AIAA航空航天技术丛书 飞机的性能、稳定性、动力学与控制 第2版pdf电子书版本下载

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第1章 基本空气动力学原理回顾 1

1.1引言 1

1.2流过机翼和机身的流体介质 2

1.2.1流动分离 4

1.2.2圆柱绕流 6

1.3阻力 9

1.4机翼参数 10

1.4.1截面参数 10

1.4.2机翼平面形状参数 12

1.5机翼截面的气动特性 14

1.5.1气动中心 16

1.5.2气动中心和压力中心之间的关系 18

1.5.3机翼截面的失速 18

1.5.4增升装置 19

1.6有限翼展机翼的气动特性 22

1.7减少诱导阻力的方法 26

1.8翼尖涡的形成和危害 27

1.9可压缩流 29

1.10超声速流动中的气动力 31

1.11临界马赫数 34

1.11.1薄翼型 37

1.11.2小展弦比机翼 38

1.11.3超临界翼型 38

1.11.4斜掠机翼 38

1.11.5后掠机翼 43

1.11.6三角翼 45

1.11.7前掠翼 46

1.11.8斜置翼 47

1.12面积律 48

1.13总结 51

参考文献 52

习题 53

第2章 飞机性能 55

2.1引言 55

2.2铅垂平面内的飞行运动方程 57

2.3滑翔 60

2.4水平飞行 66

2.4.1螺旋桨飞机水平飞行的解析解 69

2.4.2喷气式飞机的解析解 71

2.5爬升飞行 75

2.5.1定常爬升 75

2.5.2静升限和实用升限 79

2.5.3能量爬升法 79

2.6航程与航时 85

2.6.1喷气式飞机的航程 86

2.6.2螺旋桨飞机的航程 88

2.6.3风对航程的影响 89

2.6.4巡航高度的估算 89

2.6.5巡航爬升中上升高度的近似估计 90

2.7航时 91

2.7.1喷气式飞机的航时 91

2.7.2螺旋桨飞机的航时 92

2.8盘旋飞行 97

2.8.1盘旋飞行的运动方程 97

2.8.2水平面内盘旋飞行 98

2.8.3水平面内的协调盘旋飞行 99

2.8.4一般盘旋飞行 107

2.9起飞和着陆 116

2.9.1起飞 116

2.9.2着陆 121

2.10起飞和着陆时的危险：风切变和微暴流 124

2.11小结 126

参考文献 127

习题 127

第3章 静稳定性与操纵性 132

3.1引言 132

3.2平衡与稳定性的概念 132

3.3纵向静稳定性 135

3.3.1机身的贡献 135

3.3.2机翼的贡献 139

3.3.3翼身组合体的贡献 149

3.3.4平尾的贡献 157

3.3.5动力的影响 162

3.3.6全机纵向稳定性 163

3.3.7握杆中性点 164

3.3.8平尾的配平升力 166

3.3.9纵向操纵 169

3.3.10重心前限 175

3.3.11重心的允许范围 176

3.3.12地面效应 176

3.3.13松杆纵向稳定性 178

3.3.14气动补偿 179

3.3.15松杆中性点 187

3.3.16松杆裕度 187

3.3.17配平调整片 188

3.3.18确定飞行中的中性点 189

3.3.19稳定平飞中的杆力 190

3.4机动飞行中的稳定性 205

3.4.1垂直拉升 206

3.4.2水平盘旋 211

3.5航向稳定性 214

3.5.1航向稳定性判据 216

3.5.2航向静稳定性估算 217

3.5.3动力的影响 231

3.5.4方向舵固定时的航向稳定性 232

3.5.5航向操纵 232

3.5.6松舵航向稳定性 235

3.5.7脚蹬力 237

3.5.8自动上舵 237

3.6横向稳定性 243

3.6.1横向稳定性判据 244

3.6.2横向稳定性估算 245

3.6.3总横向静稳定性 255

3.6.4横向操纵 255

3.7小结 260

参考文献 260

习题 261

第4章 运动方程与稳定性导数估算 267

4.1引言 267

4.2坐标轴系 267

4.2.1惯性系（Oxiyizi） 268

4.2.2地面固定坐标系（OxEyEzE） 268

4.2.3航迹坐标系（Oxeyeze） 268

4.2.4机体轴系（Oxbybzb） 269

4.2.5坐标变换 269

4.2.6欧拉角速度 276

4.2.7方向余弦矩阵方法 283

4.2.8四元数法 290

4.3运动方程与动轴系的概念 303

4.3.1动轴定理 304

4.3.2速度与加速度的表达式 305

4.3.3飞机动力学方程 309

4.3.4小扰动运动方程 315

4.3.5气动力与力矩估算 318

4.4稳定性导数估算 330

4.4.1纵向系数的估算 331

4.4.2横航向导数的估算 343

4.5总结 374

参考文献 374

习题 375

