北航飞行力学与飞行控制

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飞行力学理论及应用

大作业

院（系） 自动化科学与电气工程学院 专 业

控制科学与工程 朱付涛 BY1403158

学生姓名 李琛 SY1403520

左京兴 BY1303165

2014年1月4日

飞行力学理论大作业

大作业分工情况：

李琛：飞机运动方程建模 左京兴：小扰动线性化

朱付涛：求解飞机时域响应和附录

第一部分 飞机运动建模

在平面地球假设下，飞机飞行在平面大地上空，不考虑地球曲率和地球自转。 首先列出气动力和气动力矩方程：

?X?qSCx??Y?qSCy ??Z?qSCz?L?qSblC??M?qScmC?N?qSbCn?

其中，X,Y,Z为气动力在飞机机体系的分量，坐标系选为美式坐标系。L,M,N为飞机气动力矩在机体上的分量。q为动压，S为飞机的机翼面积，b为翼展，c为平均气动弦长。

1.1 飞机质心动力学方程

???MrM??2?MrM???M?MrM?和式(5.4.9)f?maC出发，由式(5.1.7)aM?aoM?rM推导飞机的质心动力学方

程。本文推导了两种情况下的质心动力学方程：风轴系中的质心动力学方程和体轴系中的质心动力学方程。

(1) 风轴系中的质心动力学方程

式（5.4.9）在风轴系中写

1、飞机平尾（升降舵）、方向舵和副翼的偏转，分别由飞机的俯仰（升降）、方向（航向）和滚转（副翼）三个操作系统进行控制。

2、阻尼器：是有传感器、校正网络、放大器、舵机和飞机机体组成的反馈系统。

3、空气的状态参数与状态方程：温度T、密度ρ、压强p p=ρRT

22、飞机运动参数传感器1、姿态角传感器2、航向角传感器3、角速度传感器4、过载传感器

23、大气数据传感器：动压传感器、静压传感器、总压传感器、空速传感器、气压高度及高度差传感器、迎角与侧滑角传感器等

24、航面运动传感器：用于测量平尾、副翼、方向舵、襟翼、前翼等偏R=287.053J/(kg?K)

4、伯努利方程 p+1/2ρV2=p。 马赫数M=V/a V气流速度 a当地声速 5、微弱扰动的传播1、亚声速（Va）

6、激波：堆积气流与为扰动气流的分界线称为激波

7、临界马赫数Mcr =0.8 上临界马赫数M’cr=1.36 低速飞行M<0.5，亚音速0.55

8、偏航角ψ：飞机纵轴在水平面内的投影与应飞航线的夹角

9、俯仰角Θ：飞机纵轴与水平面的夹角

10、倾斜角γ：飞机竖轴与铅垂平面的夹角

11、航迹倾斜角：飞机速度矢量V水平面间的夹角，V向上时Θ为正 12、航迹偏转角ψs

飞行作风培养与飞行安全的研究

摘要：随着我国经济的提高．民航事业也得到迅猛的发展。飞行安全直接关系着众多人民的生命安全，也是民航事业运行和发展的基本前提，有着至关重要的作用。安全是飞行员永恒的生命线，飞行安全对飞行员，对客户，对整个社会都有着巨大的影响，文章从作风方面阐述如何提高飞行安全性。另外本文以我国雷暴天气为例，介绍了雷暴天气对飞行安全的影响，为了避免雷暴对飞行所产生的影响，我们应该深入了解雷暴，保证飞行安全。

关键字：飞行作风；飞行安全；培养；研究

Abstract: with the improvement of China's economy, the civil aviation industry has also been rapid development. Flight safety is directly related to the lives and safety of many people, but also the basic premise of the operation and development of the civil aviation industry, has a vital role. Safet

