自动飞行控制系统绪论详解ppt课件.pptx

航空自动化学院1自动飞行控制系统自动飞行控制系统航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目内容及思考内容及思考飞行控制系统自动飞行控制系统功能？组成？工作原理？设计？B737；A320示例2航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目3绪 论第一节第一节 飞行器的自动飞行飞行器的自动飞行一、问题的提出一、问题的提出1、飞机的控制过程轨迹轨迹反馈航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目4第一节 飞行器的自动飞行2、人工操纵过程航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目5第一节 飞行器的自动飞行3、自动驾驶过程航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目6第一节 飞行器的自动飞行4、飞行控制：l人工操纵l自动控制：自动控制是指在没有人直接参与的条件下由控制系统自动控制飞行器（这里主要是指飞机和导弹）的飞行。这种控制系统成为飞行自动控制系统。l自动控制的基本原理就是自动控制理论中最重要、最本质的“反馈控制”原理。5、自动飞行控制系统的作用l对飞行器进行稳定l引导/制导飞行器：把飞行器按照一定的方式引导或制导到一定的位置l改善飞行器的静、动态性能航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目7第一节 飞行器的自动飞行二、控制面二、控制面1、控制飞行器的目的是改变飞行器的姿态或空间位置，并在受干扰情况下保持飞行器的姿态或位置。因而必须对飞行器施加力和(或)力矩，飞行器则按牛顿力学定律产生运动。2、作用于飞行器而与控制有关的力和力矩主要是偏转控制面（即操纵面）产生的空气动力和力矩。一般飞机有三个控制面：升降舵、方向舵和副翼。3、由于航空技术的发展，仅靠改善飞机的气动布局和发动机的性能难以达到对飞机性能的日益提高的要求。60年代飞机设计的新思想产生了，即在设计飞机的开始就考虑自动控制系统的作用。基于这种设计思想的飞机称为随控布局飞行器（Control Configured Vehicle简称CCV）。这种飞机有更多的控制面，这些控制面协同偏转可完成一般飞机难以实现的飞行任务，达到较高的飞行性能。当然控制面增多将使飞机自动控制系统的设计更困难。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目8第一节 飞行器的自动飞行航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目9第二节第二节 舵回路、稳定回路和控制回路舵回路、稳定回路和控制回路航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目10第二节第二节 舵回路、稳定回路和控制回路舵回路、稳定回路和控制回路l舵回路：由舵机加上反馈所形成的随动系统；其作用是改善舵机工作性能。l稳定回路：由舵回路加上飞机姿态反馈元件、放大计算装置组成飞机姿态自动驾驶仪，并与飞机形成的回路；其作用是稳定与控制飞机姿态。l控制（制导）回路：由稳定回路加上飞机轨迹反馈元件、放大计算装置组成飞机轨迹自动驾驶仪，并与飞机形成的回路；其作用是稳定与控制飞机轨迹。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目11第一章第一章 飞行原理飞行原理l飞机控制系统的核心问题是研究由控制系统和飞行器组成的闭合回路的静、动态性能，为此必须建立控制系统和飞行器的数学模型，其形式可以是微分方程、传递函数或状态空间表达式等。l飞行原理是研究飞行器运动规律的学科，属于应用力学范畴。本章主要讨论在大气中飞行的有固定翼飞机的运动特性，并简要介绍有关空气动力学的基本知识。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目12第二节第二节 空气动力学的基本知识空气动力学的基本知识一、流场一、流场（一）流场的描述l可流动的介质称为流体，流体所占据的空间为流场。描述流场的参数主要有：流动速度、加速度以及流体状态参数（密度、压强、温度等）。l空气并非连续介质，因为空气分子间有自由行程。但这微小的自由行程与飞行器的几何尺寸比较起来，完全可示为无限小，而且我们所研究的气流速度、加速度、密度、压强、温度等物理量，是统计意义上的气体分子群参数，而不是单个分子行为的描述。因此，当我们说流场中某点的流速和状态参数时，是指以该点为中心的一个很小邻域中的分子群，称为流体微团。（二）流线l流场中存在一类曲线，在某个瞬间，曲线上每点的切线与当地的流速方向一致，这类曲线称为流线。因此，流体微团不会穿过流线，流线也不会相交。（三）流管l由于流体微团不会穿过流线，我们可以想象许多条流线围成管状，管内的流体只在管内流动而不流出，管外的流体也不会流入，此管称为流管。