ISO 1151-3-1989 Flight dynamics concepts quantities and symbols part 3 derivatives of forces moments and their coefficients《飞行力学 概念、量和符号 第3部分 力、力矩及其系数的导数》.pdf

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1、NORME INTERNATIONALE ISO 1151-3 Deuxime dition 1989-04-01 Mcanique du vol - Concepts, grandeurs et symboles - Partie 3 : Drives des forces, des moments et de leurs coefficients Flight dynamics - Concepts, quantities and symbols - Part 3 : Derivatives of forces, mo”ments and their coefficients Numro

2、de rfrence ISO 1151-3 : 1989 (F) 1st) 1151-3 : 1989 (FI Sommaire Page Avant-propos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Foncti

3、ons et variables indpendantes . . 3.1 .l Fonctions et classes de drives 3.1.2 Variables indpendantes . . . . . . Drives directes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Drives massiques . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 Drives massiques de force . . . 3.3.2 Drives massiques de moment Drives rdui

4、tes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Drives de coefficients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1 2 2 3 4 5 6 8 0 ISO 1989 Droits de reproduction rse

5、rvs. Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccord crit de lditeur. Organisation internationale de normalisation Case postale 56 l CH-121 1 Genve

6、 20 o Suisse Imprim en Suisse 1st) 1151-3 : 1989 (FI Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de IISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de IISO. C

7、haque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec IISO participent galement aux travaux. LISO col- labor troitement avec la Commission lectrotechnique intern

8、ationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour approbation, avant leur acceptation comme Normes inter- nationales par le Conseil de IISO. Les Normes internationales sont ap

9、prouves confor- mment aux procdures de IISO qui requirent lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. La Norme internationale ISO 1151-3 a t labore par le comit technique ISO/TC 20, Aronautique et espace. Cette deuxme dition annule et remplace la premire dition (ISO 1151-3 : 19721, don

10、t elle constitue une rvision technique. Lattention des utilisateurs est attire sur le fait que toutes les Normes internationales sont de temps en temps soumises rvision et que toute rfrence faite une autre Norme internationale dans le prsent document implique quil sagit, sauf indication contraire, d

11、e la dernire dition. . . . Ill IsO 1151-3 : 1989 (FI LISO 1151, Mcanique du vol - Concepts, grandeurs et symboles, comprend actuel- lement sept parties : Partie 7: Mouvement de lavion par rapport lair. Partie 2: Mouvements de lavion et de latmosphre par rapport la Terre. Partie 3: Drives des forces,

12、 des moments et de leurs coefficients. Partie 4: Paramtres utiliss dans 1% tude de la stabilit et du pifo tage des avions. Partie 5: Grandeurs utilises dans les mesures. Partie 6: Gomtrie de lavion. Partie 7: Points de vol et domaines de vol. LISO 1151 est destine introduire les principaux concepts,

13、 dfinir les termes les plus importants utiliss dans les tudes thoriques et exprimentales et, dans la mesure du possible, donner les symboles correspondants. Dans toutes les parties de IISO 1151, le terme ( avion H dsigne un vhicule destin voler dans latmosphre ou dans lespace. En gnral, il prsente e

14、ssentiellement une symtrie gauche-droite par rapport un plan. Ce plan est dtermin par les caractristi- ques gomtriques de lavion. Dans ce plan, on dfinit deux directions orthogonales: arrire-avant et dessus-dessous. La direction transversale, sur la perpendiculaire ce plan, en rsulte. Lorsquil y a u

15、n seul plan de symtrie, cest le plan de rfrence de lavion. Lorsquil y a plus dun plan de symtrie, ou lorsquil ny en a aucun, il est ncessaire de choisir un plan de rfrence. Dans le premier cas, le plan de rfrence est lun des plans de sym- trie. Dans le second cas, le plan de rfrence est arbitraire.

16、Dans tous les cas, il est ncessaire den prciser le choix. Les angles de rotation, les vitesses angulaires et les moments autour dun axe sont positifs dans le sens dhorloge, pour un observateur regardant dans la direction posi- tive de cet axe. Tous les tridres utiliss sont trirectangles et directs,

17、cest-dire quune rotation posi- tive de n/2 autour de laxe x amne laxe y dans la position prcdemment occupe par laxe 2. Le centre de gravit concide avec le centre de masse si le champ de gravit est homo- gne. Si tel nest pas le cas, le centre de gravit peut tre remplac par le centre de masse dans les

18、 dfinitions de IISO 1151. Ceci devra alors tre spcifi. Numrotation des chapitres et paragraphes Dans le but de faciliter lindication des rfrences dun article ou dun paragraphe, une numrotation dcmale a t adopte telle que le premier chiffre soit le numro de la partie considre de IISO 1151. iv NORME I

