2022年飞行器动力学与控制复习要点new.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 1.卫星轨道六要素是哪些P2-7 a , e , i , , , pt ,其中 a 半长轴, e偏心率, i 轨道倾角,升交点赤经,近地点幅角,pt 卫星经过近地点时刻；2. 卫星发射三要素是什么 P17-18 , A , Lt ,其中 发射场 L 的地心纬度,A发射方位角,Lt 发射时刻；3. 什么是太阳同步轨道 P23挑选轨道半长轴 a 和倾角 i 的组合使 0 . 9856 / d,就轨道进动方向和速率,与地球绕太阳周年转动的方向和速率相同即经过 365.24 平太阳日,地球完成一次 360° 的周年运动,此特定设计的轨道称为太阳同步轨道；4. 什么是临界轨道、冻结轨道 P24-25假设远地点始终处在北极上空,即拱线不得转动,轨道倾角满意 .2 5 sin 2 i 2 0,即i 63 . 43 或 i 116 . 57；此值的倾角称为临界倾角,此类轨道称为临界轨道；假设挑选合适的偏心率及合适的近地幅角,使 e 0,近地点幅角 被保持,或称被冻结在 90° ；轨道的倾角和高度可以独立挑选,此类轨道称作冻结轨道；5.回来轨道的回来系数是什么P26R 圈,每天的轨道圈数非整数Q 称为轨道经过 N 天回来一次,在回来周期内共转回来系数；QRIC, + 表示轨迹东移,表示轨迹西移；I 为接近一天的轨道圈数,NN为正整数；6.静止轨道的特点、三要素是什么P282c ,7.（1）轨道的周期与地球自旋周期一样（2）轨道的外形为圆形,偏心率e0（3）轨道处在地球赤道平面上,倾角i0星座轨道的全球掩盖公式相邻卫星星下点之间的角距为2b ,掩盖带宽度为1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 轨 道 数为p2c, 每 一 轨 道 上 的 卫星 数qb, 卫 星总 数Npq22,sinbtanc,sincsinsinO2bctanO 1b8.地球同步卫星群的分置模式有哪几种P36（1）经度分置模式： 各个子卫星沿轨道经度圈分布,位于星座中心定点位置的两侧,具有不同的平经度；（2）同平面偏心率分置模式：各个子卫星享用同肯定点经度,但偏心率e各不相同,由各卫星在东西方向的相位差形成肯定形式的星座；（3）倾角与偏心率合成分置模式：各子卫星共享同肯定点经度,倾角设置使相对轨迹椭圆扭出赤道平面；9.二体轨道的基本摄动方程P39rGmrgradRr3R是摄动力的位函数,称为摄动函数,10. 摄动力的种类有哪些 P39 及目录r 是集中质点到空间某点的距离；1） 地球外形非球形和质量不匀称产生的附加引力地球外形摄动,2） 高层大气的气动力大气摄动,3） 太阳、月球的引力日、月摄动,4） 太阳光照耀压力太阳光压摄动等；11. 拉格朗日行星运动方程 P472 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - da2Rd tnaM6 要素之一代替pt；de1e2R1e2Rd t2 na eM2 na edicotiRcsc iRdtna212 ena212 ed1Rdtna21e2siniid12 eRcotiRdt2 na eena212 eid Mn2R12 eRdtnaa2 na eeMn ttp为平近点角可以作为P50,P5212. 地球外形摄动位函数及其参数含义近地轨道的地球外形摄动：Ur 1J22 R e3sin21 J33 R e5sin33sinJ44 R e 35sin430sin23 2r22r38r4静止轨道的地球外形摄动：2 2U 1 J 2 R2 e 3 sin 21 3 J 222 R e cos 2cos 2 22 r 2 r rR 为地球平均赤道半径,e , , 为卫星在地球坐标上的地心距,地心经度和地心纬度J 为带谐项系数；J nm 为田谐项系数,nm是这些田块对称主轴的相位经度；13. 轨道掌握问题包含哪两类 P72卫星轨道的掌握可概括为两类：一类是轨道机动、轨道转移或简称变轨,卫星从运载别离后由卫星自身的制导和推动系统,进行假设干次轨道机动掌握,使卫星进入预定轨道；另一类是轨道保持, 为克服空间环境对轨道的摄动,需要间断对轨道进行修正掌握,使卫星轨道保持和符合卫星应用任务的要求；14. 