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目13第二节第二节 空气动力学的基本知识空气动力学的基本知识航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目14第二节第二节 空气动力学的基本知识空气动力学的基本知识（四）定常流与非定常流l如果流场中各点的速度、加速度以及状态参数等只与几何位置有关而不随时间变化称为定常流。如果流场中各点的速度、加速度以及状态参数等不仅与几何位置有关而且随时间变化，则称为非定常流。空气动力学研究的大部分问题是定常流问题。（五）流动的相对性l依据运动的相对性原理，不论是物体静止、空气运动，还是物体运动、空气静止，只要物体与空气有同一速度的相对运动，流场中各点的物理量以及作用于物体的空气动力就是完全相同的。因此，在讨论物体运动、空气静止情况下的流场中各点的物理量以及作用于物体的空气动力问题就可以等价于讨论物体静止、空气运动情况下的流场中各点的物理量以及作用于物体的空气动力问题。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目15第二节第二节 空气动力学的基本知识空气动力学的基本知识l二、连续方程二、连续方程l分别以 ，和 ，表示截面和上的气流速度，密度，截面积和流量。l由于空气流动是连续的，处处没有间隙，且我们讨论的是定常流动，即流场中均无随时间的分子堆积，因而单位时间内，流入截面积的空气质量必等于流出截面积的空气质量。即：l由于截面和是任意取得，上式可写成：l （常数）l这就是连续方程，是质量守恒原理在流体力学中的应用。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目16第二节第二节 空气动力学的基本知识空气动力学的基本知识l也可以写成微分形式：l在飞行速度不大的情况下，绕飞行器流动的流场各点流速差异不大，温度、压强变化很小，因而密度变化也很小，可以认为空气是不可压缩的流体，=常数。于是连续方程可以简化为：l 常数l此时表明，流管截面积大的地方流速小，流管截面积小的地方流速大。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目17第二节第二节 空气动力学的基本知识空气动力学的基本知识三、伯努利方程（能量守恒定律）三、伯努利方程（能量守恒定律）l在低速、不可压缩、定常流中取一流管，密度为常数，任意截取两个相邻的截面和，满足：l此式称为伯努利方程，表示静压与动压之和沿流管不变。l动压的物理意义是：大气分子做有规则运动而具有对外做功的能量；l静压的物理意义是：大气分子做杂乱无章运动而具有对外做功的能量。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目18第二节第二节 空气动力学的基本知识空气动力学的基本知识l上式可写为：l 表示当动压为零时的静压大小。l这表明，在同一流管中，流速大的地方静压小，流速小的地方静压大，静压最大处的流速为零，即为总压。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目19第二节第二节 空气动力学的基本知识空气动力学的基本知识四、马赫数四、马赫数l马赫数定义为气流速度 和当地音速 之比：l由空气动力学可知，空气中的音速：l 是空气的绝对温度。l流场中各点的流速不同则各点的温度不同，因而各点的音速也就不同。在定常流中，音速和马赫数都是几何位置的函数。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目20第二节第二节 空气动力学的基本知识空气动力学的基本知识l五、临界马赫数五、临界马赫数l当当小小于于音音速速的的气气流流经经过过机机翼翼时时，翼翼面面上上的的各各点点流流速速是是不不同同的的，有有的的地地方方的的流流速速比比远远前前方方的的小小，有有的的地地方方比比远远前前方方的的大大。若若迎迎面面气气流流速速度度逐逐渐渐增增大大，则则翼翼面面上上流流速速的的最最大大值值也也会会增增大大，该该处处的的温温度度则则要要降降低低，因因而而音音速速也也降降低低。当当迎迎面面气气流流的的速速度度达达到到某某一一值值时时，翼翼面面上上最最大大速速度度处处的的流流速速等等于于当当地地音音速速，此此时时我我们们把把远远前前方方的的迎迎面面气气流流速速度度 与与远远前前方方的的空空气气音音速速 之比，之比，定义为该机的邻界马赫数定义为该机的邻界马赫数 。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目21第二节第二节 空气动力学的基本知识空气动力学的基本知识航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目22第二节第二节 空气动力学的基本知识空气动力学的基本知识l飞机飞行速度的范围划分如下：l飞行马赫数 为飞行速度与远前方空气音速之比，时为低速飞行；为亚音速飞行；为跨音速飞行；为超音速飞行；为高超音速飞行。