19、NTERNATIONALE ISO 1151-3 : 1989 (F) Mcanique du vol - Concepts, grandeurs et symboles - Partie 3: Drives des forces, des moments et de leurs coefficients 3.0 Introduction La prsente partie de IISO 1151 traite des drives des forces, des moments et dautres grandeurs caractrisant ces forces et ces mome

20、nts. La dnomination drive) dsigne la drive partielle dune fonction par rapport une variable indpendante. Ces drives apparaissent dans les termes des sries de Taylor reprsentant les variations des fonctions avec les variables indpendan- tes. Dans la prsente partie de IISO 1151, on se limite aux terme

21、s du premier ordre. Des termes dordre suprieur exigeraient des dfi- nitions supplmentaires pour les drives dordre suprieur. Lavion est suppos rigide. Toutefois, la plupart des dfinitions peuvent tre appliques au cas de lavion dformable. Les effets de Iarolasticit ncessiteraient lintroduction de gran

22、deurs supplmentaires. 3.1 Fonctions et variables indpendantes Un ensemble de drives est caractris par lensemble des fonctions et lensemble des variables indpendantes par rapport auxquel- les la diffrentiation est effectue. 3.1.1 Fonctions et classes de drives Diffrentes classes de drives sont utilis

23、es dans des tudes de mcanique du vol. La prsente partie de IISO 1151 contient les classes de drives suivantes: . . Article Classe Marque distinctive 3.2 Drives directes 3.3 Drives massiques 3.4 Drives rduites A 3.5 Drives de coefficients Les marques distinctives peuvent tre omises sil ny a pas de ri

24、sque de confusion. Dans chaque classe, la dnomination spcifique dune drive particulire doit faire rfrence la fonction et la variable indpendante. Les fonctions utilises dans un problme donn se rapportent un seul et mme tridre. Dans le tridre choisi, les composantes sont numrotes comme suit: 1 Compos

25、ante par rapport laxe des x 2 Composante par rapport laxe des y 3 Composante par rapport laxe des z ISO 1151-3 : 1989(F) 3.1.2 Variables indpendantes Les variables indpendantes considres sont - des variables reprsentant le mouvement de lavion par rapport lair (1.2 et 1.3) ; - des variables reprsenta

26、nt le braquage des gouvernes (1 B.3). NOTE - II peut tre ncessaire dintroduire des types supplmentaires de variables indpendantes, par exemple les paramtres lis au systme propul- sif de lavion. II est ncessaire de prciser lensemble des variables indpendantes utilis. La valeur de la drive dune foncti

27、on donne par rapport une variable indpendante donne dpend, gnralement, en effet, du choix des autres variables indpendantes. Lorsque diffrents ensembles de variables indpendantes sont utiliss simultanment, chaque ensemble de drives correspondant un ensemble de variables indpendantes donn doit tre ca

28、ractris par une marque distinctive approprie. 3.2 Drives directes Une drive directe est la drive partielle dune composante de force ou de moment par rapport une variable contenue dans un ensemble de variables indpendantes donn. Une drive directe a la dimension du quotient de la fonction par la varia

29、ble indpendante, Le symbole dune drive directe est celui de la fonction complt, en indice infrieur, par le symbole de la variable indpendante? EXEMPLE ax -= au Xl4 Les symboles des drives directes ne comportent pas de marque distinctive. Les drives directes des composantes de la force rsultante 2 (1

30、.5.2) et des composantes du moment rsultant 6 (1.5.5) constituent les lments des matrices R (3.2.1) et Q (3.2.2). Les symboles des matrices doivent tre, de prfrence, imprims en caractres gras. NO 3.2.1 Dnomination Matrice des drives (directes) de la force rsultante Dfinition Symbole Matrice constitu

31、e par les drives directes des composan- R tes de la force rsultante (1.5.2). Les lignes de la matrice sont ordonnes selon la convention donne en 3.1 .l . La me ligne contient les drives de la me fonction. Le j. WTW lment dune ligne de la matrice est la drive directe, par rapport la jime variable de

32、Iensem- ble des variables indpendantes (3.1.2). La matrice a la structure suivante: i 41 42 43 l - n Rlrz R = R21 RD R23. . . Rzn R31 R32 R33- = l R3n 1 avec, par exemple 4 =X R, = Y R, = Z NOTE - Une matrice analogue R* peut tre dfinie en ce qui concerne les composantes de la force arodynamique du

33、planeur (1.6.2.2). 1) La variable indpendante est parfois indique dans le symbole par un indice suprieur, par exemple 3X au = xu 2 ISO 1151-3 : 1989 (F) NO 3.2.2 Dnomination Matrice des drives (directes) du moment rsultant Les lignes de la matrice sont ordonnes selon la convention donne en 3.1 .l. L

