飞行动力学--飞机的稳定性和操作性PDF电子书下载

符号表 1

绪论 7

第一章 飞机的一般运动方程 9

1-1 坐标轴系和飞机的运动参数 9

一、常用坐标轴系 9

二、飞机运动参数的定义 12

三、各坐标轴系之间的关系和转换 14

1-2 飞机的动力学方程 21

一、主要简化假定 21

二、对动坐标轴系写出的刚体动力学方程 22

1-3 飞机的运动学方程 26

1-4 方程组的讨论 28

一、方程的封闭情况 28

二、飞行力学的几类主要问题及方程的应用 29

1-5 运动方程的线化和简化--小扰动方程 31

一、小扰动法和方程的线化 31

二、小扰动方程分离为纵向和横侧两组的条件 33

三、线化的飞机小扰动运动方程组 34

1-6 小扰动方程的无因次形式 44

一、无因次表 44

二、纵向小扰动方程的无因次形式 46

三、横侧小扰动方程的无因次形式 49

1-7 小扰动方程的矩阵形式 49

一、纵向小扰动方程的矩阵形式 50

二、横侧小扰动方程的矩阵形式 51

1-8 操纵系统的运动方程 52

一、方程的基本形式 53

二、方程的线化形式 58

第二章 纵向气动特性及对称飞行的平衡、静稳定性和静操纵 61

2-1 引言 61

2-2 对称定直飞行时飞机的纵向力和力矩特性 63

一、机翼的纵向气动力及力矩特性 64

二、机翼机身组合体的纵向气动力及力矩特性 67

三、组合情况下平尾的纵向气动力及力矩特性 70

四、动力系统产生的纵向力及力矩特性 72

五、全机的纵向力及力矩特性 76

2-3 对称定直飞行的平衡 77

一、平衡所需的操纵面偏角及驾驶杆位移 77

二、平衡所需的纵向操纵力 84

2-4 纵向气动导数 90

一、对V的导数 90

二、对α的导数 92

三、对ωz的导数 96

四、对α的导数 99

五、对δz(或φpw)的导数 101

六、对δp的导数 103

七、对H的导数 105

2-5 飞机的纵向静操纵和静稳定性 107

一、定直飞行的舵偏角(或杆拉移)静操纵特性、握杆中性点 107

二、定直飞行时的杆力静操纵特性、松杆中性点 113

三、定常拉升时的舵偏角(或杆位移)静操纵特性、握杆机动点 122

四、定常拉升时的杆力静操纵特性、松杆机动点 126

五、助力操纵系统简介 129

六、弹簧、配重对杆力静操纵特性的影响 131

2-6 构形变化及气动参数对飞机平衡、静稳定及静操纵特性的影响 133

一、飞机构形变化的影响 133

二、Mα的数变化的影响 138

三、大迎角飞行和地面效应的影响 143

2-7 飞机的质心变动范围 144

第三章 横侧气动特性及非对称飞行的平衡、静稳定性和静操纵 148

3-1 引言 148

一、对β的导数 149

3-2 横侧气动导数 149

二、横侧静稳定性--上反效应和风标静稳定性 162

三、对ωx的导数 164

四、对ωy的导数 170

五、反δx及δy的导数 175

六、影响横侧气动力和力矩特性的各种因素 178

3-3 定直侧滑运动，正常盘旋及稳定滚转的平衡和静操纵 185

一、定常直线侧滑飞行的横侧平衡和静操纵 185

二、正常盘旋及稳定滚转的平衡和静操纵 193

3-4 横侧静操纵力和位移 197

一、副翼和方向舵静操纵力及操纵机构位移的一般表达式 198

二、副翼及方向舵的铰链力矩及铰链力矩导数 199

三、定直侧滑飞行的横侧操纵力 202

四、正常盘旋及稳定滚转时的附加操纵力 205

五、操纵面松浮时的气动导数 209

六、横侧操纵力与横侧松浮气动导数的关系及静操纵力指标 212

第四章 定常飞行的稳定性 215

4-1 运动稳定性 215

一、动稳定性的概念 215

二、扰动运动的模态 218

4-2 稳定性判据 220

一、罗斯判据 221

二、霍尔维茨判据 225