表达双脉冲霍曼变轨的过程 P75单脉冲变轨的主要特点是新轨道必定 脱离原轨道； 在两个圆轨道之间的最正确变与原轨道相交, 双脉冲变轨能使新轨道完全 轨方式为霍曼变轨；在两个圆轨道之间的最3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 正确过渡轨道是霍曼椭圆,此椭圆分别于两个圆轨道相切, 切点即为过渡轨道的近地点 r2和远地点；新轨道 原轨道霍曼变轨是两次切向脉冲变轨：第一次 r1切向脉冲作用在内圆轨道上,形成椭圆轨道,霍曼椭圆轨道其远地点到达外圆上；其次次切向脉冲作用在 此 远 地 点, 将 轨 道 圆 化 ；15. 表达静止卫星的入轨掌握过程 P82将卫星送入赤道上的地球同步轨道,且到达指定的经度上空而成为静止卫星,要经过假设干飞行阶段和飞行轨道：上升段动力飞行,沿驻留轨道滑行,近地点射入,在过渡轨道上运行,远地点射入,在准同步轨道上漂移和定点置入等阶段；16. 漂移掌握模式有哪些1）准同步轨道包围同步轨道,即rArPr于是有x0,y0,xy；射入方式应减速,各次速度增量为负值cc'12''3xy xys0,这说明从远1232地点开头圆化轨道将节约燃料；2）准同步轨道被同步轨道包围,即'rs1rA2rP有'x0,y30,xxy,射入方式应加速,各次速度增量为正值,'xyys0,这说明从近cc1232地点开头圆化轨道将节约燃料；3）准同步轨道与同步轨道相交,即c'rA1r srP,于是有x'0,yxy0,射入方式应在远地点加速,在近地点减速,c2'1s0,因此从远地点128开头圆化轨道可节约燃料；综上所述, 从主流轨道开头, 在标称情形下, 只要三次脉冲变轨 就可将卫星送入静止轨道上的定点位置；4 近地点、远地 点和定点喷 射,名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 17. 多次远地点射入的指向模式有哪几种 P109（1）惯性固定指向：在过渡轨道上进入预定变轨远地点前,卫星姿势掌握系统进行 姿势机动,设置远地点发动机点火推力方向；在点火过程中姿势掌握系统保持 卫星姿势惯性稳固,使发动机喷射方向在空间中恒定为点火起始时刻的方向；（2）等偏航角指向：在点火变轨过程中卫星的向径离开原过渡轨道平面,依靠红外/地球敏锐器,微型姿控系统保持卫星的偏航轴对地心的指向,使位于卫星俯仰滚动平面内的远地点发动机保持在当地水平面内与地心方向垂直,又依靠太阳敏锐器测量姿势偏航角,卫星姿控系统使发动机推力方向的偏航角恒定；（3）共面转动指向：在远地点点火前姿控系统不仅将远地点发动机喷射方向机动到 某最优方向,仍将该速率积分陀螺的测量轴调整到平行于某一空间方向；点火 过程中依靠陀螺,姿控系统保持该陀螺的测量轴稳固在选取的空间方向上,同 时掌握卫星姿势绕该陀螺的测量轴进行等速度转动,即远地点发动机在垂直于 陀螺测量轴的平面内等速度转动；18. 如何克服地球外形摄动和光压摄动,使得静止卫星在东西方向上保持位置 P115 克服地球外形摄动：当摄动加速度为正,即东向摄动,迫使卫星向东漂移,当卫星漂至 东边界时, 进行脉冲修正,使卫星获得向西的初始漂移率；在东向摄动力作用下,当卫星漂 到西边界时,西向的漂移率降为零,东向摄动力又使卫星离开西边界,向东边界漂移, 如此 形成漂移极限环；克服光压摄动： 用太阳同步偏心率掌握,在一个掌握周期中,使偏心率的平均方向跟随太阳的平均方向,即偏心率矢量保持在地球- 太阳方向四周转动；19. 地面测轨的观测量有哪些单脉冲雷达可测得卫星至雷达站的斜距 AE ,由多普勒频移可测得该斜距的变化率,雷达天线万向支架轴的角度传感器可测得卫星相对雷达站的方向角 A 和仰角 E,由万向支架跟踪系统可测得方向角、仰角的变化率 A 和 E20. 表达地面三站测轨的原理 P124三站测轨时,设备只需要在同一时刻测量卫星至测站的斜距有几何关系假设b 2R 2R 1,b 3irR ii1,2,3立正交基线坐标系R 3R 1,建5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - ib 2,j =b 3 b i i,kij,定义卫星位置坐标为bx1i ,by2j ,bz3kb 2b 3 b i i利用其位置关系可得x b222b212222b 22b22b3ix by b1332b 3jz b2 x b2 y b1引用基线坐标与地球坐标的转换矩阵R bei j k ,可得卫星在赤道惯性坐标的位置矢T T T量 r = R ei 1 R be x b y z b ；方框是点乘21. 轨道改良的方法有几种 P128有两种不同的轨道估运算法：批量处理和递推处理；批量处理是基于在一段时间内获得的一批观测数据进行反复迭代运算,得出在此时间段内某一特定时刻的最优轨道估量；递推处理是在初期处理基础上,由即时观测数据更新现有估量,得出新的估量；22. 