GBT16638.2-2008空气动力学概念、量和符号坐标轴系和飞机运动状态量.pdf 13页

'ICS49．020V04a冒中华人民共和国国家标准GB／T16638．2—2008代替GB／T16638．2—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Aerodynamics--Concepts，quantitiesandsymbols--Part2：Axissystemsandaircraftmotionstatequantities2008-07-18发布2009-01-01实施丰瞀鳃鬻黼警襻瞥星发布中国国家标准化管理委员会仅19 刖吕GB／T16638．2—2008GB／T16638((空气动力学概念、量和符号》分为四个部分：一⋯第1部分：空气动力学常用术语；⋯～第2部分：坐标轴系和飞机运动状态量；——第3部分：飞机几何特性；一一一第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—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／T16638．21996相比主要变化如下：a)增加了地面固定坐标轴系、纵轴、横轴和竖轴等定义；b)增加了量纲的单位，并在符号栏注明；c)修改了气流偏航(方向)角、气流俯仰角、气流倾侧角等定义；d)将空速的定义归入飞行速度中。本部分由中国航空工业第一集团公司提出。本部分由中国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、中国航空综合技术研究所、中国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JlI、郝卫东、邵箭、陈晏清、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：——Gg／T16638．z1996． 1范围空气动力学概念、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。GB／T16638．2—20082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／T14410．12008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3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axissystems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OxoYoz。，3．1．1earth—fixedaxissystem的坐标轴系。简称S。铅垂地面固定坐标轴系简称地轴系。地面固定坐标轴系(3．1-1)之Oxg‘Yg’zg7，3．1．2normalearth—fixedaxis一，其‰‘轴铅垂向下。简称S。’system飞机牵连铅垂地面坐标简称牵连地轴系。原点通常固定于飞机重轴系心、每个坐标轴的方向均与．72。’，Y。7，z。’相同OxgYgzg，3．1．3的坐标轴系。aircraft～carriednormal简称S。注：在不引起混精的条件下可以简称为铅垂地面earthaxissystem坐标轴系。机体坐标轴系简称体轴系。固定在飞机上的坐标轴系，其Oxyz，3．1．4原点通常位于飞机的重心，三个坐标轴由bodyaxissystem简称S-2．1．4．1～2．1．4．3的定义。纵轴位于飞机参考面(GB／T14410．6’12008中3．1．4．13．1．1)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—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／T14410．62008中3．1．4．2y3．1．1)，指向右方的坐标轴。竖轴在飞机参考面(GB／T14410．62008中3．1．4．33．1．1)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z。轴气流坐标轴系沿飞行速度的方向，z。轴在飞机参考面Ox。y。z。，3．1．5(GB／T14410．62008中3．1．1)内垂直于air-pathaxissystem简称S。z。轴指向下方，Y。轴垂直于z。轴和z。轴，指向右方(参看图1)。原点通常固定于飞机的重心，其‘轴沿飞行半机体坐标轴系速度在飞机参考面(GB／T14410．62008中Ox．y，z，，3．1．63．1．1)上的投影，了，轴垂直于参考面指向右intermediateaxissystem简称S；方，z．轴在参考面内垂直于z，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(z．1．4)，其原点通常位于飞机的重心，稳定性坐标轴系27。轴沿未受扰运动飞机速度在飞机参考面Ox，y。z，，3．1．7stabilityaxissystem(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，z，轴在参考面内，垂直于z。轴，指向下方。在计算空气动力学中使用的坐标轴系，其原计算坐标轴系点。通常位于机身顶点，轴z。沿机身轴线，Ox。y。z。，3．1．8指向后方；轴Y。垂直于飞机纵对称平面，指向computationalaxissystem简称S。右方；轴z。在飞机纵对称平面内，垂直于轴z。，指向上方。在风洞试验中使用的坐标轴系，其原点。风洞坐标轴系在风洞试验段纵轴上的某点，轴z。沿风洞试3．1．9验段纵轴，逆气流方向；轴z。在实验段纵对称Ox。Y，z，，windtunnelaxissystem简称S。