HB 6445.1-1990 飞行动力学.概念、量和符号飞机相对于空气的运动.pdf
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1、HB 6445. 1 - 90 飞行动力学概念、量和符号飞机相对于空气的运动1990-09-18发布1991-02-01实施中华人民共和国航空航天工业部批准l 主题内容与适用范围-2 引用标准1 术语和符号. 3. I 轴系3. 角度. . 3. 3 速度和l角速度3. I 飞机的惯性、参考量和简化参数3. 5 力、力矩、系数阳载荷系数. . 目次孔.Ii 推力、推进力的合力矩、机体气动力、机体气动力矩反其系数3. 7 推力各分量的系数、推进力合力矩的系数、机体气动力问力矩的系数. 3. 8 飞机操纵中使用的力和力矩. 3. 9 作用在操纵器上的力和力矩附录气轴系转换矩阵(参考件)( I )
2、( I ) ( I ) ( I (4 ( S ( 7 1 ( 8 -, ( I I ) ( 14 ) 1161 (20) (25 ) 中华人民共工业部航空工业标准飞行动力学概念、量和符号飞机相对于空气的运动本标准等效采用国际标准I501151/1-1985(飞行动力学于空气的运动儿1 主题内容与适用范围HB6445. 1-90 概念、量和符号飞机相对本标准规定了与飞机在大气中的运动有关的基本术语和符号,包括轴系、角度、速度、力和力矩等。本标准主要适用于固定翼飞机,其他飞机亦应参照执行。2 51用标准本系列标准由本标准和下列标准组成HB 6415.2 飞行动力学概念、量和符号飞机和大气相对于地球
3、的运动HB 6415.3 飞行动力学概念、量和符号力、力矩及其系数的导数HB 6445. 4 行动力学概念、最和符号飞机稳定性和操纵性HB 6445.5飞行动力学概念、量和符号飞行测量HB 6445.6 飞行动力学概念、量和符号飞机几何形状HB 6445.7 飞行动力学概念、量和符号E行点集和飞行包线. 3 术语和符号本标准中的术语用于研究飞机相对于大气的运动时有两点假设z大气为静止或相对于地球作平直匀速运动;-t机为刚体(但许多术语可用于飞机是挠性结构的情况)。3. 1 轴系下面定义的轴系均为三维正交轴系,且遵循右手法则。航空航天工业部1990-09-18发布1991-02-01实施编号术i
4、吾3. 1. 1 地面固定轴系Earthfjxed axis sys-ter 3. 1. 2 垂直地面固定轴系I Normal earth- fixed aXlS system 3. 1. 3 机上牵连地面轴系Aircraft-carried earth aXlS system 3. 1. 4 机上牵连垂直地面辅系Aircraft-carried nOf-: mal earth axs叮stem机体袖系Body axis system 3.1.5.1 !纵轴: Longitudinal axis 3.1.5.2 横轴Transversc axis 3.1.5.3 竖铀Normal axis 3
5、. 1日气流轴系Air-path axi坦system2 HB 6445. 1-90 定义或说明符号适当选定的一个轴系,其原点和各XoYQZQ 座标轴相对于地面固定不动。地面固定袖系的一种.其马轴通过XsYSZ阜原点垂直向下。此轴系每个座标轴的方向均与地面xoy,;zu 固定轴系相同,其原点固定在飞机注2必要时用人。上,通常就是飞机重心。YJZJ.以便与地面固定轴系相区别。此轴系每个座标轴的方向均与垂直X 且YgZg地面固定袖系相同,其原点固定在i注2必要时用xgJ飞机上.通常就是飞机的重心。/g z毡以便与垂直地面固定轴系相区别。固定在飞机上的一个轴系.其原点!xyz通常位于重心,包含下面三
6、个座标|铀:此袖位于飞机参考面内并指向前Ix方。如果原点在参考面之外,此轴位l于通过原点并与参考面平行的平面内。此铀罄直于参考面并指向右方。、;Z 向下tro一个辅系,包含下面一个座标轴,_jHB 6445. ,-90 编号术语定义或说明符号3.1.6. 气流轴此辙沿飞机速度方向。X, Air-path axis 3.6.2 横向气流轴此铀垂直于X,轴和z,轴指向右方。y, Lateral air-path axis 3.6.3 竖直气流轴此轴位于飞机参考面内(若原点在z, Normal air-path axis 参考面之外,此轴位于平行于参考面的平面内)并垂直于气流铀X指向下方。3. ,.
