飞机飞行动力学

　　本书系统地介绍了现代飞机的飞行动力学特性。全书共分5章。前2章着重分析飞机质心运动规律，确定飞机的基本飞行性能、续航性能、起落性能、机动性能和飞机的敏捷性。后3章分析讨论刚体飞机的运动特性，包括飞机的纵向、横航向以及空间运动的平衡、稳定和操纵特性，飞控系统对飞机动力学特性的影响及相应的飞行品质等。本书可以作为高等航空院校有关专业研究生的教材或参考书，亦可供从事航空专业的工作者参考。本书前言飞行动力学是应用力学的一个分支，是研究飞行器在大气层内运动规律的学科。它以空气动力学、刚体力学、结构力学、控制理论、应用数学和计算机技术等作为主要的理论基础，直接为飞行器设计和使用服务。由于涉及的研究对象不同，所研究的飞行动力学问题性质也不完全相同，因此有飞机飞行动力学、直升机飞行动力学和导弹飞行动力学等研究学科。这里仅限于介绍飞机飞行动力学范畴内的问题，主要研究飞机飞行性能以及飞机的稳定性和操纵性。飞机的飞行性能着重分析飞机质心的运动规律，即确定飞机的基本飞行性能、续航性能、起落性能、机动性能和设计合理的飞行剖面等。这类问题可将飞机作为一个可控质心来处理。对于现代飞机的敏捷性，虽属于飞行性能范畴，但研究时则必须将飞机作为刚体处理。飞机的稳定性和操纵性着重分析在外界扰动或操纵作用下的飞机动力学特性，即所谓飞机的飞行品质。其中包括如何实现各种平衡状态、平衡飞行状态受外界扰动后呈现的运动稳定性以及飞机对操纵的反应等。这类问题须将飞机作为刚体或弹性体来处理。对于现代飞机，由于机上装有各类自动器，故研究其稳定性和操纵性时，还须将飞机本体加上自动器组成系统来处理。飞行动力学的研究方法有理论分析和实验研究两类。实验研究主要包括模拟试验和飞行试验两个方面。可以认为理论分析是飞行动力学的研究基础，用以指导实验将可减少试验盲目性，避免危险飞行状态，确保飞行安全；而实验研究又将给理论分析提供依据。根据教材编写宗旨，要求为目前从事航空专业的人才提供必须具备的知识，除了要对本专业有较深的造诣外，还要对其他专业有一定的了解。本教材则是为非飞行力学专业的其他航空专业人才编写的，故教材编写原则仍以基本概念和基本原理为主，结合工程实践，突出重点；同时，介绍在采用新的气动布局、先进的飞行控制技术后，对飞机动力学带来的新变化、新特点，以适应航空事业发展的需要。全书内容共分5章，包括飞机的飞行性能；飞机的机动性和敏捷性；飞机的纵向稳定性和操纵性；飞机的横航向稳定性和操纵性；飞机空间运动稳定性和操纵性。本书稿承西北工业大学高浩教授全面审阅，提出了许多宝贵意见和建议，在此表示衷心的感谢。由于作者水平有限，书中出现的不妥和错误之处，敬请读者批评指正。

