GB T 16638.2-2008 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.pdf

1、ICS 49020V 04 a冒中华人民共和国国家标准GBT 1 663822008代替GBT 1663821996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，quantities and symbols-Part 2：Axis systems and aircraft motion state quantities2008-07-18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GBT 1663822008GBT 16638(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

2、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GBT 16638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GBT 14410 2008飞行力学概念、量和符号相协调。本部分代替GBT 1663821996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GBT 166382 1996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

3、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：GgT 16638z 19961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

4、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。GBT 1 6638220082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。GBT 144101 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GBT 144106 2008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。31坐标轴系axis

5、 systems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。，311earthfixed axis system 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(31-1)之OxgYgzg 7，312 normal earthfixed axis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，313 的坐标轴系。aircraftcarried normal 简称S。注：在不引起混精的条件

6、下可以简称为铅垂地面earth axis system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，314 原点通常位于飞机的重心，三个坐标轴由body axis system 简称S-21412143的定义。纵轴 位于飞机参考面(GBT 14410612008中3141 311)内指向前方的坐标轴。longitudinal axis注：通常规定纵轴平行于机身轴线或翼根弦线。GBT 1663822008编号 术 语 定义或说明 符号和单位横轴 垂直于飞机参考面(GBT 144106 2008中3142 y311)，指向右方的坐标轴。竖轴 在飞机参考面(GBT1441

7、06 2008中3143 311)内垂直于纵轴(2141)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。，315 (GBT144106 2008中311)内垂直于air-path axis system 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(GBT144106 2008中Oxy，z，316 311)上的投影，了，轴垂直于参考面指向右intermediate axis system 简称S；方，z轴在

8、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(z14)，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，317stability axis system (GBT 144106 2008中31，1)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。，318 指向后方；轴Y。垂直于飞机纵对称平面，指向computational axis system 简称S。右方；

9、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319 验段纵轴，逆气流方向；轴z。在实验段纵对称Ox。Y，z，wind tunnel axis system 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。2GBT 166382200832坐标轴系之间的角度angles between axis systems321 气流坐标轴系与机体坐标轴系之间的角度 angles between air-path axis system

10、and body axissystem(参看图1)编号 术 语 定义或说明 符号和单位飞行速度(3411)与飞机参考面侧滑角 (GBT144106 2008中311)的夹角。 83211 当飞行速度沿横轴(3142)的分量为正时 单位为angle of sideslip 侧滑角为正。 度(。)按习惯，p的范围为：-n2p“2。飞行速度在飞机参考面(GBT 144106迎角 2008中3I1)上的投影与纵轴(3141)的a3212 夹角。当飞行速度沿竖轴(3143)的分量 单位为angle of attack 为正时迎角为正。 度(。)按习惯，a的范围为：一“a“。注：32中各坐标轴系之间的角度

11、关系犯总在图4中。322机体坐标轴系与飞机牵连铅垂地面坐标轴系之间的角度 angles between body axis system andaircraft-carried normal earth axis system(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(3141)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。3221 或者，机体纵轴在水平面上的投影与z。轴yaw angle(azimuth angle) 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。按z。轴转过p角

12、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 (3141)相重合所转过的角度。 口3222pitch angle 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3221和3222作了妒和0两次转动之后，再绕纵轴(3141)转动，使已转过p滚转角(倾斜角) 角度后的Y。轴与机体横轴(3142)相重合3223 所转过的角度。roll angle(bank angle) 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： xw。GBT

13、1 663822008323气流坐标轴系与飞机牵连铅垂地面坐标轴系之间的角度angles between air-path axis systemand aircraft-carried normal earth axis system(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。或九3231airpath azimuth angle 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。轴按3231转过z

14、。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3232 或者，z。轴与水平面的夹角。当z。轴的airpath pitch angle 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n2t“2。按3231和3232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。3233 后的Y。轴与Y。轴相重合所转过的角度。即airpath bank angle 单位为度(。)在GBT 144101-2008图7中由s。到S。的三次转动所确定的第三次转动的角。324 稳定性坐标系与机体坐标系之间的角

15、度angles between stability axis system and body axis system编号 术 语 定义或说明 符号和单位基准状态迎角3241 angle of attack in datum 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(GBT 1663822008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0 co印Jcosy sin)1 0L：(y)一I sin)cos