7、 7 半机体轴系原点固定在飞机上(通常是重心)的XJsZt Intermediate axis sys-一个输系,包含下面三个座标轴.terr3. 1. 7. , X;轴气流轴X,在参考面上的投影。若原x, X广aXlS点在参考面之外,则为X.轴在通过原点平行于参考面的平面上的投影。3.7, 2 y,辅此轴垂直于参考面并指向右方。y, Yi-aX1S 3.,7. z;轴此袖在参考面内并垂直于x;轴,指z, Zi-aX1S 向下方(此轴与z,轴重合或平行)。3. 1. 8 稳定性输系原点固定在飞机上(通常是重心)的X.Y.Zs Stabi1ity axis system 一个轴系,在受扰运动中此
8、轴系固连于飞机,包含下面三个座标轴z3.8. X,轴基准(未受扰运动中飞机速度矢在X. xs-aXlS 参考面内的投影。若原点在参考面之外,则为上述矢量在通过原点平行于参考面的平面上的投影。3.8.2 y,轴此轴垂直于参考面并指向右方。y, y.-aXlS 3.8.3 z,轴此轴在参考面内并垂直于L轴,指z, z.-aXlS 向下。3 HB 6445.-90 3. 2 角度3. 2. , 飞机速度与机体轴系的夹角(见图1)编号术语定义或说明|符号3.2. 侧滑角飞机速度与飞机参考面的夹角。当飞机速度日Angle of sideslip 沿横轴的分量为正时此角为正。按习惯,这个角的范围是11_1
9、1 运豆H运2 _,- _ 2 3.2.2 迎角飞机速度在飞机参考面上的投影与纵轴的夹 Angle of attack 角。当飞机速度沿竖轴的分量为正时此角为正。按习惯,这个角的范围是运二3. 2. 2 袖系转换角按下面规定的顺序作三个角度的转动,可实现轴系转换。3.2.2. 机上牵连垂直地面输系与机体轴系的夹角(见图2)。编号术语定义或说明符号3.2.2.偏航角将X,轴绕Z,轴转到与纵轴在通过原点的水甲Azimuth angle 平面上的投影相重合所转过的角度(顺时针转为正)。3.2.2.2俯仰角X,轴转过甲角度后,在竖直平面内转到与纵。Inclination angle 轴相重合所需转过的
10、角度。当x铀的正半轴位于过原点的水平面之上时,俯仰角为正。按习惯,此角的范围是一?运?3.2.2.3 倾斜角y且轴转过甲角度后,再绕纵轴转到与y轴相申Bank angle 重合所需转过的角度。顺时针转为正。3.2.2.2 机上牵连垂直地面轴系与气流轴系的夹角(见图3)编号术语定义或说明符号3.2.2, 2, 气流偏航角将X,轴绕马轴转到与X.轴在过原点的水平可raAirpath azimuth 面上的投影相重合所需转过的角度。顺时针angle 转为正。4 HB 6445. 1-90 编号术i吾定义或说明符号3.2.2.2.2 气流俯仰角x.轴转过+.角度后,在竖直平面内转到与Air-path
11、inc1ination X.轴相重合所需转过的角度。当X.轴的正半angle 轴位于过原点的水平面之上时此角为正。白,按习惯,此角的范围是 一一也一2 - -. - 2 3.2.2.2.3 气流倾斜角Y.轴转过飞角度后,再绕X.轴转到与Y.轴申aAir-path bank angle 相重合所需转过的角度。顺时针转为正。3.3 速度和角速度编号术语定义或说明符号3. 3. 1 E机速度机体轴系的原点(通常是飞机重心)相对于未V Aircraft velocity 受飞机流场扰动的空气的速度。3.3.3.1 空速飞机速度的标量。V Airspeed 3. 3. 2 音速声波在未受飞机场扰动的周围
12、大气中的传a i Speed of sound 播速度。3. 3. 3 马赫数队4空速与当地音速之比,即V/aMach number 3.3.4 飞机速度分量飞机速度亏在各轴系中的分量。Aircraft velocty com 在轴系3. 1至3. 4中zI ponents 沿X.轴或X,轴的分量U. 沿y.轴或Y.铀的分量V。沿Z.轴或z.轴的分量W. 在机体轴系和稳定性轴系中=沿纵轴的分量u 沿横轴的分量V 沿竖轴的分量w 注z在气流轴系中,沿X.轴的分量U.等于空速度分量速v也可以用V,表示5 HB 6445. 1-90 编号术语定义或说明符号3. 3. 5 飞机角速度矢机体轴系相对于地
13、球的角速度矢量。5 Aircraft angular veloc ity 3.3.5.1 飞机角速度飞机角速度矢的标量【.丁 Aircraft angular speed 3. 3. 6 角速度分量飞机角速度矢吕在各轴系中的分量。Angular velocity com-在铀系3.1. 1至3.1. 4中zponents 沿Xc或x.轴的分量Po 沿y。或Y.轴的分量qo 沿z。或z.轴的分量ro 在机体铀系和稳定性轴系中z3.3.6.1 滚转角速率沿纵轴的分量p Rate of ro11 3.3.6.2 俯仰角速率沿横铀的分量q Rate of pitch 3.3.6.3 偏航角速率i昔竖轴
14、的分量r Rate of yaw 角速度分量也可用Q表示3. 3. 7 无因次角速度飞机角速度分量的无因次形式,其定义为:在Normalized angular 机体轴系和稳定性轴系中velocity 3.3.7.1 无因次滚转角速率pl p I Norma1ized rate 01 2V roll 这里l是参考长度川是空速。无因次俯仰角速率3.3.7.2 of|去q Normalized rate pitch 3. 3. 7. 3 无因次偏航角速率rl Normal七zedrate 01 r 2V yaw 6 HB 6445. 1-90 3. 4 飞机的惯性、参考量和简化串擞编号术语3. 4
