空气动力学概念、量和符号第2部分：坐标轴系和飞机运动状态量

空气动力学概念、量和符号第2部分：坐标轴系和飞机运动状态量

国家标准 GB/T16638.2一2008 代替GB/T16638.2一1996 空气动力学概念、量和符号 第2部分:坐标轴系和飞机运动状态量 Aerodynamies一Coneepts,quantitiesandsymbols一 Part2:Axissystemsandaireraftmotionstatequantities 2008-07-18发布 2009-01-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管蹬委员会国家标准
GB/T16638.2一2008 前 言 GB/T16638《空气动力学概念、量和符号》分为四个部分 -第1部分:空气动力学常用术语; 第2部分坐标饷系和飞机运动状态量; 第3部分:飞机几何特性; 第4部分飞机的空气动力、力矩及其系数和导数 本部分为GB/T16638的第2部分 本部分对我国多年使用的空气动力学常用术语进行了归集与筛选,并尽可能与国际上大多数国家 的使用习惯相一致,本部分坐标轴系和飞机运动状态量的部分术语,定义和符号与GB/T144102008 《飞行力学概念、量和符号》相协调 本部分代替GB/T16638.2一1996《空气动力学概念、量和符号第2部分坐标轴系和飞机运动 状态量》 本部分与GB/T16638.2-1996相比主要变化如下 增加了地面固定坐标轴系、,纵轴、模轴和竖轴等定义; a b) 增加了量纲的单位,并在符号栏注明 修改了气流偏航(方向角、气流俯仰角.气流倾侧角等定义 c) d)将空速的定义归人飞行速度中 本部分由航空工业第一集团公司提出 本部分由航空工业第一集团公司归口 本部分起草单位:北京航空航天大学,航空综合技术研究所、航空工业空气动力研究院,中 国航空工业发展研究中心 本部分主要起草人;刘沛清、焦志强、李周复、陈玉、王志川、郝卫东、邵箭、陈曼清、肖业伦、范洁川、 张克军 本部分所代替标准的历次版本发布情况为 -GB/T16638.2一1996
GB/T16638.2一2008 空气动力学概念、量和符号 第2部分:坐标轴系和飞机运动状态量 范围 本部分规定了描述飞机运动的坐标轴系和基本的运动状态量 本部分适用于固定翼飞机,其他飞行器可参照使用 本部分中将飞机视为刚体,将大地视为平面 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款 凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本部分 GB/T14410.1一2008飞行力学概念、量和符号第1部分;坐标轴系和运动状态变量 GB/T14410.62008飞行力学概念、,量和符号第6部分;飞机几何形状 术语、定义和符号 下列术语、定义和符号适用于本部分 3.1坐标轴系axissystemms 编号 术 语 定义或说明 符号和单位 地面固定坐标轴系 原点和三个坐标轴均相对于地面固定不动 on.yM .1.1 s earth-fixedaxissystenm 的坐标轴系 简称s 铅垂地面固定坐标轴系 简称地饷系 地面固定坐标轴系(a.l.1)之o," y>w 8 .1.2 normalearth-fixedaxis ,其，'轴铅垂向下 简称 S. system 简称牵连地轴系 原点通常固定于飞机重 飞机牵连铅垂地面坐标 心、每个坐标轴的方向均与r" ",，'相同 y" 轴系 OAy. 3.1.3 的坐标轴系 aircraft-carried 简称s. normal 注:在不引起混淆的条件下可以简称为铅垂地面 earthaxissystem 坐标轴系 简称体轴系 固定在飞机上的坐标轴系,其 Oryz， 机体坐标轴系 3.l.4 原点通常位于飞机的重心，三个坐标轴由 bodyaxissystem 简称S 2.1.4.12.1.4.3的定义 位于飞机参考面(GB/T14410.62008中 纵轴 3.1.4.1 l3.1.1)内指向前方的坐标轴 longitudinalaxis 注:通常规定纵轴平行于机身轴线或翼根弦线