4-3 纵向小扰动方程的拉氏变换形式和方程的一般求解过程 226

一、纵向小扰动方程的拉氏变换形式 227

二、纵向小扰动方程的一般求解过程 229

4-4 纵向小扰动运动的两种典型模态及其物理成因 235

一、典型示例 235

二、两种典型运动模态及其物理成因 240

4-5 纵向扰动运动的简化求解方法 243

一、特征根的近似估算 243

二、短周期模态的简化分析方法 245

三、长周期模态的简化分析方法 249

4-6 飞行条件和气动参数对纵向动稳定性的影响 253

一、飞行速度的影响 253

二、飞行高度的影响 255

三、飞行航迹角的影响 256

四、静裕度的影响 257

4-7 松杆纵向动稳定性简介 261

4-8 横侧小扰动方程的拉氏变换形式和方程的求解过程 264

一、横侧小扰动方程的拉氏变换形式 265

二、横侧小扰动方程的一般求解过程 265

一、典型示例 273

4-9 横侧扰动运动的典型模态及其物理成因 273

二、三种典型运动模态及其物理成因 275

4-10 横侧振动运动的简化求解方法 280

一、滚转收敛模态的简化分析 280

二、螺旋模态的简化分析 282

三、荷兰滚模态的简化分析 282

4-11 飞行条件和气动参数对横侧动稳定性的影响 284

一、飞行速度的影响 284

二、飞行高度的影响 288

三、航迹角的影响 290

四、气动参数的影响和稳定边界的简略分析 293

4-12 纵横向交感运动简介 295

一、急滚惯性交感运动及其数值解 295

二、急滚交感运动的绒化求解方法--定常解 302

三、尾旋运动简介 307

4-13 飞机结构弹性变形对稳定性和操纵性的影响简介 311

4-14 有关动稳定性的品质要求 314

一、飞行品质要求简介 314

二、纵向稳定性品质指标 315

三、横侧稳定性品质指标 317

5-1 引言 320

第五章 飞行的操纵运动(开环) 320

5-2 飞机的纵向操纵运动 324

一、飞机纵向运动的传递函数 324

二、升降舵阶跃型输入时飞机的反应 330

三、升降舵谐波型输入时飞机的反应--频率特性 336

四、飞行条件和气动参数对纵向操纵特性的影响 339

5-3 飞机的横侧操纵运动 345

一、飞机横侧运动的传递函数 345

二、副翼阶跃型输入时飞机的反应 349

三、副翼谐波型输入时飞机的反应--横侧频率特性 355

四、飞行条件对副翼操纵反应特性的影响 356

五、滚转机动飞行中方向舵的协调操纵 359

5-4 飞机动态操纵品质指标简介 362

一、纵向动态操纵品质指标 363

二、横侧动态操纵品质指标 365

第六章 飞机的操纵运动(闭环) 368

6-1 引言 368

6-2 闭环操纵运动的一般原理 371

一、单通道、单回路闭环操纵运动分析 372

二、单通道、多回路系统的变换 378

三、双通道、多回路系统的闭环传递函数 380

一、沉浮运动的控制 384

6-3 纵向闭环操纵运动分析 384

二、短周期模态特性和操纵性的改善 390

三、高度和下滑航迹控制 394

四、通过减小纵向静裕度来改善飞机的性能 398

五、关于操纵(控制)系统动力学特性的影响 403

6-4 横侧闭环操纵运动分析 405

一、飞机倾斜姿态的控制 405

二、改善高空飞行时飞机横向操纵特性 408

三、通过方向舵通道的闭环操纵来改善飞机的横侧模态特性 410

附录Ⅰ 在动坐标系中质点的速度和加速度 416

附录Ⅱ 不同体轴系间的气动导数及惯矩的换算 422

附录Ⅲ 拉普拉斯变换 427

Ⅲ-1 定义 427

Ⅲ-2 基本性质 431

一、线性 431

二、平移定理 431

三、微分法则 432

四、积分法则 432

五、极值定理 433

Ⅲ-3 拉氏变换在解微分方程中的应用 434

Ⅲ-4 反变换法 438