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目23第三节第三节 飞行器空间运动的表示、飞机操纵飞行器空间运动的表示、飞机操纵机构机构一、坐标系一、坐标系l为了确切描述飞机的运动状态，必须选定适当的坐标系。例如，飞机相对于地面位置的确定须采用地面坐标系；飞机的转动运动的描述可用机体轴系表示；飞机轨迹运动的描述可采用速度轴系。（一）地面坐标系（地轴系）（二）机体坐标系（体轴系）（三）速度坐标系（速度轴系）航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目24第三节第三节 飞行器空间运动的表示、飞机操纵飞行器空间运动的表示、飞机操纵机构机构航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目25第三节第三节 飞行器空间运动的表示、飞机操纵飞行器空间运动的表示、飞机操纵机构机构航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目26第三节第三节 飞行器空间运动的表示、飞机操纵飞行器空间运动的表示、飞机操纵机构机构二、飞机的运动参数二、飞机的运动参数（一）飞机的姿态角l三个姿态角表示机体轴系与地面轴系的关系。l1、俯仰角 机体轴与地平面间的夹角。以抬头为正。l2、偏航角 机体轴在地面上的投影与地轴间的夹角。以机头右偏航为正。l3、滚转角 又称为倾斜角，指机体轴与包含机体轴的铅垂面的夹角。飞机向右倾斜为时为正。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目27第三节第三节 飞行器空间运动的表示、飞机操纵飞行器空间运动的表示、飞机操纵机构机构（二）飞机航迹角l三个航迹角表示速度坐标系与地面坐标系的关系。l1、航迹倾斜角 飞行速度矢量与地平面间的夹角。以飞机向上飞行时为正。l2、航迹方位角 飞行速度矢量在地平面上的投影与 间的夹角。以速度在地面的投影在 之右时为正。l3、航迹滚转角 速度轴与包含速度轴的铅垂面的夹角。以飞机的右倾斜为正。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目28第三节第三节 飞行器空间运动的表示、飞机操纵飞行器空间运动的表示、飞机操纵机构机构（三）气流角l两个气流角表示速度向量与机体轴系的关系。l1、迎角 速度向量在飞机纵向对称面上的投影与机体轴的夹角。以速度向量的投影在机体轴之下为正。l2、侧滑角 速度向量与飞机纵向对称面的夹角。以速度向量处于对称面之右为正。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目29第三节第三节 飞行器空间运动的表示、飞机操纵飞行器空间运动的表示、飞机操纵机构机构航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目30第三节第三节 飞行器空间运动的表示、飞机操纵飞行器空间运动的表示、飞机操纵机构机构三、飞行器运动的自由度三、飞行器运动的自由度l把飞机视为刚体，飞机在空间的运动有六个自由度，即重心的三个移动自由度和绕重心的三个转动自由度。对飞机来说，重心的三个移动自由度是速度的递减运动、上下升降运动和左右侧移运动。三个转动自由度是俯仰角运动、偏航角运动和滚转角运动。l1、纵向运动包括速度的增减、重心的升降和绕 轴的俯仰角运动。l2、横侧向运动简称侧向运动，包括重心的侧向运动，绕 的偏航角运动和绕 轴的滚转角运动。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目31第三节第三节 飞行器空间运动的表示、飞机操纵飞行器空间运动的表示、飞机操纵机构机构四、飞机的操纵机构四、飞机的操纵机构l升降舵偏转角用 表示，规定升降舵后缘下偏为正，的正向偏转产生的俯仰力矩 为负值，即低头力矩；l副翼偏转角用 表示，规定右副翼后缘下偏（左副翼后缘随同上偏）为正，正向偏转产生的滚转力矩 为负值，即左滚转力矩；l方向舵偏转角用 表示，规定方向舵后缘向左偏转为正，正向偏转产生的偏航力矩 为负值，即左偏航力矩。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目32第三节第三节 飞行器空间运动的表示、飞机操纵飞行器空间运动的表示、飞机操纵机构机构l驾驶员通过驾驶杆、脚蹬和操纵杆系操纵舵面。规定：l驾驶杆前推位移 为正（此时 亦为正）；l左倾位移 为正（此时 亦为正）；l左脚蹬向前位移 为正（此时 亦为正）。l油门杆前推位移 为正，对应于加大油门从而加大发动机推力；反之为负，即收油门，减小发动机推力。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目33第四节第四节 关于稳定性和操纵性的概念关于稳定性和操纵性的概念l飞机的飞行运动可分为基准运动和扰动运动。l基准运动是指各运动参数完全按预定的规律变化。l扰动运动是指由于受到外干扰而偏离基准运动的运动。外干扰可能来自大气的扰动，发动机推力的改变，或驾驶员的偶然操纵等。