GB/T16638.2一2008 编号 术 语 定义或说明 符号和单位 横轴 垂直于飞机参考面(GB/T14410.6一2008中 3.1.4.2 l3.1.1),指向右方的坐标轴 tranSverSeaxiS 在飞机参考面(GB/T14410.6一2008中 竖轴 3.1.4.3 [3.1.l)内垂直于纵轴(2.1.4.1)指向下方的坐 normalaXis 标轴 原点通常固定于飞机的重心,其上 轴 沿飞行速度的方向， 轴在飞机参考面 Or.y.义 ， 气流坐标轴系 3.l.5 GB/T144l0.62008中3.1.1内垂直于 air-pathaxissystem 简称S. .Z 轴指向下方,y 轴垂直于 轴和 轴,指 向右方(参看图1) 原点通常固定于飞机的重心,其轴沿飞行 速度在飞机参考面(GB/T14410.62008中 半机体坐标轴系 On.ys 3.1.6 [3.1.1)上的投影,y轴垂直于参考面指向右 intermediateaxissystem 简称s 方,、轴在参考面内垂直于r轴指向下方(参 看图1) 在受扰运动中固连在飞机上的一种机体坐 标轴系(2.1.4),其原点通常位于飞机的重心 稳定性坐标轴系 轴沿未受扰运动飞机速度在飞机参考面 Or.y.Z., 3.1.7 stabilityaxissystetm" GB/T14410.62008中3.1.1)上的投影 简称s y，轴垂直于参考面指向右方,轴在参考面 内,垂直于.，轴,指向下方 在计算空气动力学中使用的坐标轴系,其原 点O通常位于机身顶点,轴.r 沿机身轴线， Or.y您 , 计算坐标轴系 3.1.8 指向后方;轴》垂直于飞机纵对称平面,指向 computationalaxissystem 简称S 右方;轴 在飞机纵对称平面内垂直于轴 ,指向上方 r 在风洞试验中使用的坐标轴系,其原点o 在风洞试验段纵轴上的某点,轴r 沿风洞试 Or 风洞坐标轴系 rw.yww" 3.1.9 验段纵轴,逆气流方向;轴文 在实验段纵对称 简称S wind-tunnelaxissystem 平面内,垂直于纵轴;轴y 垂直于试验段纵 对称平面,沿逆气流方向看去指向右方 注;本部分定义的坐标轴系都是右手直角坐标系
GB/T16638.2一2008 3.2坐标轴系之间的角度anglesbetweenaxissystems 3.2.1气流坐标轴系与机体坐标轴系之间的角度anglesbetweenairpathaxissystemandbodyaxis 1 system(参看图 术 编号 定义或说明 符号和单位 语 飞行速度3 4.1.1与飞机参考面 GB/T14410.6一2008中3.1.1的夹角 侧滑角 3.2.1.l 当飞行速度沿横轴(3.1.4.2)的分量为正时 单位为 anusleodsdeslp 侧滑角为正 度(' 按习惯，3的范围为:一x/2GB/T16638.2一2008 3.2.3气流坐标轴系与飞机牵连铅垂地面坐标轴系之间的角度 anglesbetweenairpathaxissystem andaireraft-carriednormalearthaxissystem(参看图3) 编号 语 定义或说明 符号和单位 辅和霜绕 霜转动,便霜与工 轴在过原点的水平面上的投影相重合所转过 的角度 或必 气流偏航(方向)角 X. 或者,工 轴在水平面上的投影与，轴的 3.2.3.1 airpathazimuthangle 单位为度( 夹角 当r 轴正半轴的投影线位于r，轴之 一T 右时X为正 按习惯，X的范围为 上 轴按3.2.3.1转过x 角度后,在铅垂 平面内再绕转过x角度后的y，轴转到与工 轴相重合所转过的角度 气流俯仰角 Y 或0. 3.2.3.2 或者，r 轴与水平面的夹角 当r 轴的 单位为度(")y air-pathpitchangle 正半轴位于过原点的水平面之上时，》 为正 按习惯的范围为 -r/2.开/2 拨3.2.a1和3.2.3.2作了飞和X两次 转动之后,再绕 轴转动,使已转过X、角度 气流倾侧角 或内 La 后的y 轴与y 轴相重合所转过的角度 即 3.2.3.3 单位为度(")y air-pathbankangle 在GB/T14410.1一2008图7中由s，到s. 的三次转动所确定的第三次转动的角 3 2 稳定性坐标系与机体坐标系之间的角度anglesbetweestabiltyaxissystemandbudyaxissystem 术 符号和单位 编号 语 定义或说明 基准状态迎角 0e .2.4.1 angleofattack indatum 在飞机未受扰动的基准状态下的迎角 单位为度( state 坐标轴系之间的关系- -坐标变换矩阵 3.3.1坐标变换矩阵的一般表示法 设矢量v在坐标轴系S 和S，中的分量列阵为式(l). o).=(必 u.u.记" )= vh认hu) 它们可以通过一个矩阵L联系起来,见式(2): rUrl U 或 uh Lhu [h [Un w)= L () L，称为从坐标轴系S 到S的坐标变换矩阵 它取决于S，和S 的相对角位置