平面内，垂直于纵轴；轴蛳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。2 GB／T16638．2—20083．2坐标轴系之间的角度anglesbetweenaxissystems3．2．1气流坐标轴系与机体坐标轴系之间的角度anglesbetweenair-pathaxissystemandbodyaxissystem(参看图1)编号术语定义或说明符号和单位飞行速度(3．4．1．1)与飞机参考面侧滑角(GB／T14410．62008中3．1．1)的夹角。83．2．1．1当飞行速度沿横轴(3．1．4．2)的分量为正时单位为angleofsideslip侧滑角为正。度(。)按习惯，p的范围为：--n／2≤p≤“／2。飞行速度在飞机参考面(GB／T14410．6迎角2008中3．I．1)上的投影与纵轴(3．1．4．1)的a3．2．1．2夹角。当飞行速度沿竖轴(3．1．4．3)的分量单位为angleofattack为正时迎角为正。度(。)按习惯，a的范围为：一“≤a≤“。注：3．2中各坐标轴系之间的角度关系犯总在图4中。3．2．2机体坐标轴系与飞机牵连铅垂地面坐标轴系之间的角度anglesbetweenbodyaxissystemandaircraft-carriednormalearthaxissystem(参看图2)编号术语定义或说明符号和单位屯轴和Y；轴绕z。轴转动，使z。轴与机体纵轴(3．1．4．1)在过原点的水平面上的投影相偏航角(方向角)重合所转过的角度。3．2．2．1或者，机体纵轴在水平面上的投影与z。轴yawangle(azimuthangle)单位为度(。)的夹角。当纵轴正半轴的投影线位于z。轴的右侧时≯为正。按习惯，p的范围为：一“≤妒≤Ⅱ。按z。轴转过p角度后，在铅垂平面内再绕转过p角度后的y。轴转到与机体纵轴俯仰角(3．1．4．1)相重合所转过的角度。口3．2．2．2pitchangle或者，机体纵轴与水平面的夹角。当纵轴的单位为度(。)正半轴位于过原点的水平面之上时，o为正。按习惯，o的范围为：一“／2≤口≤“／2。按3．2．2．1和3．2．2．2作了妒和0两次转动之后，再绕纵轴(3．1．4．1)转动，使已转过p滚转角(倾斜角)角度后的Y。轴与机体横轴(3．1．4．2)相重合3．2．2．3所转过的角度。rollangle(bankangle)单位为度(。)或者，机体竖轴与过纵轴的铅垂平面的夹角。当竖轴的正半轴位于该铅垂平面之左时，≠为正。按习惯，≠的范围为：x≤≠≤w。 GB／T16638．2—20083．2．3气流坐标轴系与飞机牵连铅垂地面坐标轴系之间的角度anglesbetweenair-pathaxissystemandaircraft-carriednormalearthaxissystem(参看图3)编号术语定义或说明符号和单位‰轴和y。轴绕z。轴转动，使z。轴与z。轴在过原点的水平面上的投影相重合所转过的角度。气流偏航(方向)角或者，z。轴在水平面上的投影与‰轴的Z。或九3．2．3．1air—pathazimuthangle单位为度(。)夹角。当z。轴正半轴的投影线位于z。轴之右时，z。为正。按习惯，z。的范围为：～“≤Z。≤Ⅱ。‰轴按3．2．3．1转过z。角度后，在铅垂平面内再绕转过x。角度后的Y。轴转到与z。气流俯仰角轴相重合所转过的角度。t或以3．2．3．2或者，z。轴与水平面的夹角。当z。轴的airpathpitchangle单位为度(。)正半轴位于过原点的水平面之上时，L为正。按习惯，L的范围为一n／2≤t≤“／2。按3．2．3．1和3．2．3．2作了z。和K两次气流倾侧角转动之后，再绕-z。轴转动，使已转过小角度p。或≠。3．2．3．3后的Y。轴与Y。轴相重合所转过的角度。即airpathbankangle单位为度(。)在GB／T14410．1-2008图7中由s。到S。的三次转动所确定的第三次转动的角。3．2．4稳定性坐标系与机体坐标系之间的角度anglesbetweenstabilityaxissystemandbodyaxissystem编号术语定义或说明符号和单位基准状态迎角3．2．4．1angleofattackindatum在飞机未受扰动的基准状态下的迎角。单位为度(。)State小n匿]或)12( GB／T16638．2—2008变换矩阵的逆向性质为式(3)：L。b一(Lb。)1一(Lh)7⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(3)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z转过角。形成的基元变换矩阵为式(4)：“拈慝。剖up：P；一鞠lsi蜩0co印Jcosysin)10]L：(y)一Isin)"cos)103·3．2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))“乩∽“吼斯，一I篡怒cosOc：os9淼：i恭co嚣sOs二in9烹：(4)(5)(6)『COSaCOsBsinpsinaco妒]L曲一L；(pL，(一口)=J—cosasinpCO印一sinasil妒J⋯⋯⋯⋯⋯⋯(8)l—sina0co∞j3．3．4机体坐标轴系与半机体坐标轴系之间的变换(式(9))COSa0sinai010-⋯⋯⋯⋯⋯--⋯⋯⋯⋯⋯(9)sina0COS剑3．3．5半机体坐标轴系与气流坐标轴系之间的变换(式(10))rCO妒sj妒0]L。，一L；(p—I—sin卢co。poL01I3·3．6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))Las—L。(卢。)L，(t)L：(Z。)costCOStsin,uasin),．cos％。,一cos,uasinx．．