航空气象学习题集 （第一部分）

1．在对流层中，下列各组气体中对大气温度变化影响最大的是 A．氮气和臭氧 B．水汽和二氧化碳 C．二氧化碳和氧气

2．对流层大气热量的来源主要是 A．空气吸收地面热辐射 B．空气吸收太阳辐射

C．臭氧吸收太阳光中的紫外线

3．平均而言，在对流层中每上升100米，大气温度的变化是 A．下降0．65\ B．下降1℃

C．上升0．4—0．7℃

4．平流层对航空活动有利的方面是 A．气流平稳，无恶劣天气发动机推力增大 B．气温低，飞机载重量增加飞行真空速增大 C．气流平稳，能见度好，空气阻力小

5．每一种天气变化的物理过程都伴随着或起因于 A．气压的变化 B．热量的传递或交换

C．水汽的相变

6．在海拔200米处气温是6℃，气温直减率等于标准大气气温递减率那么结冰层的高度大约在 A．平均海平面高度800米 B．平均海平面高度900米 C．平均海拔平面高度1100米

7．如果在400米MSI高度上空气的温度为8℃．气温直减率等于标准大气的直减率，那么结冰层的高度大约是多少 A．1500米MSI。 B．1200米MSL．

飞行作风培养与飞行安全的研究

摘要：随着我国经济的提高．民航事业也得到迅猛的发展。飞行安全直接关系着众多人民的生命安全，也是民航事业运行和发展的基本前提，有着至关重要的作用。安全是飞行员永恒的生命线，飞行安全对飞行员，对客户，对整个社会都有着巨大的影响，文章从作风方面阐述如何提高飞行安全性。另外本文以我国雷暴天气为例，介绍了雷暴天气对飞行安全的影响，为了避免雷暴对飞行所产生的影响，我们应该深入了解雷暴，保证飞行安全。

关键字：飞行作风；飞行安全；培养；研究

Abstract: with the improvement of China's economy, the civil aviation industry has also been rapid development. Flight safety is directly related to the lives and safety of many people, but also the basic premise of the operation and development of the civil aviation industry, has a vital role. Safet

第二节 飞行原理和飞行性能

12001

在迎角不变条件下，飞行速度增大一倍则升力：

（B）增大2倍

（A）增大l倍 12002

（C）增大4倍 （D）不变

在迎角不变条件下，飞行速度增大一倍则阻力：

（B）增大2倍 （D）不变

（A）增大l倍 12003

（C）增大

随着飞行高度的增加，保持平飞所需的迎角与真空速的关系为：

（A）均不变 （B）给定迎角下的真空速增大 （C）给定迎角下的真空速减小 （D）两者均减小 12004

影响失速速度的因素有：

（A）重量、过载、功率 （B）过载、迎角和功率 （C）迎角、重量和空气密度 （D）迎角、重量、飞机构形 12005

在小于V有利的飞行速度范围内，平飞速度减小将引起飞机阻力：

（A）增加，因为诱导阻力增大 （B）增大，因为摩擦阻力增大 （C）减小，因为诱导阻力减小 （D）减小，因为压差阻力减小 12006

保持一定速度平飞，随着重量增加飞机：

（A）摩擦阻力增大 （B）诱导阻力增大 （C）诱导阻力减小

涡轮发动机飞机

第六章 自动飞行控制系统 AFCS

自动飞行控制系统的组成和基本功能 自动驾驶仪（AP） 飞行指引（FD） 偏航阻尼系统（YDS） 俯仰配平系统（Auto Trim） 自动油门系统（ATS）

6.1自动飞行控制系统AFCS的组成和基本功能

系统的功用——自动飞行控制系统可在除起飞的飞机的整个飞行阶段中使用：离场、爬升、巡航、下降和进近着陆。

6.1.1 自动飞行控制系统AFCS由下列分系统组成：

自动驾驶仪(A/P)—既可用于控制飞行轨迹，也可用于控制飞行速度减轻飞行员

的工作负担，还可实现飞机的自动着陆。

飞行指引仪(F/D) 在PFD或EADI上显示计算机提供的自动飞行的指令使飞行

员按照飞行指引杆的指引 驾驶飞机，或监控飞机的姿态。

自动配平系统 自动调节飞机的水平安定门，改善飞机的俯仰稳定性 偏航阻尼系统（Y/D） 改善飞机整个飞行阶段的动态稳定性

自动油门系统（ATS） 自动调节发动机输出功率，实现最佳飞行，并减轻飞行

员的负担。

偏航阻尼系统与自动配平系统合称为增稳系统。

飞行管理系统FMS

在现代飞机上，利用飞行管理系统 FMS，可完成对飞机的全自动导航； 提 供从起飞到进近着陆的最优侧向飞行

第三章 - 飞行空气动力学

飞行空气动力学介绍作用于飞机上的力的相互关系和由相关力产生的效应。

作用于飞机的力

至少在某些方面，飞行中飞行员做的多好取决于计划和对动力使用的协调以及为改变推力，阻力，升力和重力的飞行控制能力。飞行员必须控制的是这些力之间的平衡。对这些力和控制他们的方法的理解越好，飞行员执行时的技能就更好。 下面定义和平直飞行(未加速的飞行)相关的力。