暂缺《飞机飞行动力学》作者简介

第1章?飞机的飞行性能
1.1?飞机质心运动方程1
1.1.1?飞行操纵原理1
1.1.2?质心运动方程2
1.2?平飞性能3
1.2.1?定直平飞时运动方程3
1.2.2?最大平飞速度vmax5
1.2.3?最小平飞速度vmin6
1.2.4?平飞速度范围7
1.3?上升性能8
1.3.1?定常直线上升时运动方程8
1.3.2?定常上升运动性能8
1.3.3?非定常上升运动性能10
1.4?定常飞行状态及其与操纵的关系13
1.4.1?平飞范围的划分13
1.4.2?飞行状态与操纵的关系15
1.4.3?定常飞行状态的主要因素分析17
1.5?续航性能19
1.5.1?航程和航时的基本关系式19
1.5.2?等高等速巡航时的航程和航时21
1.5.3?飞机的最佳续航性能23
1.5.4?风对续航性能的影响24
1.6?起落性能25
1.6.1?起飞性能26
1.6.2?着陆性能27
1.6.3?单发停车故障的对策29
1.6.4?风切变下的起落过程31
1.6.5?改善起落性能的措施32
1.7?涡轮螺桨飞机的飞行性能33
1.7.1?螺桨飞机的平飞和上升性能34
1.7.2?螺桨飞机的续航性能35
第2章?飞机的机动性和敏捷性
2.1?机动飞行时的过载36
2.1.1?运动与过载的关系37
2.1.2?过载限制38
2.2?铅垂平面内的机动性能39
2.2.1?平飞加减速39
2.2.2?跃升40
2.2.3?俯冲41
2.3?水平平面内的机动性能42
2.3.1?正常盘旋界限图43
2.3.2?极限盘旋43
2.3.3?非定常盘旋45
2.4?机动性能的综合分析46
2.4.1?能量机动性46
2.4.2?定常或极限角速度47
2.4.3?定常或瞬态转弯半径48
2.4.4?综合机动性指标50
2.5?飞机的敏捷性52
2.5.1?敏捷性概念52
2.5.2?敏捷性分类53
2.5.3?瞬态敏捷性尺度54
2.5.4?功能敏捷性尺度56
2.5.5?敏捷性潜力58
2.6?过失速机动59
2.6.1?尾冲和眼镜蛇机动60
2.6.2?Herbst机动62
第3章?飞机的纵向稳定性和操纵性
3.1?作用在飞机上的外力矩64
3.1.1?俯仰力矩Mz64
3.1.2?偏航力矩My和滚转力矩Mx68
3.1.3?铰链力矩73
3.2?刚性飞机的运动方程74
3.2.1?飞机的动力学方程74
3.2.2?飞机的运动学方程75
3.2.3?运动方程组讨论76
3.3?飞机纵向运动稳定性77
3.3.1?纵向小扰动运动方程77
3.3.2?典型运动模态78
3.3.3?短周期模态分析82
3.3.4?长周期模态分析83
3.3.5?现代飞机纵向模态特点84
3.3.6?纵向轨迹稳定性87
3.4?飞机纵向操纵性89
3.4.1?纵向静操纵性89
3.4.2?助力操纵系统95
3.4.3?纵向动操纵性97
3.5?带自动器飞机的纵向稳定性和操纵性100
3.5.1?纵向阻尼器系统100
3.5.2?纵向增稳系统102
3.5.3?纵向控制增稳系统104
3.5.4?高度稳定系统105
3.5.5?实际自动器动态特性的影响106
3.6?飞机纵向飞行品质109
3.6.1?等效系统指标109
3.6.2?带宽准则111
3.6.3?闭环准则112
第4章?飞机的横航向稳定性和操纵性
4.1?飞机横航向运动稳定性114
4.1.1?横航向小扰动运动方程114
4.1.2?典型的运动模态115
4.1.3?现代飞机横航向模态特点117
4.1.4?飞机横航向轨迹稳定性121
4.2?飞机横航向操纵性122
4.2.1?横航向静操纵性122
4.2.2?横航向动操纵性126
4.3?带自动器飞机的横航向稳定性和操纵性128
4.3.1?横向阻尼器系统128
4.3.2?倾斜角控制系统129
4.3.3?偏航阻尼器系统131
4.3.4?偏航增稳系统132
4.3.5?副翼方向舵交联系统133
4.3.6?飞行航线稳定系统133
4.4?飞机的横航向飞行品质134
4.4.1?模态特性品质指标134
4.4.2?操纵特性品质指标135
第5章?飞机空间运动稳定性和操纵性
5.1?纵、横向运动耦合机理138
5.1.1?运动耦合138
5.1.2?惯性耦合138
5.1.3?陀螺耦合139
5.1.4?气动力耦合140
5.2?急滚动力学140
5.2.1?轴对称飞行器141
5.2.2?面对称飞行器142
5.3?偏离动力学144
5.3.1?偏离预测判据144
5.3.2?机翼摇晃148
5.4?尾旋动力学151
5.4.1?进入阶段151
5.4.2?定常阶段152
5.4.3?改出阶段153
5.5?空间运动的自动控制155
5.5.1?过载/迎角限制系统155
5.5.2?尾旋自动防止系统156
5.5.3?放宽静稳定系统157
5.5.4?直接力操纵系统158
5.5.5?机翼摇晃的抑制162
5.5.6?过失速机动控制167
5.5.7?飞控系统的综合化177
参考文献