co％sinracosZ。+si掣。sin％。cos),．sinZ。,sin,uasin),,sinz。．+cosp。cosx。．COS／2asin),．sinz。一sin／*。cos％。o(10)Sifttfsln卢。COStCOS雎COSya⋯⋯⋯f11、翻～篡竺 GB／T16638．2—20083．3．7稳定性坐标轴系与机体坐标轴系之间的变换(式(12))厂cosⅡ。0一sina。7k乩√％卜匕。1。纠⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯㈡∽3。4速度和角速度velocityandangularvelocity3．4．1速度velocity编号术语定义或说明符号和单位飞行速度(空速)气流坐标轴系(3．1．5)的原点相对于未受飞V(∽3．4．1．1flightvelocity单位为米／秒(airspeed)机流场影响的空气的速度。(m／s)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z。轴的分量“g沿y。轴的分量"g飞行速度分量沿z。轴的分量训g3．4．12componentsofflightve—在机体坐标轴系(3．1．4)中：locity沿纵轴的分量沿横轴的分量沿竖轴的分量注：在气流坐标轴系中，沿z。轴的分量等于空速，单位为米／秒即蚝一V。(m／s)3．4．2角速度angularvelocity编号术语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n3．4．2．1单位为弧度／秒aircraftangularvelocity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。componentsofaircraftangularvelocity滚转角速度在飞机牵连铅垂地面坐标轴系(3．1．3)中：rateofroll绕‰的分量pg俯仰角速度绕y。的分量％3．4，2．2rateofpitch绕％的分量rB偏航角速度在机体坐标轴系(3．1．4)中：rateofyaw绕纵轴的分量户绕横轴的分量绕竖轴的分量单位为弧度／秒(rad／s)S 3．5操纵面偏转角deflectionangleofthecontrolsurfaceGB／T16638．2—2008编号术语定义或说明符号和单位升降舵偏角升降舵绕其铰链轴偏转的角度，以后缘向下3．5．1为正。elevatordeflection单位为度(。)注：升降舵的正向偏转(即80>0)产生负的俯仰力矩。全动平尾偏角全动平尾绕其铰链轴偏转的角度，以后缘向下3．5．2deflectionofmovablesta为正。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。方向舵偏角方向舵绕其铰链轴偏转的角度，以后缘向左3．5．3为正。rudderdeflection单位为度(。)注：方向舵的正向偏转(即t>o)产生负的偏航力矩。左副翼绕其铰链轴偏转的角度，以后缘向下左副翼偏角为正。Oal3．5．4deflectionof1eftaileron注：左副翼的正向偏转(即乱>0)产生正的滚转单位为度(。)力矩。右副翼绕其铰链轴偏转的角度，以后缘向下右副翼偏角为正。0Ⅱr3．5．5deflectionofrightaileron注：右副翼的正向偏转(即鼠：>0)产生负的滚转单位为度(。)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：083．5．6ailerondeflection或一(疋，一疋1)／2单位为度(。)左副翼和右副翼总是反向偏转的。升降舵调整片偏角3．5．7deflectionofelevatortrim—升降舵调整片绕其铰链轴偏转的角度，以后缘占。向下为正。单位为度(。)mer方向舵调整片偏角3．5．8deflectionofruddertrim—方向舵调整片绕其铰链轴偏转的角度，以后缘0tr向左为正。单位为度(。)mer副翼调整片偏角3．5．9deflectionofailerontrim—副翼调整片绕其铰链轴偏转的角度，以后缘向0h下为正。单位为度(。)mer襟翼偏角襟翼相对于收起位置偏转的角度。对于后缘爵3．5．10襟翼，以襟翼后缘向下为正；对于前缘襟翼，以襟flapdeflection单位为度(。)翼前缘向下为正。鸭翼(前翼)偏角鸭翼绕其铰链轴偏转的角度，以后缘向下拉3．5．11canard(forewing)deflec—为正。单位为度(。)tion注：鸭翼的正向偏转(蘸>0)产生正的俯仰力矩。 GB／T16638．2—20088X。轴在级对称面“图1气流轴系、半机体轴系与机体轴系的关系图2机体轴系与铅垂地面轴系的关系 h轴在h“GB／T16638．2—2008图3气流轴系与铅垂地面轴系的关系图4各坐标轴系之间的关系总图9 GB／T16638．2—2008半机体坐标轴系中文B⋯．⋯⋯⋯⋯·⋯⋯3．1．6C索引基准状态迎角⋯⋯·⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯计算坐标轴系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一襟翼偏角⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯P侧滑角⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··3．2．1．