自主定轨的观测模式有哪些 P129（1）卫星对天体 / 地球的张角测量；太阳、月亮和恒星等天体在赤道惯性坐标的星历是已知的,可作为定轨的参考体；（2）卫星至空间无线电信标的距离测量；这些无线电信标来自位于静止轨道的中继卫星,或位于中轨道的导航卫星；这些参考卫星的星历是已知的,同样可作为定轨的参考；（3）卫星相对于地球外表掌握点的方向测量；23. 试比较四种卫星姿势描述的优缺点 P140-147方向余弦式： 比较具有一般性,但是表示卫星姿势要用 9 个方向余弦, 求解方向余弦要引入 6 个约束方程,使用很不便利,并且这种方法没有直接显示出卫星姿势的几何图像；欧拉角式： 便于姿势角的测量和姿势动力学方程的求解,但是需要多次三教运算,且存在奇点问题；欧拉轴 / 角参数式 : 欧拉四元素式： 姿势矩阵的元素不含三角函数,姿势矩阵本质上是坐标转换矩阵,欧拉6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 参数不仅反映相对参考坐标系的姿势,也可看作为姿势机动参数；24. 姿势 A 的运动学方程,的动力学方程P148,P152表示的斜对称矩阵为姿势dAlim t 0AttAtAdttHHM 其中 H 为角动量,M 为力矩；其中相对参考坐标的转速0yzyz0xx025. 什么是轴对称自旋卫星的章动运动以空间中固定的角动量矢量 H作为基准,H I t t I z z e,角动量矢量 H由横向、轴向两部分组成,由于横向角速率 t绕自旋轴旋转, 因此自旋轴也作圆锥运动,使这两部分旋转着的矢量的合成矢量 H在空间中定向；角动量 H、瞬时转速、自旋轴 z 三个矢量必定在同一平面内,此平面绕矢量 H旋转,这是由于矢量 绕 z 轴做圆锥运动；因此 矢量将同时作两种圆锥运动,一是绕星体主惯量轴 z 作的圆锥运动, 其转速为 n,它成为本体章运动速率；另一种是绕角动量 H 作的圆锥运动,旋转速度是 H / I ,它称为空间章动速率；Z 轴绕 H作圆锥运动的速度就等于空间章动速率,Z 轴矢量与H的夹角 称为章动角；26. 重力梯度卫星三轴姿势稳固的构型要求是什么 P174假设星体内部不含有角动量部件,即h0,就充分条件为IyIxIz,其中Ix,Iy,Iz是刚体绕坐标轴x y z 的转动惯量；hhy 就充分条件为：如星体内含有角动量装置,但限于俯仰轴,即7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4IyIzh0o I y I x h 027. 空间力矩有哪些 P1801太阳光压力矩2重力梯度力矩3地磁力矩 4气动力矩28. 自旋卫星的姿势参考测量有哪些 P185-1891. 太阳方向的测量2. 天底方向的测量3. 陆标和星光方向的测量29. 表达双锥相交测姿原理 P185双锥相交法是确定自旋卫星自旋轴方向的基本方法；空间中的方向和自旋体相对空间某个基准的旋转相位角；自旋卫星的姿势是指卫星自旋轴在假如能测出自旋轴与某个参考体 C 的方向之间的夹角 1 1,就可以认为自旋轴必定在围绕此参考体的圆锥面上,此圆锥面的主轴在卫星至参考体方向上,圆锥的半顶角就是测得的夹角,假如同时测得自旋轴与另一参考体 C 方向之间的夹角 2,就可以肯定卫星自旋轴必在两圆锥面的交线上,由于圆锥面与两条交线,自旋轴只与两者之一重合,必需判别真伪；30. 三轴稳固卫星的姿势参考测量有哪些P2023星光方向的测量4地磁场方向的测1天底方向的测量2太阳方向的测量量 5无线电信标方向的测量31. 描述自旋卫星的双脉冲喷气姿势掌握的进动过程 P236初始掌握时刻 t 1,卫星处于纯自旋状态,自旋轴,瞬时转轴与角动量轴共线；通过两次脉冲喷气掌握, 可将自旋轴调整到给定方向,同时卫星仍保持纯自旋运动；当卫星自旋到某一位置,第一次脉冲喷气力矩的作用方向与 R一样,脉冲喷气后,角动量 H0进动 H,转速 的方向也发生跃变,自旋轴 z 开头以空间章动速率 绕角动量 H 1=H0+ H 章动,同时转速在星体坐标中绕 z 轴转动,转速为星体章动速率； 当章动角很小时, = n+ s 在 t 2时刻,当转速 绕 H1转过 180° 进行其次次喷气,使角动量进动 H2=H1+ H,同时使转速 与 H2 重合,星体将绕 H2 纯自旋；其次次喷气时刻 t 2=t 1+ / ,相位与第一次相同,但是在星体坐标系中,两次喷气的角度间隔为 =t 2-t 1 s= s / ；8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 32. 