第5章 线性系统、理论及设计：简要回顾 378

5.1引言 378

5.2拉普拉斯变换 378

5.3传递函数 383

5.4系统响应 384

5.4.1一阶系统响应 384

5.4.2二阶系统响应 386

5.4.3最小相位系统与非最小相位系统 390

5.5单位反馈系统的稳态误差 390

5.6频域响应 393

5.7闭环系统的稳定性 397

5.7.1劳斯稳定判据 400

5.7.2根轨迹法 402

5.7.3奈奎斯特稳定判据 408

5.7.4增益裕量与相位裕量 414

5.8时域与频域参数间的关系 417

5.9补偿器设计 420

5.9.1比例积分补偿器 421

5.9.2比例微分补偿器 423

5.9.3超前—滞后补偿器 423

5.9.4比例—积分—微分控制器 425

5.9.5反馈补偿 425

5.10状态空间分析与设计 437

5.10.1状态变量的概念 437

5.10.2状态空间表达式 437

5.10.3状态变换矩阵 438

5.10.4可控性与可观性 441

5.10.5相变量形式 442

5.10.6由微分方程到相变量形式的变换 443

5.10.7由通用状态空间表达式到相变量形式的变换 444

5.10.8由传递函数到相变量形式的变换 445

5.10.9极点配置方法 446

5.10.10对偶相变量形式 448

5.10.11由传递函数到对偶相变量形式的变换 448

5.10.12状态观测器设计 449

5.11小结 458

参考文献 458

习题 458

第6章 飞机响应与闭环控制 462

6.1引言 462

6.2纵向响应 462

6.2.1短周期近似 469

6.2.2长周期近似 471

6.2.3短周期和长周期模态近似的准确性 473

6.2.4静态稳定性对纵向响应的影响 477

6.2.5纵向传递函数 479

6.2.6纵向频率响应 485

6.3横航向响应 487

6.3.1横航向近似 494

6.3.2横航向近似的准确性 497

6.3.3横航向传递函数 502

6.3.4横航向频率响应 508

6.4飞行品质 511

6.4.1纵向飞行品质 512

6.4.2横航向飞行品质 513

6.5闭环飞行控制 514

6.5.1俯仰增稳系统 514

6.5.2纵向增稳系统的全状态反馈设计 516

6.5.3偏航阻尼器 522

6.5.4横航向增稳系统的全状态反馈设计 523

6.5.5自动驾驶仪 529

6.6总结 539

参考文献 539

习题 539

第7章 惯性耦合和尾旋 542

7.1引言 542

7.2惯性耦合 542

7.2.1滚转运动中的偏航和俯仰发散 543

7.2.2飞机稳定滚转的运动方程 545

7.2.3预防惯性耦合 551

7.3机翼和机身的自转 554

7.3.1机翼自转 554

7.3.2机身自转 555

7.4飞机尾旋 558

7.5稳定尾旋的运动方程 561

7.5.1稳态尾旋的力平衡 565

7.5.2力矩平衡 566

7.6尾旋改出 572

7.7通过修形提高抗尾旋能力 574

7.7.1机翼修形 574

7.7.2机身修形 576

7.8总结 579

参考文献 579

习题 581

第8章 大迎角稳定性和控制问题 583

8.1引言 583

8.2简要历史概述 583

8.3大迎角问题概述 584

8.4大迎角下的三角翼 586

8.4.1涡破裂和失速 589

8.4.2涡破裂的控制 594

8.5前缘延伸 595

8.6大迎角下的前机身 597

8.6.1雷诺数的影响 599

8.6.2前机身几何形状的影响 600

8.6.3前机身和机翼涡流场的相互作用 600

8.7迎角、侧滑角、滚转角的关系 602

8.8机翼摇晃 602

8.8.1三角翼模型的机翼摇晃 606

8.8.2流动机理 607

8.8.3涡破裂的影响 613

8.8.4侧滑的影响 614

8.9三角翼的滚转吸引子 614

8.10前机身诱发的机翼摇晃 616

8.10.1前机身几何形状的影响 618

8.10.2前机身诱发机翼摇晃的物理流动机理 618

8.11机翼摇晃抑制 624

8.11.1被动的气动方法 624

8.11.2机翼摇晃的主动控制 627

8.12副翼操纵反效和航向偏离 631

8.12.1副翼操纵反效 631

8.12.2航向偏离 631

8.12.3偏离准则的运用 632

8.13大迎角的控制思想 634

8.13.1抬头 634

8.13.2绕速度矢滚转 634

8.13.3低头 635

8.13.4前机身涡控制 637

8.13.5推力矢量控制 644

8.14总结 645

参考文献 646

附录1标准大气 651

附录2拉普拉斯变换表 655

附录3克拉默法则 656

附录4美国惯用单位制和国际单位制的转换 658

参考文献 659