航空航天飞行器动力学建模与仿真PDF电子书下载

术语 1

缩略词表 1

第1章 概述 1

1.1虚拟工程 1

1.2飞行动力学建模 4

1.3航空航天飞行器仿真 7

参考文献 12

第1部分 飞行动力学建模 15

第2章 建模中的数学概念 15

2.1经典力学 15

2.1.1经典力学原理 15

2.1.2经典力学公理 16

2.1.3物质无差异性公理 17

2.1.4物质建模模块 18

2.1.5符号 19

2.2张量元素 21

2.2.1坐标系 21

2.2.2笛卡儿张量 24

2.2.3张量代数 27

2.2.4点积 27

2.2.5矢量积 28

2.2.6并矢积 31

2.3几何建模 32

2.3.1点的位移 33

2.3.2直线 33

2.3.3平面 34

2.3.4法线式平面 36

2.3.5平面投影张量 37

2.3.6映象张量 38

2.4小结 39

参考文献 40

习题 40

第3章 参考系和坐标系 45

3.1参考系 45

3.1.1参考系定位 45

3.1.2参考系 46

3.2坐标系 50

3.2.1坐标转换矩阵 51

3.2.2坐标系及其变换 56

参考文献 67

习题 67

第4章 平动与转动运动学 70

4.1旋转张量 70

4.1.1旋转张量的性能 70

4.1.2特殊旋转 73

4.1.3旋转轴与旋转角 77

4.1.4小旋转 80

4.2时间变化运动学 82

4.2.1转动时间导数 83

4.2.2线性速度与加速度 85

4.2.3角速度 86

4.2.4欧拉变换 88

4.3姿态确定 93

4.3.1旋转张量微分方程 94

4.3.2欧拉角微分方程 95

4.3.3四元数微分方程 97

参考文献 103

习题 103

第5章 平动动力学 111

5.1动量 111

5.2牛顿动力学 113

5.2.1牛顿第二定律 114

5.3变换 120

5.3.1科里奥利（Coriolis）变换 120

5.3.2格鲁宾（Grubin）变换 122

5.4仿真实现 123

5.4.1三自由度仿真 124

5.4.2五自由度仿真 125

5.4.3六自由度仿真 126

参考文献 128

习题 129

第6章 姿态动力学 132

6.1惯量张量 133

6.1.1惯量矩张量的定义 133

6.1.2位移定理 134

6.1.3惯量椭球 136

6.2角动量 138

6.2.1角动量的定义 138

6.2.2刚体的角动量 139

6.2.3物体各组成部分的角动量 140

6.3欧拉定律 144

6.3.1两种途径 144

6.3.2自由飞行 146

6.3.3陀螺 151

6.3.4多体 152

6.4陀螺动力学 157

6.4.1进动和章动模式 158

6.4.2动能 160

6.4.3运动积分 162

6.5小结 165

参考文献 166

习题 166

第7章 扰动方程 174

7.1扰动法 174

7.2平动和转动方程 176

7.2.1稳定基准飞行 178

7.2.2非定常基准飞行 179

7.3气动力和力矩 181

7.3.1飞行器和导弹等对称体的气动力 182

7.4稳定飞行的扰动方程 189

7.4.1滚转传递函数 190

7.4.2俯仰动力学方程 191

7.4.3航迹角状态方程 193

7.5非定常飞行的扰动方程 194

7.5.1飞机在铅垂面内的机动 194

7.5.2敏捷导弹的扰动方程 200

参考文献 206

习题 206

第2部分 航空航天飞行器的仿真 211

第8章 三自由度仿真 211

8.1运动方程式 212

8.1.1笛卡儿方程 212

8.1.2极坐标方程 213

8.2分系统模型 215

8.2.1大气 215

8.2.2地球引力 216

8.2.3阻力极曲线 218

8.2.4推力 221

8.3仿真 224

8.3.1 GHAME3 ：高超声速航空航天飞行器的仿真 224

8.3.2火箭3：三级火箭仿真 230

参考文献 231

习题 232

第9章 五自由度仿真 234

9.1准五自由度运动方程 235

9.1.1准五自由度方程的推导 236

9.1.2坐标转换矩阵和角速率 236

9.1.3多运动学 239

9.1.4基于圆形旋转地球的运动方程 240

9.1.5基于扁平地球的运动方程 240

9.2子系统模型 243

9.2.1配平空气动力学 244

9.2.2推进力 247

9.2.3自动控制装置 248

9.2.4制导 256

9.2.5传感器 263

9.3仿真 276

9.3.1 AIM5空中拦截导弹 277

9.3.2 SRAAM5——短程空空导弹 286

9.3.3 CRUISE5——巡航导弹 288

参考文献 295

习题 296

第10章 六自由度仿真 299

10.1六自由度运动方程 300

10.1.1扁平地球运动方程 300

10.1.2椭球形地球 314

10.2子系统建模 326

10.2.1空气动力学 327

10.2.2自动驾驶仪 335

10.2.3作动器 345

10.2.4惯性导航系统 350

10.2.5导航 360

10.2.6红外导引头 367

10.3蒙特卡罗法分析 374

10.3.1精度分析 375

10.3.2风 381

10.3.3湍流 382

10.3.4应用 385

10.4仿真 388

10.4.1“猎鹰”6飞机 388

10.4.2 GHAME6 389

10.4.3 SRAAM6 390

参考文献 393

习题 395

第11章 实时应用 399

11.1飞行模拟器 399

11.1.1工作站模拟器 401

11.1.2驾驶舱模拟器 402

11.1.3战斗模拟器的导弹集成 404

11.2硬件回路（HIL）仿真设备 413

11.3模拟对抗赛 414

11.3.1构建模拟对抗赛 415

11.3.2进行一场模拟对抗赛 417

11.3.3评定一个模拟对抗赛 418

11.3.4结束语 419

参考文献 419

附录A矩阵 420

附录B CADAC_ FTN入门 424

附录C C++++中的航空航天模拟 434

附录D飞行动力学张量基础 441

附录E CADAC++++软件架构 453