飞机坐标系定义(修改版).doc

绪1 飞机坐标系定义 引 言 为了描述飞机的运动状态，必须选择适当的坐标系。例如，飞机相对于地面的位置，就必须采用地面坐标系；飞机的转动用机体坐标系表示；飞机的轨迹运动可采用速度坐标系表示。 在后面的章节中，还将涉及到几种坐标系相互间的转换。 首先介绍几种国家标准坐标系。 下面定义的坐标轴系均为三维正交轴系，且遵守右手法则。轴指向前，轴指向右，轴指向下。 1、 地面惯性坐标系 它是相对于地球表面不动的一种坐标系，原点取自地面上的某一点（如飞机在地面上的起飞点，或进入空战时的初始位置），轴位于水平面内，指向某一固定方向（如飞机的航线，或空战开始时截击机到目标的视线方向等），轴垂直于地平面向下，轴则由右手定则来确定。 2、机体坐标系 这是固定在飞机机体上的一个坐标系，原点取在飞机的重心，轴与飞机纵轴一致，指向飞机前方。轴垂直于飞机对称面并指向右方。轴在飞机对称面内并且垂直于纵轴，指向下方。 3、气流坐标系（速度坐标系） 原点固联在飞机的重心上， 轴指向飞机相对于空气的速度矢量的方向，轴位于飞机对称面内，且垂直于轴，指向下方。轴垂直与和轴指向右方。 由于飞机速度方向与气流坐标系轴方向相同，所以，气流坐标系又称为速度坐标系，又叫做速度轴系。 4、飞机的气动角 机体坐标系与气流坐标系之间的角度就是飞机运动的气动角，即迎角和侧滑角，见图1－1。 迎角：飞机速度向量V在飞机对称面上的投影与机体轴OX的夹角，以V 的投影在机体轴OX之下为正。 侧滑角： 飞机速度向量V与飞机对称面的夹角，以V处于对称面之右为正。 图1－1 机体轴系与气流轴系的夹角 5．飞机的姿态角 机体坐标系与地面惯性坐标系之间的夹角就是飞机的姿态角，又称欧拉角： 俯仰角：机体轴与地平面（水平面）之间的夹角，飞机抬头为正。 偏航角（方位角）：机体轴在水平面上的投影与地轴之间的夹角，以机头右偏为正。 滚转角（倾斜角）：飞机对称面绕机体轴转过的角度，右滚为正。 图1－2 机体坐标系与地面坐标系的夹角 6. 飞机的航迹角 气流坐标系与地面惯性坐标系之间的夹角即为飞机的航迹角，其定义如下： 航迹倾斜角 飞行速度矢量与地平面间的夹角，以飞机向上飞时为正； 航迹方位角 飞行速度矢量在地平面上的投影与间的夹角，以速度在地平面的投影在之右时为正； 航迹滚转角 速度轴与包含速度轴的铅垂面间的夹角，以飞机右倾斜为正。 图1－3 气流坐标系与地面惯性坐标系 目标视线坐标系（瞄准线坐标系） 原点取为飞机重心，轴与飞机至目标的视线重合，并指向目标。轴在铅垂平面内并垂直于轴指向下。轴由右手定则确定。 视线轴系与地面惯性坐标系之间的角度有两个。 视线俯仰角,它是视线与水平面之间的夹角，视线向下为正。 视线方位角，它是视线在水平面上的投影与轴之间的夹角，以视线右偏为正。 两坐标系之间角度关系见下图。 图1－4 视线坐标系与地面坐标系之间的夹角 小 结 综上所述，这四种坐标系之间的角度及线坐标转换关系正如图1－5所示。 图1－5 各坐标系之间的相互关系 绪2 飞机的操纵结构 飞机的运动用升降舵（elevator）、方向舵（rudder）、副翼（aileron） 及油门来控制。 升降舵偏转角，规定升降舵后缘下偏为正。 的正向偏转产生的俯仰力矩M为负值，即低头力矩。 方向舵偏转角，规定方向舵后缘向左偏转为正。正向偏转产生的偏航力矩N为负值。 副翼偏转角，规定右副翼后缘下偏（左副翼随同上偏）为正。正向偏转产生的滚转力矩L为负值。 5