飞机动力学模型建立

统性模型：

主要进行飞况飞行品质分淅而飞行控制律设计建立飞机飞行动力学模型飞机的本体飞行动力学模型分为非线性模型和线性模型。如图所示，线性模型常用于飞机的飞行品质特性分析和飞行控制律设计，而非线性模型通常用于飞机稳定性和操纵性特征的精确估计，从而进行各种非线性特征和线性模型的误差分析。另外,非线性模型还特别用在一些特殊的飞行任务，例如大迎角和快速机动飞行等线性模型不适用的场合。统性模型：

主要进行飞况飞行品质分淅而飞行控制律设计靠线桂模型：主要进行仿真睑证

和非线性分析建立全量非线性六自由度运动方程⑴刚体飞机运动的假设['3]:飞机为刚体且质量为常数；固定于地面的坐标系为惯性坐标系；固定于机体的坐标系以飞机质心为原点；忽略地球曲率，即采用所谓的“平板地球假设”；重力加速度不随飞行高度变化；以上假设是针对几云J<3,H<30加飞机的。(2)坐标系说明：地面坐标轴系凡一O。x:夕。29:在地面上选一点09,使xg轴在水平面内并指向某一方向,z。轴垂直于地面并指向地心,yg轴也在水平面内并垂直于x。轴，其指向按照右手定则确定，如图2—3(a)机体坐标轴系凡一d朴忆:原点O取在飞机质心处，坐标系与飞机固连,x轴在飞机对称面内并平行于飞机的设计轴线指向机头,y轴垂直于飞机对称面指向机身右方，：轴在飞机对称面内，与X轴垂直并指向机身下方，如图2—3(b)。a、地面坐标轴系今一/,兀孔X机佥建标轴系乩一时图2-3常用坐标系说明(3)刚体飞机的全量六自由度非线性运动方程为:力方程组:w=rv^^-gsm6»+云笊阳+V=pw-n/+gcos5sin0+—{Yaero诗二qM—/wgcosHcos。十才(Z理®+Zpjv^uisfan)力矩方程组：Lb-ULLW-、成)一顷3pq)一匚W-Fp)=mk=r-Jfwp「顷'-p")-。{p+E-L&_pq)二w；二uLU”『)四-妇(/-")-+中)-顷-")=此=、运动方程组：0-i/cos。-rsinc?iff=—-—(qsin°+rcos©)cos。&二prq0tan0-rcos©tan0导航方程组：L=Ncos审cusE二口一sing/cosd4次5仗sin8sin©)斗fcos{ysin/9c0s^)已=usinif/co?0+Wcowcos^+sinsinsin。)一w(-CDsyrsm质+sinsin0cosh-usin(9jvcos^sin^■-v/cos^cos^符号说明:m.g芝机质量.声一力加速必J/E机机翼面积、'了•战T助弦长和展&W.V,Ki重度矢量在分别在体妣系2二匕的投影;尹e「体轴系郴利「地蛹系旋转务速度矢莹分痢在体^X.y.zh的投影tX『,"、\气动力在体轴系各轴上的投影；犬3皿七6乙6推力在体轴系各轴上的投影，君*.*；£机的的仰角、果转化和偏航角：飞机迎角、伫滑角和绕速度轴矢、册】滚转角；f\/1Z涎L速浅矢量,&机.航迹幼*航迹偏转角;顷”飞机体轴系下各轴的转动惯量：W、L峪机体轴系下各轴的惯性积；LJ）.Y.1飞机所受弁刀'平一力、琪i刀动发劫机推刀：R,M.\合力扣分吼至冰轴丢「_】•；.匚的投.影；与心，"飞机位置矢量在地轴系上的投影和飞机高度：如"/・。几哥降舵偏角、氾荧饷角、尤2,鸵偏角和油：应置;建立飞机小扰动线化方程（l）基本假设：①小扰动假设:我们把运动状态与飞机基准运动状态差别很小的扰动运动称为小扰动运动。采用小扰动假设线化后的方程,在大多数情况下均能给出足够满意的结果。这是因为:a、在大多数飞行情况下，各主要气动参数的变化与扰动量成线性关系;b、飞行中即使遇到相当强烈的扰动，在有限的时间内飞机的线速度和角速度也往往只有很小的变化量。I—，—0②飞机具有对称面（气动外形和质量分布均对称）则且略去机体内转动部件的陀螺力矩效应。在基准运动中，对称平面处于铅垂位置（即。=0）,且运动所在平面与飞机对称平面相重合（即B=0）。在满足上述条件下，可以推论出：纵向气动力和力矩对横侧参数在其基准运动状态下的倒数均等于零。横侧气动力和力矩对纵向运动参数在基准运动状态下的导数也均等于零。因此在扰动运动中,纵向气动力和力矩只与纵向运动参数有关，而横侧向气动力和力矩也只与横侧运动参数有关。这样扰动运动方程组可以分离为彼此独立的两组:一组只包含纵向参数，即飞机在铅垂平面内作对称飞行时的运动参数'「'八八「"八—二.J•称为纵向扰动运动方程组;另一组只包含横侧参数，即飞机在非对称面内的运动参数占'W'如户’L'」「心"•等，称为横侧向扰动运动方程组。如果飞机的基准运动不仅是在对称面内飞行,而且是等速直线运动，则这时的基准运动称为“对称定常直线飞行”，简称“对称定直飞行”。在该条件下,扰动运动方程不仅是线性和纵横分离的，而且是常系数线性微分方程组。如果飞机的基准运动是非定常的，则得到的扰动运动方程将是变系数线性微分方程组，实际工程上常采用“系数冻结法”将变系数线性微分方程在一定条件下转化为常系数线性微分方程求解。(2)四阶纵向小扰动线化方程组：假设飞机基准状态为水平飞行，即MSAT-_月匚。莒(。.一七---+t性)A7'm御mAM顼sin((?-%)膈也一山--LM一一凹S:也△丁《mK.,沥三mV,(L5)通=w式中下标o表示飞机基准状态运动参数值。将DU1AZ,AD和AT的表达式回带入式Q-5),并转化为状态空间形式，得:P「；：ScL4m」"•&L*4m'_/S'订F.'L0(〕竺手(GY+qg"%))

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2~0?I此’0SCp'cos(«r+㈤)Z-,J;：L-C^山】〔％.—必)2jm27'w0(3)四阶横侧向小抗动线化方程组:A//-sincc.^p一cos%Ar=-*-cos/McMyi(.'"'-L心皿「伐)1顶U?(2C'.十(.'七1如一(’!.smi\/-a})2m局丞U'M

21&0-gcos(0o_甘」「△厂U-psin’：%-%)△aAgaKD饥I_n*4w?p^0Sc2打"2-6)△RAA-'7,「闵］r%=Ap1lan%&、/-△r,m,an的表达式凹带入［-.AXT:.2-7;,并将其转化为状态空间形〔\7)tanOt.有时为了分析航向模态，还把航向角方程加入到E面的方程组中;Ayr=—-一Ar(2-9)cosQ