在外干扰作用停止之后，至少在某一段时间内，飞机不按基准运动的规律运动而是按扰动运动的规律运动。经过一些时间，若飞机可能从扰动运动恢复到基准运动，则称基准运动是稳定的。若扰动运动越来越离开基准运动，则称基准运动是不稳定的。若扰动运动既不恢复也不远离基准运动，则称基准运动是中立稳定的。这就是飞机的稳定性。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目34第四节第四节 关于稳定性和操纵性的概念关于稳定性和操纵性的概念l飞机的稳定性分为静稳定性和动稳定性。l静稳定性是指在外干扰停止作用的最初瞬间，鉴别飞机的运动参数变化的趋势。在外干扰停止作用的最初瞬间，如果靠飞机本身的气动特性（驾驶员不偏转舵面）使飞机的运动参数有回到基准运动的趋势，则说明飞机具有静稳定性；在外干扰停止作用的最初瞬间，如果靠飞机本身的气动特性（驾驶员不偏转舵面）使飞机的运动参数有远离基准运动的趋势，则说明飞机是静不稳定的；在外干扰停止作用的最初瞬间，如果靠飞机本身的气动特性（驾驶员不偏转舵面）使飞机的运动参数既没有回到基准运动的趋势，也没有远离基准运动的趋势，则说明飞机是静中立稳定的。l动稳定性则是指飞机在外干扰停止作用以后，鉴别飞机的运动参数的变化过程和最终变化结果。如果这个过程是收敛的，最终的结果是回到原基准运动，则飞机是动稳定的；如果这个过程是发散的，最终的结果是不能回到原基准运动，则飞机是动不稳定的；如果这个过程既不是收敛的，也不是发散的，则飞机是动中立稳定的。l静稳定是动稳定的前提。飞机是动稳定的，则飞机是稳定的。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目35第四节第四节 关于稳定性和操纵性的概念关于稳定性和操纵性的概念l操纵性问题与稳定性问题相互区别又相互关联。l操纵性问题研究的是为实现某一飞行状态应该怎样操纵飞机，以及易于操纵的条件，操纵力是否适度，飞机对操纵响应的快慢等。l对于一架飞机来说，它的操纵性与稳定性是相互矛盾的。即：操纵性好，则稳定性坏；反之，稳定性好，则操纵性坏。l飞机稳定性和操纵稳定性的好坏，完全取决于飞机的气动特性和结构参数（如重量大小、转动惯量等）。因此，我们只有从研究作用在飞机上的外力下手，建立飞机的运动方程式，才能对稳定性和操纵性问题做出定量分析。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目36第五节第五节 纵向气动力和气动力矩纵向气动力和气动力矩l一、升力一、升力l（一）机翼的几何形状和几何参数1、翼型：即机翼翼剖面形状。表示翼型主要几何特征的参数有：l翼弦长 翼型前缘点至后缘点的距离；l相对厚度 最大厚度；l相对弯度 中弧线最高点至翼弦线距离航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目37第五节第五节 纵向气动力和气动力矩纵向气动力和气动力矩2、机翼的平面形状：表示机翼平面形状特征的主要参数有：l展弦比 b机翼展长，机翼面积l梯形比 机翼弦长，翼尖弦长l前缘后掠角 l 1/4弦线点后掠角航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目38第五节第五节 纵向气动力和气动力矩纵向气动力和气动力矩3、平均空气动力弦长：l式中：表示沿展向坐标 处的弦长。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目39飞机的动力学描述飞机的动力学描述航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目40第五节第五节 纵向气动力和气动力矩纵向气动力和气动力矩（二）机翼的升力1、亚音速机翼产生升力的原理：气流流过机翼表面，受机翼形状影响：机翼上表面：流管变细、流速变快、压强减小机翼下表面：流管变粗、流速变慢、压强增大形成压力差，产生升力连续方程伯努力方程航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目41第五节第五节 纵向气动力和气动力矩纵向气动力和气动力矩航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目42第五节第五节 纵向气动力和气动力矩纵向气动力和气动力矩作用在翼面上的压力用压力系数表示：上表面：由于压强减小，值为负，表示该点压强小于远方气流的压强，称为吸力；下表面：由于压强增大，值为正，表示该点压强大于远方气流的压强，称为压力。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目43第五节第五节 纵向气动力和气动力矩纵向气动力和气动力矩2、迎角对机翼升力的影响：l随着飞机迎角的增大，会使上表面的曲度进一步增大，流速进一步增快，压力进一步减小；相反，下表面的曲度进一步减小，流速进一步减小，压力进一步增大，于是上下表面压力差也增大，升力也就增大。