操縱時(shí)的桿力特性247
7.10.1 助力器操縱系統(tǒng)簡(jiǎn)介247
7.10.2 助力操縱時(shí)桿力特性249
復(fù)習(xí)思考題252
第8章 飛行器的橫航向平衡、靜穩(wěn)定和靜操縱
8.1 靜穩(wěn)定力矩255
8.1.1 靜穩(wěn)定力矩的組成255
8.1.2 橫航向靜穩(wěn)定性260
8.2 操縱力矩263
8.2.1 滾轉(zhuǎn)操縱力矩263
8.2.2 偏航操縱力矩264
8.3 阻尼力矩和交感力矩265
8.3.1 滾轉(zhuǎn)角速度p引起的橫側(cè)力矩266
8.3.2 偏航角速度r引起的橫側(cè)力矩267
8.4 斜吹力矩269
8.5 非對(duì)稱(chēng)定常飛行時(shí)飛行器的平衡270
8.5.1 定常直線側(cè)滑飛行時(shí)的平衡和靜操縱270
8.5.2 正常盤(pán)旋飛行時(shí)的平衡和靜操縱274
8.5.3 穩(wěn)定滾轉(zhuǎn)時(shí)的平衡和靜操縱276
8.6 鉸鏈力矩和操縱力特性277
8.6.1 副翼和方向舵鉸鏈力矩277
8.6.2 橫側(cè)操縱力特性279
8.6.3 助力器操縱時(shí)的桿力特性282
8.7 影響飛行器橫航向平衡、靜穩(wěn)定和靜操縱的其他因素283
8.7.1 動(dòng)力裝置的影響283
8.7.2 構(gòu)形變化的影響283
8.7.3 彈性變形的影響284
8.7.4 大迎角、地面效應(yīng)的影響285
復(fù)習(xí)思考題287
第9章 飛機(jī)的縱向穩(wěn)定性和操縱性
9.1 飛機(jī)縱向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性288
9.1.1 縱向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程和基本求解理論288
9.1.2 模態(tài)特性分析方法290
9.1.3 典型的縱向運(yùn)動(dòng)模態(tài)294
9.1.4 短周期模態(tài)分析297
9.1.5 長(zhǎng)周期模態(tài)分析298
9.1.6 現(xiàn)代飛機(jī)縱向模態(tài)特點(diǎn)300
9.2 飛機(jī)縱向動(dòng)操縱性302
9.2.1 時(shí)域響應(yīng)指標(biāo)303
9.2.2 飛行操縱系統(tǒng)304
9.2.3 縱向動(dòng)操縱性307
9.3 帶自動(dòng)器飛機(jī)的縱向操縱性和穩(wěn)定性特性310
9.3.1 俯仰阻尼器311
9.3.2 縱向增穩(wěn)系統(tǒng)313
9.3.3 縱向控制增穩(wěn)系統(tǒng)315
9.3.4 高度穩(wěn)定系統(tǒng)316
9.4 飛機(jī)的縱向飛行品質(zhì)320
復(fù)習(xí)思考題322
第10章 飛機(jī)的橫航向穩(wěn)定性和操縱性
10.1 飛機(jī)橫航向運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性324
10.1.1 橫航向擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程324
10.1.2 典型的橫航向運(yùn)動(dòng)模態(tài)325
10.1.3 滾轉(zhuǎn)收斂模態(tài)分析328
10.1.4 螺旋模態(tài)分析329
10.1.5 荷蘭滾模態(tài)分析331
10.1.6 橫航向靜穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性的關(guān)系332
10.1.7 現(xiàn)代飛機(jī)橫航向模態(tài)特性333
10.2 飛機(jī)橫航向動(dòng)操縱性334
10.2.1 對(duì)副翼的操縱反應(yīng)335
10.2.2 對(duì)方向舵的操縱反應(yīng)336
10.3 帶自動(dòng)器飛機(jī)的橫航向操縱性和穩(wěn)定性特性338
10.3.1 滾轉(zhuǎn)阻尼器338
10.3.2 滾轉(zhuǎn)角控制系統(tǒng)339
10.3.3 偏航阻尼器340
10.3.4 偏航增穩(wěn)系統(tǒng)341
10.3.5 副翼方向舵交聯(lián)343
10.3.6 飛行航線穩(wěn)定系統(tǒng)343
10.4 飛機(jī)橫航向飛行品質(zhì)344
復(fù)習(xí)思考題346
第11章 飛機(jī)空間運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性和操縱性
11.1 縱橫向運(yùn)動(dòng)耦合機(jī)理348
11.1.1 運(yùn)動(dòng)耦合348
11.1.2 慣性耦合349
11.1.3 陀螺耦合350
11.1.4 氣動(dòng)耦合350
11.2 急滾動(dòng)力學(xué)351
11.3 偏離動(dòng)力學(xué)354
11.3.1 縱向偏離355
11.3.2 橫航向偏離355
11.3.3 偏離預(yù)測(cè)判據(jù)357
11.3.4 機(jī)翼?yè)u晃362
11.4 尾旋動(dòng)力學(xué)363
11.4.1 進(jìn)入尾旋364
11.4.2 定常階段365
11.4.3 改出尾旋366
11.4.4 尾旋運(yùn)動(dòng)的模擬和試驗(yàn)367
11.5 空間運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制369
11.5.1 飛行邊界限制系統(tǒng)369
11.5.2 尾旋自動(dòng)防止系統(tǒng)371
11.5.3 放寬靜穩(wěn)定系統(tǒng)374
11.5.4 直接力操縱系統(tǒng)375
復(fù)習(xí)思考題381
第12章 導(dǎo)彈的飛行控制
12.1 導(dǎo)彈飛行控制特點(diǎn)382
12.1.1 舵回路382
12.1.2 穩(wěn)定回路383
12.1.3 控制回路383
12.2 滾轉(zhuǎn)穩(wěn)定回路384
12.2.1 無(wú)控時(shí)導(dǎo)彈的橫側(cè)擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)384
12.2.2 滾轉(zhuǎn)角穩(wěn)定回路385
12.2.3 滾轉(zhuǎn)角速度穩(wěn)定回路388
12.3 俯仰和偏航穩(wěn)定回路390
12.3.1 無(wú)控時(shí)導(dǎo)彈的俯仰擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)390
12.3.2 姿態(tài)穩(wěn)定回路393
12.3.3 加速度穩(wěn)定回路395
12.4 導(dǎo)彈控制回路405
12.5 導(dǎo)彈精度分析409
12.5.1 脫靶量模型及其線性化410
12.5.2 干擾及噪聲模型411
12.5.3 蒙特卡洛法413
12.5.4 協(xié)方差分析法416
12.5.5 伴隨分析法419
12.5.6 統(tǒng)計(jì)線性化伴隨法423
復(fù)習(xí)思考題426
參考文獻(xiàn)