极限环掌握原理 P248在偏置动量加偏置喷气推力器的姿势掌握系统中,姿势保持方式是环绕死区的一个极限环；当姿势轨迹从死区到达边界时,掌握器产生一个喷气脉冲使姿势回到死区内；假如在这一个区域条件内不满意 t t 1 0 1 d , t t 1 0 1 d ,或 t t 1 0 1 d ,姿态轨迹又将向边界移动,掌握器将不断发生脉冲迫使姿势留在死区内直到上面的条件满意时才停止掌握；明显不能答应每个脉冲力矩作用后,章动圆的轨迹跨过死区与另一边界相遇,因此仍必需限制喷气推力的冲量；33. 画出四斜装飞轮的姿势掌握系统方框图 P277掌握器1 F s h c 安排矩阵D h cw 反飞轮作用W s h w 安排矩阵Ms 3 1 4 1 4 13 3 4 3 4 4 3 4姿势敏锐器 卫星动力学s3 , s1 , sG s3 3 3 1 , ,3 Is 2 13 h s3 h1T d34. 给出单框陀螺群掌握律 P293= C T CC T 1 T E n C T CC T 1C DhC A cos B sinTD det CC TD D , D , , D1 2 nT N其中 T为有力矩输出的转速指令,N为空转指令；35. 用混合坐标描述挠性卫星的姿势动力学模型 P304T Ts J a C e a' Ta a J a a2 T Ta C9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 36. 挠性卫星的掌握模式有哪两类 P3071共位模式： 姿势测量敏锐器位于主体上,直接测量主体的姿势角y,0包括约束模型和整体模型两种；2非共位模式：姿势敏锐器位于科学仪器平台上,掌握执行机构位于主体,平台通过旋转关节与主体联接；37. 画出飞机六级掌握系统的方框图 P3010 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 38. 写出直翼飞机的6 自由度刚体矢量动力学方程P45速度微分方程 :mdV kgdMA ne R eMnfFfMng Gpkfd tncoscosV kQFf航迹微分方程 :d S g=V kgcossindtsinQA转动角速度微分方程:JdgngnnMnft姿势角微分方程: sintancostan1= 0coscossinqk0sin/ cos/ cosrk39. 气动力模型的一般形式是什么升力：A22 V SC ,其中CACA0CAACAkk阻力：W22 V SC W,其中C WC Wmink CC C Wmin11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 其中为空气密度,V 为来流速度,S 为机翼面积,C 为升力系数,为迎角,为机翼后缘襟翼偏转或放下的角度空气动力力矩：Mm F22 V cSC 其中, c 为机翼平均气动弦,C m为零升力矩发动机推力：FV 其中,m F为空气流量V 为速度增量40. 给出考虑风耦合的动力学模型方框图由上图可以看出：1、 飞机的刚体运动由12 个状态变量表征, 另外加上描述中心坐标上风过程的3 个变量；2、 空气动力学对飞机的作用只是由飞机和空气之间的相对运动以及空气动力舵面产生 的,其中,也包括主要扰动输入和操纵输入；3、 风对飞机 i 的作用和外界的独立的扰动过程不一样,而是两种过程相互耦合在一起 的；41. 飞机的纵向运动和横向运动分别有哪几种运动模态纵向运动模态：短周期运动,沉浮运动横向运动模态：滚转运动,螺旋运动,荷兰滚42. 直翼飞机的主操纵量有哪些 P217操纵量：纵向操纵量,横向操纵量,总距43. 旋翼直升机的操纵量有哪些 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 总距杆升降T旋翼拉力驾驶杆 纵向 俯仰,进退驾驶杆 横向 滚转,侧移H后向力 ,MGZ桨毂力S侧向力,MGX桨毂力脚蹬转向 TT尾桨拉力44. 旋翼拉力与挥舞、摆振运动的关系是什么直升机的桨叶与旋翼轴铰接连接,容许桨叶在旋转中自由地上下挥舞；挥舞化解了气流左右不对称对升力的影响,而且桨尖轨迹平面随着飞行状态和操纵输入而倾斜,从而转变施加到旋翼轴上的力和力矩；而旋翼旋转过程中由于科里奥利力的影响,旋翼会发生摆振运动；45. 飞行品质标准的三维体系是什么一、任务科目基元 MTE；二、驾驶员的可用感示环境；三、直升机对操纵指令的响应类型13 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 13 页