16、)1 0332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)COSaCOsB sinp sinaco妒L曲一L；(pL，(一口)=Jcosasinp CO印一sinasil妒J (8)lsina 0 coj334机体坐标轴系与半机体坐标轴系之间的变换(式(9)COSa 0 sinai0 1 0 -(9)sina 0 COS剑335半机体坐标轴系与气流坐标轴系之间的变换(式(1 0)r CO妒sj妒0L。，一L；(pIsin卢co。p oL 0 0 1 I336飞机牵连铅垂地面坐标轴系与气流坐标轴

17、系之间的变换(式(1 1)LasL。(卢。)L，(t)L：(Z。)cost COStsin,uasin),cos。,一cos,uasinxcosinracosZ。+si掣。sin。cos),sinZ。,sin,uasin),sinz。+cosp。cosx。COS2asin),sinz。一sin*。cos。o(10)Siftt fsln卢。COStCOS雎COSyaf 11、翻篡竺GBT 1663822008337稳定性坐标轴系与机体坐标轴系之间的变换(式(12)厂cos。0一sina。7k乩卜匕。1。纠3。4速度和角速度velocity and angular velocity341速度vel

18、ocity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(315)的原点相对于未受飞 V(3411 flight velocity 单位为米秒(airspeed)机流场影响的空气的速度。 (ms)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(313)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g341 2 components of flight ve 在机体坐标轴系(314)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。 (ms)342角速度angular

19、 velocity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(314)相对于地面惯性系的n3421 单位为弧度秒aircraft angular velocity 角速度。(rads)飞机角速度分量 飞机角速度在各坐标轴系中的分量。components of aircraft angular velocity滚转角速度 在飞机牵连铅垂地面坐标轴系(313)中：rate of roll 绕的分量 pg俯仰角速度 绕y。的分量 34，22rate of pitch 绕的分量rB偏航角速度 在机体坐标轴系(314)中：rate of yaw 绕纵轴的分量 户绕横轴的分量绕竖轴的分量

20、单位为弧度秒(rads)S35操纵面偏转角deflection angle of the control surfaceGBT 1663822008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351 为正。elevator deflection 单位为度(。)注：升降舵的正向偏转(即800)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352 deflection of movable sta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

21、353 为正。rudder deflection 单位为度(。)注：方向舵的正向偏转(即to)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。 Oal354deflection of 1eft aileron 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。 0r355deflection of right aileron 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(354)和右副翼偏角(355)副翼偏角 决定的综合量： 08356aileron deflect

22、ion 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357 deflection of elevator trim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358 deflection of rudder trim 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359 deflection of aileron trim 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3510 襟

23、翼，以襟翼后缘向下为正；对于前缘襟翼，以襟flap deflection 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3511 canard(fore wing)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。GBT 16638220088X。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“GBT 1663822008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9GBT 1663822008半机体坐标轴系中 文B316C索引基准状态迎角-计算坐标

24、轴系一襟翼偏角P侧滑角3211 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10G311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SWY322134223173141354m卫蔓_一2，3522333，5222333333，173554331338，23，292

25、269552211112255334434432433一333333一一125点王：；_3224224，2413333HJA英文索目aileron deneetion-35aircraft angular velocity342aircraft-carried normal earth axis system-31air-path axis system-31air-path azimuth angle323aiPpath bank angle323air-path pitch angle323airspeed。341angle of attack。一321angle of attack in

26、 datum state。324angle of sideslip。321Bhank angle-body axis systemCFGBT 1663822008flap deflection3510flight velocity(airspeed)3411lintermediate axis system316Llongitudinal axis一3141Nnormal axis -normal earthfixed axis systemP3223 pitch angle314canard(fore wing)deflection -35。1components of aircraft a

27、ngular velocity components of flight velocitycomputational axis systemD34223412denection of aileron trimmerdeflection of elevator trimmerdeflection of left aileron-deflection of movable stabilizerdeflection of right aileron-deflection of rudder trimmerearthfixed axis systemelevator defIectionE318359357354352355358rate of pitch。-rate of roll-rate of yawroll angle(bank angle)rudder deflectionstability axis systemtransverse axiswindtunnel axis systemRSTWY314331232223 4223 422-34223 2233533173142319311 yaw angle(azimuth angle)3，22135161351321211