1偏航角(方向角)偏航角速度⋯⋯D地面固定坐标轴系F方向舵偏角⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯“方向舵调整片偏角⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯飞机角速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯飞机角速度分量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯飞机牵连铅垂地面坐标轴系⋯⋯⋯⋯飞行速度(空速)⋯⋯·⋯⋯·⋯·⋯⋯⋯飞行速度分量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯风洞坐标轴系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯俯仰角⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯“俯仰角速度⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯’。副翼偏角⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯“副翼调整片偏角⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·滚转角(倾斜角)⋯·滚转角速度⋯⋯⋯·横轴⋯⋯⋯⋯⋯⋯·机体坐标轴系⋯⋯·10G3．1．1气流俯仰角气流偏航角(气流方向角)气流倾侧角⋯⋯⋯⋯⋯⋯气流坐标轴系·⋯⋯⋯⋯··铅垂地面固定坐标轴系⋯全动平尾偏角⋯⋯⋯⋯⋯升降舵偏角⋯⋯⋯升降舵调整片偏角竖轴⋯⋯⋯⋯⋯⋯稳定性坐标轴系鸭翼(前翼)偏角迎角⋯⋯⋯⋯⋯·右副翼偏角⋯⋯·纵轴⋯⋯⋯左副翼偏角SWY3．2．2．13．4．2．23．1．73．1．4．1．3．5．4¨mⅢ卫蔓¨_～一2，35233，，5233．，．1735431．38，23，292695212534343243一～33¨33—33一125¨㈠点王：；_32424，2413．～H～J～ A英文索目ailerondeneetion⋯·····⋯··⋯--·⋯⋯-·⋯3．5．aircraftangularvelocity⋯⋯⋯⋯⋯⋯3．4．2．aircraft-carriednormalearthaxissystem-······‘‘···⋯⋯⋯·⋯···⋯⋯··⋯···⋯·······⋯··3．1．air-pathaxissystem--··-·⋯··-⋯····⋯⋯··3．1．air-pathazimuthangle⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3．2．3．aiPpathbankangle⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’’‘3．2．3．air-pathpitchangle⋯⋯⋯⋯···⋯··‘‘‘‘3．2．3．airspeed⋯⋯⋯⋯⋯’’‘’⋯‘‘‘‘’‘⋯。⋯’⋯3．4．1．angleofattack‘‘’⋯。。‘。‘⋯‘‘⋯‘。。⋯⋯一3．2．1．angleofattackindatumstate·····‘‘‘‘‘。‘3．2．4．angleofsideslip⋯⋯⋯⋯⋯⋯’。’’’⋯‘⋯3．2．1．Bhankangle·-··‘‘bodyaxissystemCFGB／T16638．2—2008flapdeflection⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯···⋯··3．5．10flightvelocity(airspeed)⋯⋯⋯⋯⋯⋯3．4．1．1lintermediateaxissystem⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3．1．6Llongitudinalaxis⋯····⋯⋯⋯⋯···⋯一3．1．4．1Nnormalaxis··-················-·normalearth—fixedaxissystemP3．2．2．3pitchangle·3．1．4canard(forewing)deflection⋯··-⋯⋯3．5。1componentsofaircraftangularvelocity·····‘‘‘componentsofflightvelocitycomputationalaxissystemD3．4．2．23．4．1．2denectionofailerontrimmer⋯⋯⋯⋯⋯deflectionofelevatortrimmer···············deflectionofleftaileron⋯⋯--·⋯⋯···⋯deflectionofmovablestabilizer⋯⋯···⋯deflectionofrightaileron·-·-·······‘‘‘‘‘‘’’··deflectionofruddertrimmer···············earth—fixedaxissystemelevatordefIection··⋯E3．1．83．5．93．5．73．5．43．5．23．5．53．5．8rateofpitch‘‘‘。·-·-···rateofroll·······--·-···rateofyaw··············rollangle(bankangle)rudderdeflection·····stabilityaxissystemtransverseaxiswind—tunnelaxissystemRSTWY3．1．4．3·3．1．23．2．2．234．2．2—34．2．2--3．4．2．232．2．3⋯3．5．33．1．73．1．4．23．1．93．1．1yawangle(azimuthangle)⋯⋯⋯⋯⋯3，2．2．13．5．16135132121'