15、. 1 飞机质量Aircraft mass 3. 4. 2 惯矩Moments of inertia 3. 4. 3 惯性积products of inertia 3. 4. 4 l惯性半径Radius of gyraton 3. 4. 5 I参考面积Reference area 定义或说明符号飞机当时的质量.飞机相对于机体输系各轴的惯矩。绕纵袖的惯费!,:,f (y+州m绕横袖的惯矩,J山山m绕竖轴的惯矩zj叶y)dm绕纵轴的惯性狈l绕横铀的惯性积绕竖轴的惯性积惯矩与飞机质量之比值的平方根。|对纵轴的zd万Ei对横轴的2、/币对竖轴的,vl,/百1 m 1. 1, 1 1 _ll I叼r ,
16、 r y |定义气动力系数和各种无因次量时所使用的Is l一个面积D在4份给定的文件中,应规定一个4唯一的值作为参考面积。7 HB 6445. 1-90 编号术语定义或说明符号3. 4. 6 参考长度定义气动力矩系数和各种无因次量时所使用I Reference length 的一个长度。在一份给定的文件中,建议规定一个唯一的值作为参考长度,但对纵向运动和横向运动引入两个不同的参考长度也是可以的。3. 4. 7 无因次质量按下式定义的一个无因次系数町】N ormalized mass m 1 -SI 4 式中且为基准(空气)密度,其定义见HB6445.3的术语3.4. 2 3. 4. 8 动力时
17、间单位按下式定义的一个量zt Dynamic unit of time m ml 1 二EiJeS2V, 式中V,是基准速度,其定义见HB6445. 3的术语3.4. 1 3. 4. 9 气动力时间单位按下式定义的一个量=A Aerodynamic unit of 1/2V, time 3. 5 力、力矩、系数和锻荷系数编号术语定义或说明符号3. 5. 1 合力作用在飞机上诸力的合力向量.包括机体气直 Resultant force 动力和推进力,但不包括重力、惯性力和与地面接触的反作用力。8 编号术语3. 5. 2 |合力的分量Components of the re-sultant for
18、ce 3. 5. 4 I合力矩Resultant moment HB 6445. 1-90 定义或说明合力向量茸的各分量。在机体输系和稳定性轴系中z沿纵铀的分量沿横轴的分量沿竖轴的分量在气流输系中g沿X.轴的分量沿Y.轴的分量沿Z.轴的分量构成合力的诸力对参考点(通常是飞机重心)的合力矩。符号XR yR ZR X a Yf Z? 9 HB 6445. 1-90 编号术语定义或说明3. 5. 5 |合力矩的分最|合力矩的各分量。Components of the re I 在机体输系中.sultant moment 3. 5. 6 I力矩系数Moment coefficients 10 滚转力矩
19、系数Rolling mornent coef ficient 绕纵铀的分量(滚转力矩)绕横铀的分量(俯仰力矩)绕竖轴的分量(偏航力矩)在气流输系中:绕X,轴的分量绕y,轴的分量绕Z,轴的分量合力矩各分量的无因次系数,定义如下2注=这些定义与直升机常用的定义不同。在机体轴系中.LR w251 符号L M NR L a Mf Nf c HB 6445. 1-90 编号术i吾定义或说明符号3. 5. 8 总载荷系数向量的分Et的各分量。量在机体输系中gComponents 。fthe 沿纵袖的分量gXR/mg n load factor vector 沿横轴的分量zyR/mg n 沿竖轴的分量:ZR
20、/mg n!l 在气流轴系中g沿X.袖的分量:X/mg ntx自沿Y.铀的分量:Y/mg ntya 沿Z.袖的分量zZ/mg nl . 注:在定义起飞着陆的载荷系数时,要用合力革和地面反作用力之和作为公式的分子。3. 5. g 载荷系数田F列比值定义的量.一Z/mgn Load factor 注2载荷系数也可定义为ZR/mg 3. 6 推力、推进力的合力矩、机体气动力、机体气动力短及其系数作用在飞机上的诸力(不包括重力、惯性力和地面接触产生的力),其合力和合力矩已分别在3.5. 1和3.5. 4中定义。这些力可按任意的基准分解成推进系统产生的推力和机体产生的气动力,不可能规定一个统一的分解规则
21、,应根据特定情况规定采用的分解规则。3. 6. 1 推力、推进力的合力矩及其分量编号术语定义或说明符号3.6. 1. 1 推力推进系统产生的诸力的合力向量。T Thrust 注在某些情况下分别考虑各发动机进气口和排气口处的推力分量可能更方便。1 1 HB 6445. ,-90 编号术语定义或说明符号3.6.2 推力的分量推力T的各分量。Components 01 the 在机体轴系和稳定性轴系中thrust 沿纵轴的分量xT 沿横轴的分量yT 沿竖轴的分量z 在气流轴系中2沿X.袖的分量XJ 沿y.轴的分量YJ 沿Z.轴的分量z: 3.6.3 推进力的合力矩推进系统产生的诸力对机上-固定点(通
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