GB/T16638.2一2008 变换矩阵的逆向性质为式(3) L =(L1=(L)" 绕一个轴转动而形成的矩阵称为基元变换矩阵 与R.(a)相对应,绕轴转过角a形成的基元变换矩 阵为式(4): L.a cOsa s1na sinacosa 与R,(相对应,绕轴y转过角月形成的基元变换矩阵为式(5) inp [cos 5 L.(9) sin3 cos3 与R,()相对应,绕轴:转过角》形成的基元变换矩阵为式(6) cosY siny sinycos72 L.Y 3.3.2飞机牵连铅垂地面坐标轴系与机体坐标轴系之间的变换(式(7) coscos必 cossin必 sin0 L =L.(p)L,(L.(=|sinfineos/一cos中insin央sin/in/十cofos必sinko cossinfcos十sinpsinycossinsiny一sinpcosycospcosO 3.3.3机体坐标轴系与气流坐标轴系之间的变换(式(8 cosacosB sin sinacos (8 L=L.()L,(一a) cosasin8cosp sinasinp sina cosar 3.3.4机体坐标轴系与半机体坐标轴系之间的变换(式(9)) sina cOsa Lt=L,(一a sina cosa 3.3.5半机体坐标轴系与气流坐标轴系之间的变换(式(10) cos3 sing L=L.(3) sin8cos3 l0) 3.3.6飞机牵连铅垂地面坐标轴系与气流坐标轴系之间的变换(式(11)) siny. cosY.cosX cosy.sinx sin4.cosY L=L.丛.)L.,(.)L.(X.)=sin4.siny.cosX.一cos从.sinXsiny4.sinY.sinX.十cosM.cosx lcos体.sinx.cosx十sin4.sinxcos4.sinX.sinx.一sinp4.cosX cosy4.cosy l
GB/T16638.2一2008 3.3.7稳定性坐标轴系与机体坐标轴系之间的变换(式(12)) cOsa sinae 12 Lg=L,a sina cosae 3.4速度和角速度veeityandangwlarveoeity 4.1速度veloeitsy 3. 编号 语 符号和单位 定义或说明 v 飞行速度(空速 气流坐标轴系(3.1.5)的原点相对于未受飞 lightvelocity 3. 4.1.1 单位为米/秒 机流场影响的空气的速度 m/s airspeed 飞行速度在各坐标轴系中的分量 在飞机牵连铅垂地面坐标轴系(3.1.3)中: 沿工，轴的分量 4 沿y 轴的分量 4 飞行速度分量 沿，轴的分量 w" 3.4.1.2 oflightve 在机体坐标轴系(3.1.4)中 components lloeity 沿纵轴的分量 沿横轴的分量 U 沿竖轴的分量 70" 注:在气流坐标轴系中,沿，轴的分量等于空速，单位为米/秒 即u=V m/s 3 4.2 angularveocity 角速度 语 编号 定义或说明 符号和单位 飞机角速度 机体坐标轴系(3.1.4)相对于地面惯性系的 3.4.2.1 单位为弧度/秒 ireraftangularvelocity 角速度 rad/s 飞机角速度分量 飞机角速度在各坐标轴系中的分量 componentsofaircraftangu larvelocity 滚转角速度 在飞机牵连铅垂地面坐标轴系(3.1.3)中 绕r 的分量 rrateofroll ！ 绕x的分量 俯仰角速度 g rateofpitch 绕，的分量 " 偏航角速度 在机体坐标轴系(3.1.4)中 rateofyaw 绕纵轴的分量 " 绕横轴的分量 绕竖轴的分量 单位为弧度/秒 rad/s
GB/T16638.2一2008 ofthecontrosurface 3.5操纵面偏转角deflectionangle 术 编号 符号和单位 语 定义或说明 升降舵绕其钦链轴偏转的角度以后缘向下 升降舵偏角 3.5.1 为正 elevatordeflection 单位为度(' 注升降舵的正向偏转(即a.>0)产生负的俯仰力矩 全动平尾绕其铵链轴偏转的角度,以后缘向下 全动平尾偏角 为正 deflectionofmovablesta 注，全动平尾的正向偏转(即>0)产生负的俯仰单位为度(") bilizer 力矩 方向舵绕其较链轴偏转的角度,以后缘向左 方向舵偏角 3.5.3 为正 rudderdeflection 单位为度(' 注:方向舵的正向偏转即o,>0)产生负的偏航力矩 左副翼绕其较链轴偏转的角度,以后缘向下 左副翼偏角 . 为正 3.5.4 注，左副翼的正向偏转即>0)产生正的滚转单位为度(" deflectionofleftaileron 力矩 右副翼绕其较链轴偏转的角度,以后缘向下 右副翼偏角 为正 3.5.5 注右副翼的正向偏转即>0)产生负的滚转单位为度() deflectionofrightaileron 力矩 由左副翼偏角(3.5.4)和右副翼偏角(3.5.5) 副翼偏角 决定的综合量 3.5.6 ,=(,一/2 单位为度(") ailerondeflection 左副翼和右副翼总是反向偏转的 升降舵调整片偏角 升降舵调整片绕其钦链轴偏转的角度.