《AV全程自动驾驶》PPT课件

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1、自动飞行控制系统第一节空气动力学第二节飞行力学第三节自动驾驶仪的基本工作原理第四节飞行控制计算机及系统第五节飞行指引仪第六节舵机、舵回路及液压系统第八街偏航阻尼器第九节电传操纵系统自动飞行控制系统概述自动飞行控制系统（AFCS）完成以下主要功能：自动驾驶仪(A/P)；飞行指引仪(F/D)；安定面配平系统(STAB/T)；偏航阻尼器(Y/D)；自动油门系统(A/T)。第一节空气动力学坐标系飞机的角运动参数飞机的操纵机构阻力坐标系地面坐标系原点：O取地面上某一点(例如飞机起飞点）。OX轴：处于地平面内并指向某方向（如指向飞行航线）；OY轴：也在地平面内，且垂直于OX轴指向右方；OZ

2、轴：垂直地面指向地心。坐标系（续）机体坐标系原点：O取在飞机质心处，坐标与飞机固连。OX轴：与飞机机身的轴线平行，且处在飞机对称平面内指向机头；OY轴：垂直于飞机对称平面指向右机翼；OZ轴：在飞机对称平面内，且垂直于OX轴指向下方。坐标系（续）速度坐标系，也称气流坐标系（速度轴系）原点：O取在飞机质心处。OX轴：与飞行速度的方向一致；OY轴：垂直于XOZ平面，指向右方；OZ轴：在飞机对称平面内，垂直于OX轴指向下方。飞机的角运动参数飞机的姿态角飞机的轨迹角气流角飞机的姿态角（机体轴系与地理系的关系）俯仰角：机体纵轴与其在地平面投影线之间的夹角。以抬头为正；偏航角：机体纵轴在地

3、平面上的投影与地理北之间的夹角。以机头右偏航为正（机头方向偏在预选航向的右边）。滚转角：又称倾斜角，指机体竖轴（飞机对称面）与通过机体轴的铅垂面间的夹角。飞机右倾斜时为正。飞机的轨迹角（地速坐标系与地理坐标系之间的关系）航迹倾斜角：飞行地速矢量与地平面间的夹角，以飞机向上飞时为正；航迹偏转（方位）角s：飞行地速矢量在地平面上的投影与地理北向之间的夹角，以速度在地面上投影偏在地轴之右时为正；航迹滚转角s：飞行地速矢量的垂直分量与飞行地速矢量及其在水平面上的投影组成的平面之间的夹角，以垂直分量在该平面之右为正。气流角（空速坐标与机体轴系的关系）迎角：空速向量在飞机对称面上的

4、投影与机体轴的夹角，以速度向量的投影在机体轴之下为正（飞机的上仰角大于轨迹角为正）；侧滑角：速度向量与飞机对称面的夹角。以速度向量处于飞机对称面右边时为正。飞机的操纵机构飞机的运动通常利用升降舵、方向舵、副翼及油门杆来控制。升降舵e，规定：升降舵后缘下偏为正。正的e产生负的俯仰力矩M，即低头力矩；升降舵调整片：减小升降舵上的铰链力矩。飞机的操纵机构（续）副翼偏转角a，规定：右副翼后缘下偏（左副翼随同上偏）为正。+a产生负的滚转力矩L。方向舵偏转角r，规定：方向舵后缘向左偏转为正。+r产生负的偏航力矩N。阻力分为：零升阻力和生致阻力零升阻力：与升力无关，又可细分为：

5、摩擦阻力；压差阻力；零升波阻。升致阻力：与升力有关，又可细分为：诱导阻力；升致波阻。第二节飞行力学飞机飞行中的受力与力矩飞机转弯时的受力状态及影响因素失速的基本概念及飞行包线限制影响飞机纵向、侧向和垂直方向稳定的条件与受力因素高速飞行与马赫数的概念飞机飞行中的气动力与力矩升力纵向力矩侧力滚转力矩L与偏航力矩N连续方程及伯努里方程连续方程FxV=常数高速流：（M²-1）dV/V=dF/F•伯努里方程P+½pV²=常数升力在亚音速流中，气流流过有迎角的翼型（a）时，在下表面临近前缘点A，流线在此点分开，在该点上的流速必须为零，A点称为驻点；驻点以上气流绕翼型上表面流过，驻点以下气流

6、绕下表面流过，然后到后缘点B处汇合成一条流线。B点也是驻点，其流速也为零。升力（续）将翼面上各点压力系数值作为（b）的图形。箭头所指为翼面法向。压力系数值为负表示吸力，则箭头向外；压力系数值为正表示压力，则箭头指向翼面。各向量外端光滑连成曲线，得到压力分布图。升力（续）升力产生原理：气流流过有迎角的翼型时，根据流量方程可知，下表面的气流速度小于上表面的气流速度，根据伯努力方程可知：下表面对机翼的压力大于上表面的压力，上下压力差产生空气动力，它在垂直于空速方向上的分量形成升力。压力分布图明确表示出上下翼面的压力差。将压力分布投影到V∞的垂直方向上并沿全翼面积分可得到升力系数CLw

7、。升力系数CLw随迎角α的变化关系如下图所示。理论研究和实验表明：机翼的升力LW—与机翼面积SW成正比，—与动压Q=（1/2）∞V2∞成正比。LW=CLwQSW升力系数CLw是无因次的。升力系数CLw是迎角α的函数，α越大CLw也越大。当α=0时CLw≠0。这是因为适用于低速飞行的翼型曲度总是正曲度，当α=0时上下翼面压力差仍不为零而是正值，当α为某一负值时才有CLw=0。使CLw=0的迎角称为零升迎角α0，一般为负值。当迎角达到一定值时，CLw达到最大值CLwMAX，如果迎角再大则CLw