常用坐标系(学时)课件.pptVIP

飞机的运动参数和常用坐标系及飞机的操纵机构1.常用坐标系（5种）2.飞机的运动参数定义3.常用坐标系之间的变换4.欧美系和苏式坐标系的区别和联系5.常规飞机的操纵机构和操纵舵面极性

v刚体飞行器的空间运动可以分为两部分：质心运动和绕质心的转动。描述任意时刻的空间运动需要六个自由度：三个质心运动和三个角运动。v作用在飞机上的重力、推力和气动力及其相应的力矩产生原因各不相同，选择合适的坐标系来方便的描述飞机的空间运动状态是非常重要的。在一般情况下，由于飞机均在大气层内飞行，其飞行高度有限，为了简化所研究问题的复杂性，有必要进行下列合理假设：①忽略地球曲率，即采用所谓的“平板地球假设”；②认为地面坐标系为惯性坐标系。

一、常用坐标系（欧美系）1.地面坐标系地面任意点，水平面任意方向，垂直地面指向地心，水平面（地平面），符合右手规则。地面坐标系常用于指示飞机的方位，近距离导航和航迹控制

2.机体坐标系v飞机质心位置，取飞机设计轴指向机头方向，处在飞机对称面垂直指向下方，垂直面指向飞机右侧，符合右手规则。机体坐标系常用来描述飞机的气动力矩和绕质心的转动

偏转俯仰滚转

3.气流坐标系，也称速度坐标系飞机质心位置，取气流速度方向处在飞机对称面垂直指向下方，垂直面指向飞机右侧，符合右手规则。速度坐标系常用来描述飞机的气动力若无侧滑，则气流系横轴和机体系横轴一致

4.稳定坐标轴系(Stabilitycoordinateframe)S-------sOxyz①原点O取在飞机质心处，坐标系与飞机固连sss②x轴与气流速度V在飞机对称平面内的投影重合一致s③z轴在飞机对称平面与x轴垂直并指向机腹下方,与气ss流系Z一致④y轴与机体轴y重合一致wsb稳定坐标轴系和机体轴差一个迎角，机体系绕Oy轴向下转一个迎角得稳定系，稳定系再绕立轴向右转一个侧滑角即得气流系

5.航迹坐标轴系①原点O取在飞机质心处，坐标系与飞机固连②x轴与航迹飞行速度V重合一致kk③z轴在位于包含飞行速度V在内的铅kk垂面内，与x轴垂直并指向下方k④y轴垂直于Oxz平面并按右手定则确k定kk航迹飞行速度，飞机相对于地面的飞行速度，其水平分量即为地速在无风时，航迹系Ox轴和气流坐标系相同，航迹系绕Ox轴转动一个航迹滚转角得到气流系，地面系绕OZ轴转一个航迹方位角，在绕Oy轴转一个航迹倾斜角得航迹系

飞机的运动参数v1.姿态角（Euler角）飞机的姿态角是由机体坐标系和地面坐标系之间的关系确定的v①俯仰角—机体轴与地平面平面的夹角，时与轴方向一致，俯仰角抬头为正；v②偏航角—机体轴在地平面平面的投影与轴的夹角，与轴方向一致，垂直于地平面,右偏航为正；v③滚转角—轴与包含轴的垂直平面的夹角，与轴方向一致，右滚转为正。

欧拉角(姿态角)

航迹角v航迹角是由航迹坐标系于地面坐标系之间的关系确定的。v①航迹倾斜角—航迹速度矢量与地平面之间的夹角；v在地平面内指向含V的铅垂面右k侧，沿航迹系的oy轴v②航迹方位角—速度矢量在地平面的投影与轴的夹角，其速度矢量沿地面系的OZ轴；v③航迹滚转角—轴与包含轴的垂直平面的夹角，速度矢量沿航迹系OX轴。

气流角v是由气流速度矢量与机体坐标系之间的关系确定的v①迎角，也称攻角—气流速度矢量在飞机对称面的投影与轴的夹角，以速度投影在轴下为正，当时迎角速度矢量沿机体系或稳定系oy轴负方向v②侧滑角—飞机速度矢量与飞机对称面的夹角，当时，。侧滑角速度矢量沿稳定系或气流系的oz轴。

迎角不同于飞机的姿态角

5个轴系之间的关系

地面系和机体系的关系定义了三个欧拉角，由地面系先绕立轴右转偏航角，再绕横轴转俯仰，再绕纵轴转滚转得机体系

稳定系和机体系的关系稳定坐标轴系和机体轴差一个迎角，机体系绕横轴向下转一个迎角得稳定系

稳定系和气流系的关系稳定系绕立轴向右转一个侧滑角即得气流系

航迹系和地面系的关系地面系绕立轴转一个航迹方位角，再绕横轴转一个航迹倾斜角得航迹系

航迹系和气流系的关系（无风时）无风时，航迹系Ox轴和气流坐标系相同，航迹系绕纵轴转动一个航迹滚转角得到气流系关于有风时二者关系的推导参见鲁道夫布劳克豪斯著《飞行控制》第40页

5个轴系之间的关系

机体坐标系的角速分量v机体坐标系的三个角速度分量，，是机体坐标系相对于地面坐标系的转动角速度在机体坐标系各轴上的分量。v①角速度，与机体轴重合一致；v②角速度，与机体轴重合一致；v③角速度，与机体轴重合一致。v应当注意：上述三个角速度分量，在有些教材中分别表述成滚转角速度、俯仰角速度和偏航角速度，其实是不准确的。这样容