以后缘 3.5.7defleetionofelevatortrimm 向下为正 单位为度(") mer 方向舵调整片偏角 方向舵调整片绕其钦链轴偏转的角度,以后缘 o 3.5.8 deflectionofruddertrim- 向左为正 单位为度( mer 副翼调整片偏角 副翼调整片绕其钞链轴偏转的角度,以后缘向 3.5 9 defleetionofailerontrim- 下为正 单位为度( mer 襟翼相对于收起位置偏转的角度 对于后缘 襟翼偏角 3.5.10 襟翼,以襟翼后缘向下为正;对于前缘襟翼,以襟 lapdeflectionm 单位为度( 翼前缘向下为正 鸭翼(前翼)偏角 鸭翼绕其钞链轴偏转的角度，以后缘向下 3.5.1l canardfore wing)deflec-为正 单位为度( ttion 注，鸭翼的正向偏转(.>0)产生正的俯仰力矩
GB/T16638.2一2008 x轴在x平面上的投影 无平面 纵对称面zx 3z为机体轴系 y,为气流轴系 气流轴系、半机体轴系与机体轴系的关系 水平面sy 甜年公 平面上的投影 参考面x 机体轴系的原点应 .习z为机体轴系 蓬物新 y平面 图2机体轴系与铅垂地面轴系的关系
GB/T16638.2一2008 x轴在y),平台上的投影 水平面y 纵对称面a y马为气流拍系 xp为错乘地面轴系 图3气流轴系与铅垂地面轴系的关系 R,(a R,(a) 尺;(-B R.(w) R.(Ha R,(o 内 R.() R.(X R" 0. 图4各坐标轴系之间的关系总图
GB/T16638.2?2008 3.2.4.1 ???? 3.1.8 ? 3.1.6 3.5.10 ? ? ? 3.2.1.1 3.2.2.1 ?() 3.4.2.2 ?? ?? 3.2.3.2 3.2.3.1 ?( 3.2.3.3 ? ? 1.5 ?? 2 2 ?? ??? 3. ??β? ??? 3.5.2 ???? ??) ? ?? 3.5.1 綴? ?? 3.5.7 3.1.4. 3 ? ? ?? ?? 3.1.7 ?(б) 3.2.2 ?(?)? 3.5.11 3 ?? 3. 4.2. 2 ? 3.2.1 .2 ?? 3.5.5 3.1.4.2 3.1.4.1 ? 3.5.4 3.1.4 ? 10
GB/T16638.2一2008 英 文索 引 ailerondefileetion 3.5.6 3.5.10 lapdefiection Mightveoeityairspeed 3.4.1.1 rerafangularveloeity air aireraft-earriednormalearthaxis 3.1.3 3.1.5 intermediateaxissystem 3.1.6 air-pathaXisSyStem 一pathazimuthangle air-pathbankangle air-pathpitchangle 3.2.3.2 longitudinalaxis 3.1.4.1 airspeed 4 angleofattack angleofattackindatumstate 3.2 normalaxis 3.1.4.3 angleofsideslip noralearth-fixedaxissystem 3.1.2 bankangle 3.2.2.3 pitchangle 3.2.2.2 bb0dyaxissystem 3.1. 4 rateofpitch 3 4.2.2 3.4.2.2 canardforewingdeflection 3.5.11 rateofroll 3.4.2.2 componentsofaireraftangularvelocity rateofyaw .2.2. 3 4.2 rollanglebankangle 3. 3.5 componentsofflightvelocity 4. rudderdeflectionm computationalaxissystem 3. 1.8 3.1.7 stabilityaxissystem 3.5.9 deflecetionofailerontrimmmer 3.5.7 deflectionofeleVatortrimme 2 3.5. 3.1.4. deflectionofleftaileron transverseaxis .2 deflectionofmovablestabilizer 3.5. 5 defleetionofrightaileron 33 8 defleetionofruddertrimer .5 3.1.9 wind-tunnelaxissystem earth-fixed 3.1.1 3.2.2.1 axissystem yawangleazimuthangle eevatordefleetionm 3.5.1