l升力 、升力系数 及与迎角 的变化关系：航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目44第五节第五节 纵向气动力和气动力矩纵向气动力和气动力矩l1）在小迎角范围内：迎角与升力（升力系数）成正比关系，常数，=（）；l2）迎角过大，升力减小；l3）迎角为零时，升力大于零；升力为零时，迎角小于零。0航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目45第五节第五节 纵向气动力和气动力矩纵向气动力和气动力矩（三）机身的升力l机身一般接近于圆柱体，理论和实验都表面这类形状在迎角不大的情况下是没有升力的。只有大迎角时，才有些升力。机身升力为：航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目46第五节第五节 纵向气动力和气动力矩纵向气动力和气动力矩（四）平尾的升力1、下洗影响2、平尾的实际迎角航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目47第五节第五节 纵向气动力和气动力矩纵向气动力和气动力矩3、平尾的升力（五）整个飞机的升力飞机的升力为各部分升力之和：航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目48第五节第五节 纵向气动力和气动力矩纵向气动力和气动力矩用无因次的升力系数表示：航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目49第五节第五节 纵向气动力和气动力矩纵向气动力和气动力矩二、阻力二、阻力l气动力沿平行于气流方向的分力 零升阻力：与升力无关 升致阻力：由于升力而引起的阻力 零升阻力：分为摩擦阻力、压差阻力和零升波阻。升致阻力：分为诱导阻力和升致波阻。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目50（一）零升阻力（一）零升阻力l1、附面层与摩擦阻力及压差阻力l空气是有粘性的。气流沿物体表面流动时，紧贴物面处的流速 为零，且沿物面的法向逐渐增大。从 到 为自由流速的99%之间的流层（有较大速度梯度的空气层）定义为附面层。l附面层很薄，例如流过机翼表面1m处的附面层厚度只有78mm，2m处的厚度有十几毫米。l附面层有两种类型，一种是气流各层之间互不混杂，好像一层在另一层上滑动，称为层流附面层。另一种是附面层内各层之间有毫无次序的流体微团渗合流动，致使各层流体乱动起来，称为紊流附面层。紊流附面层的摩擦阻力大于层流附面层。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目51l摩擦阻力：附面层内由于大气粘性而生产的阻力。l压差阻力：机体部分前后压力差形成的阻力。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目52l2、零升波阻l飞行器作超音速飞行时，机身头部、机翼和尾翼的前缘都会出现激波。气流经激波突跃后压力升高，升高的压力阻止飞机前进，故称为波阻。升力为零时这种波阻也存在，称为零升波阻。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目53（二）升致阻力（二）升致阻力 l由于存在升力而增加的阻力统称为升致阻力。亚音速飞行时，升致阻力主要是诱导阻力。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目54（三）整个飞行器的阻力、升阻极曲线（三）整个飞行器的阻力、升阻极曲线l综上所述，飞机的阻力系数分为两部分，可写为：式中：零升阻力系数；升致阻力系数。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目55三、纵向力矩（俯仰力矩）三、纵向力矩（俯仰力矩）l纵向力矩是指作用于飞机的外力产生的绕机体轴 的力矩。包括气动力矩和发动机推力向量因不通过飞机重心而产生的力矩，亦称俯仰力矩。l发动机推力产生的俯仰力矩：l 航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目56（一）定常直线飞行的俯仰力矩（一）定常直线飞行的俯仰力矩1、机翼产生的俯仰力矩（1）二维翼的气动力矩、对机翼前缘点取矩式中：对前缘点的力矩导数（注脚“0”表示对前缘点）。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目57结论：1）、当 时（），力矩系数用 表示，称为零升力矩系数。为负值。2）、增加，更负。3）、在 的范围内，与 亦呈线性关系。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目58、对焦点取矩、对焦点取矩l利用 曲线和 曲线都有线性段的特点，可找出另一归算点。当 变化时，该点只有 变而力矩大小不变。l将作用于翼型前缘点的升力和力矩在翼弦线上某点F进行归算。F点到前缘点的 距离是 。航空自动化学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫精准扶贫”项目项目l对F点的