推力是由发动机或者螺旋桨产生的向前力量。它和阻力相反。作为一个通用规则，纵轴上的力是成对作用的。然而在后面的解释中也不总是这样的情况。 阻力是向后的阻力，由机翼和机身以及其他突出的部分对气流的破坏而产生。阻力和推力相反，和气流相对机身的方向并行。

重力由机身自己的负荷，乘客，燃油，以及货物或者行礼组成。由于地球引力导致重量向下压飞机。和升力相反，它垂直向下地作用于飞机的重心位置。 升力和向下的重力相反，它由作用于机翼的气流动力学效果产生。它垂直向上的作用于机翼的升力中心。

在稳定的飞行中，这些相反作用的力的总和等于零。在稳定直飞中没有不平衡的力(牛顿第三定律)。无论水平飞行还是爬升或者下降这都是对的。也不等于说四个力总是相等的。这仅仅是说成对的反作用力大小相等，因此各

1. 在管理的引导方式，旋转但不拔出选择旋钮，航向/航迹(HDG/TRK)和垂直速度/飞行航迹角 (V/S /FPA)窗数字保持多少秒后，虚线重新出现？ （ B ) A. 10秒 B. 45秒 C. 60秒

2. 在管理的引导方式，旋转但不拔出选择旋钮，速度/马赫(SPD/MACH)窗数字保持多少秒后，虚线重新出现？ （ A ) A. 10秒 B. 45秒 C. 60秒

3. 在管理的引导方式，旋转但不拔出选择旋钮，高度窗数字保持多少秒后，虚线重新出现？ （ C ) A. 10秒 B. 45秒 C. 不适用

4. 低能量警告（SPEED）提醒飞行员飞机能量已经低于临界值，必须增大推力以通过俯仰控制恢复正的飞机飞行轨迹角，它在什么时候可用？ ( C ) A. 正常法则，形态2、3 和全时可用 B. 在无线电高度100英尺到2000英尺之间 C. 以上都对

5. 关于能量圈（一个绿色的弧），指示以飞机位置为圆心指向当前的航迹线。以下说法正确的是： （ C )

A. 在下降阶段选择 HDG 或 TRK方式后，显示在 ND 上

B.

微软模拟飞行涉及的知识面广,网上有许多高手写的经验帖子。但对于初学者来说,一下子接受太多有难度,本文对相关知识做了精简,目的是让初学者尽快了解、掌握必备的飞行知识和游戏键盘操作技巧。标题炫了点,主要是为让初学者容易搜索到。

课程 4: 低速飞行

—by Rod Machado

低速飞行的练习穆族要素，主要是为了让你预备好飞行中最重要的一件事：降落。毕竟，你不可能以巡航速度降落在地面，因为飞机可不是设计来在地面上“飙机”用的。一般来说，降落时的速度愈慢，愈容易在跑道上控制飞机。

另外，飞机也不能飞得太慢，否则就会停止飞行而坠落（这就是失速）。这也是为什么我希望你能够习惯一下低速飞行，来知道哪里潜藏着危险。而且，你以 后一定会发现到，有时候我们不得不尾随在一架低速飞行的飞机后方，所以你必须了解如何调整空速，才不会撞上你前方那架飞机的尾巴。这还只是我们练习低速飞 行的部分理由呢，总之这是一项重要的飞行技术。

让我们先从讨论机翼如何产生升力开始吧。

机翼及其组成

机翼的定义：机翼有一些个别部分组成。包括机翼上曲面、机翼下曲面、机翼前缘、机翼后缘、与弦线。如图4－1所示。

图 4-1 机翼的五大组成。

从图中你会留意到一件事：机翼上曲面（“曲”代表弧度）似乎比机翼下曲面