飛機坐標系定義(修改版)

緒1飛機坐標系定義引言為了描述飛機的運動狀態(tài)，必須選擇適當?shù)淖鴺讼?。例如，飛機相對于地面的位置，就必須采用地面坐標系；飛機的轉(zhuǎn)動用機體坐標系表示；飛機的軌跡運動可采用速度坐標系表示。在后面的章節(jié)中，還將涉及到幾種坐標系相互間的轉(zhuǎn)換。首先介紹幾種國家標準坐標系。下面定義的坐標軸系均為三維正交軸系，且遵守右手法則。X軸指向前，Y軸指向右，Z軸指向下。1、 地面慣性坐標系OXYZgggg它是相對于地球表面不動的一種坐標系，原點取自地面上的某一點（如飛機在地面上的起飛點，或進入空戰(zhàn)時的初始位置），X軸位于水平面內(nèi)，指向某一g固定方向（如飛機的航線，或空戰(zhàn)開始時截擊機到目標的視線方向等），Z軸垂g直于地平面向下，Y軸則由右手定則來確定。g2、 機體坐標系OXYZ這是固定在飛機機體上的一個坐標系，原點取在飛機的重心，X軸與飛機縱軸一致，指向飛機前方。Y軸垂直于飛機對稱面并指向右方。Z軸在飛機對稱面內(nèi)并且垂直于縱軸，指向下方。3、 氣流坐標系（速度坐標系）OXYZaaa原點固聯(lián)在飛機的重心上，X軸指向飛機相對于空氣的速度矢量的方向，aZ軸位于飛機對稱面內(nèi)，且垂直于X軸，指向下方。Y軸垂直與X和Z軸指aaaaa向右方。由于飛機速度方向與氣流坐標系X軸方向相同，所以，氣流坐標系又稱為a速度坐標系，又叫做速度軸系。4、飛機的氣動角機體坐標系與氣流坐標系之間的角度就是飛機運動的氣動角，即迎角和側(cè)

滑角0，見圖1—1。迎角a:飛機速度向量V在飛機對稱面上的投影與機體軸OX的夾角，以V的投影在機體軸0X之下為正。側(cè)滑角0:飛機速度向量V與飛機對稱面的夾角，以V處于對稱面之右為正。OaZXOaZXa圖1—1機體軸系與氣流軸系的夾角5．飛機的姿態(tài)角機體坐標系與地面慣性坐標系之間的夾角就是飛機的姿態(tài)角，又稱歐拉角：俯仰角9:機體軸OX與地平面（水平面OXY）之間的夾角，飛機抬頭為正。ggg偏航角（方位角）屮：機體軸OX在水平面OXY上的投影與地軸OX之間的ggggg夾角，以機頭右偏為正。滾轉(zhuǎn)角（傾斜角）Q:飛機對稱面繞機體軸X轉(zhuǎn)過的角度，右滾為正。圖1－2機體坐標系與地面坐標系的夾角6.飛機的航跡角氣流坐標系與地面慣性坐標系之間的夾角即為飛機的航跡角，其定義如下：航跡傾斜角丫 飛行速度矢量與地平面間的夾角，以飛機向上飛時為正；航跡方位角咒飛行速度矢量在地平面上的投影與OX間的夾角，以速度gg在地平面的投影在OX之右時為正；gg航跡滾轉(zhuǎn)角卩速度軸OZ與包含速度軸OX的鉛垂面間的夾角，以飛機右aa傾斜為正。g圖1－3氣流坐標系與地面慣性坐標系目標視線坐標系（瞄準線坐標系）OXYZlll原點取為飛機重心，X軸與飛機至目標的視線重合，并指向目標。Z軸在ll鉛垂平面內(nèi)并垂直于X軸指向下。Y軸由右手定則確定。ll視線軸系與地面慣性坐標系之間的角度有兩個。視線俯仰角?，它是視線與水平面OXY之間的夾角，視線向下為正。ggg視線方位角屮，它是視線在水平面上的投影與OX'軸之間的夾角，以視線d右偏為正。兩坐標系之間角度關(guān)系見下圖。

圖1－4視線坐標系與地面坐標系之間的夾角小結(jié)綜上所述，這四種坐標系之間的角度及線坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系正如圖1－5所示圖1－5各坐標系之間的相互關(guān)系緒2飛機的操縱結(jié)構(gòu)飛機的運動用升降舵(elevator)、方向舵(rudder)、副翼(aileron)及油門來控制。升降舵偏轉(zhuǎn)角5e,規(guī)定升降舵后緣下偏為正。5e的正向偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生的俯仰力矩M為負值，即低頭力矩。方向舵偏轉(zhuǎn)角5r，