34、a i“ leme ligne contient les drives de la me fonction. Lej ime lment dune ligne de la matrice est i 1 la drive directe, par rapport la j ble des variables indpendantes (3. La matrice a la structure suivante: me variable de Iensem- .2). Matrice constitue par les drives directes des composan- tes du m

35、oment rsultant (1.5.5). QII Q12 Q13 n = - Qln Q = ( Q21 Qz Q23- n n Q2n Q31 Q32 Qw . - Q3n avec, par exemple QI =L Q 2=M Q3 = N NOTE - Une matrice analogue Q* peut tre dfinie en ce qui concerne les composantes du moment arodynamique du planeur (1.6.2.10). Symbole Q 3.3 Drives massiques Une drive mas

36、sique est la drive dune composante de la rsultante massique (1.5.10) ou du moment rsultant massique (1.5.12) par rapport une variable contenue dans un ensemble donn de variables indpendantes. Les caractristiques inertielles de lavion, - masse (1.4.11, et - moments et produits dinertie par rapport au

37、 tridre avion (1.4.2 et 1.4.31, sont supposes constantes. Si les caractristiques inertielles de lavion ne peuvent pas tre supposes constantes, les paramtres ncessaires leur dfinition doi- vent tre inclus dans lensemble des variables indpendantes. Une drive massique a la dimension - du quotient dune

38、acclration linaire par la variable indpendante, dans le cas dune drive de force massique, ou - du quotient dune acclration angulaire par la variable indpendante, dans le cas dune drive de moment massique. Le symbole dune drive massique se compose - du symbole alphabtique de base utilis pour la compo

39、sante correspondante de la force rsultante (1.5.2) ou pour la compo- sante correspondante du moment rsultant (1.5.51, - du symbole de la variable indpendante, en indice infrieur, et - de la marque distinctive - au-dessus du symbole alphabtique de base. Les paragraphes 3.3.1 et 3.3.2 donnent des dfin

40、itions gnrales illustres, pour chaque type de drive massique, par un exemple particulier. Des drives massiques dautres forces ou dautres moments, ou par rapport dautres variables indpendantes, peuvent tre dfinies dune facon analogue. 3 ISO 1151-3 : 1989 (FI 3.3.1 Drives massiques de force Une drive

41、massique de force est le produit de linverse de la masse de lavion (1.4.1) (1 hz) par la drive directe de force orrespon- dante (3.2). La notation matricielle de la matrice des drives mastiques de force, k, est 1 j R est la matrice des drives directes de force (3.2.1). Les lments de la matrice 2 son

42、t o R, est la drive de la i“ leme composante de la rsultante massique par rapport lajime variable indpendente; R, est la drive directe de la z ime composante de la force rsultante par rapport la jime variable indpendante; m est la masse de lavion (1.4.1). NO 3.3.1 .l 3.3.1.2 Dnomination Dfinition Sy

43、mbole Drive massique de force Drive partielle dune composante de la rsultante massi- 1 par rapport une compo- que (1.5.11) par rapport une composante du vecteur 1 f-, sante du vecteur vitesse-air vitesse-air (1.3.4). EXEMPLE 1 c%,=J-g I -.-.j-_-p - - Drive massique de force I Drive partielle dune co

44、mposante de la rsultante massi- ! par rapport une compo- que 11.5.11) par rapport une composante du vecteur 1 . sante du vecteur vitesse vitesse angulaire (1.3.6). angulaire EXEMPLE 1 aY 1 r,=- m ar 3.3.1.3 Drive massique de force 1 Drive partielle dune composante de la rsultante massi- par rapport

45、une compo- 1 i r, que (1.5.11) par rapport la drive dune composante du sante dacclration linaire vecteur vitesse-air (1.3.4) par rapport au temps. EXEMPLE 3.3.1.4 Drive massique de force par rapport un braquage de gouverne 1 ar r, = - dw -y = c Jik Qk,j k = 1 o Q, i; est la drive de la I ieme compos

46、ante du moment massique par rapport la jime variable indpendente; Jik est le k ime lment de la i“ leme ligne dans la matrice inverse dinertie; Qki est la drive de la kime composante du moment rsultant par rapport la J ime variable indpendante. 3.3.2.1 3.3.2.2 3.3.2.3 3.3.2.4 Dnomination Drive massiq

47、ue de moment par rapport une composante du vecteur vitesse-air Drive massique de moment par rapport une composante du vecteur vitesse angulaire Drive massique de moment par rapport une composante dacclration linaire Drive massique de moment par rapport un braquage de gouverne Dfinition Drive partielle dune composante du moment rsultant massique (1.5.13) par rapport une composante du vecteur vitesse-air (1.3.4). EXEMPLE -!f-!, = (.5* M = J2, aL aM aN z + J22 z + 43 z Drive partielle du