大气飞行动力学与控制

课程编码：180215082500M1003H 英文名称：Dynamics and Control of Atmospheric Fligh 课时：60 学分：3.00 课程属性：学科核心课 主讲教师：周江华等

本课程设置的目的是针对在临近空间环境和航空环境飞行的典型飞行器，向学生讲授动力学与控制理论知识和研究方法，同现有针对空间环境的飞行器动力学与控制课程形成互补。
通过本课程的学习，要求学生：
1）了解飞机、飞艇、气球、弹箭等在大气环境飞行的动力学建模、稳定性与控制有关的发展背景和最新进展；
2）掌握飞行动力学与控制的基本概念、基本原理和基本方法，并能应用于典型飞行器；
3）挖掘自身潜力：尝试力学思维方法、感受数学推导过程、养成科学研究及实际应用的兴趣。

：微分方程、矢量及矩阵论、理论力学、流体力学/空气动力学、自动控制原理、飞行器概论、Matlab或C/C++语言。

第一章 大气飞行器飞行原理 3学时 周江华
第1节 课程概述
第2节 大气飞行器主要类型
第3节 飞行原理
第二章 地球大气 3学时 苗景刚
第1节 空气基本特性
第2节 地球大气环境
第3节 国际标准大气
第4节 大气风场
第5节 影响飞行的天气
第三章 参考坐标系及其转换 3学时 周江华
第1节 常用坐标系
第2节 坐标系的转换
第3节 苏式坐标系介绍
第4节 小结
第四章 动力学基本方程 3学时 周江华
第1节 大气飞行器受力特征
第2节 气动升力与阻力
第3节 控制力（操纵力）
第4节 动力学基本方程
第五章 飞机的飞行性能 3学时 周江华
第1节 平飞性能
第2节 上升性能
第3节 下降性能
第4节 机动性能
第六章 飞机的静稳定性和静操纵性 3学时 周江华
第1节 平衡、静稳定、静操纵概念
第2节 气动力（矩）线化表达式
第3节 纵向平衡、静稳定和静操纵
第4节 横侧向平衡、静稳定和静操纵
第七章 飞机纵向运动稳定性、操纵性与控制 6学时 周江华
第1节 纵向运动微分方程
第2节 纵向运动方程的线化处理
第3节 纵向运动稳定性分析
第4节 纵向操纵特性
第5节 纵向飞行控制原理和方法
第八章 飞机横侧向运动稳定性、操纵性与控制 6学时 周江华
第1节 横侧向运动微分方程
第2节 横侧向运动方程的线化处理
第3节 横侧向运动稳定性分析
第4节 横侧向操纵特性
第5节 横侧向飞行控制原理和方法
第九章 飞艇及浮空器飞行原理 3学时 周江华
第1节 飞艇及浮空器简史
第2节 高空气球的升空特性
第3节 高空飞艇的升空方式及特性
第4节 高空气球平飞时的运动特性
第5节 平流层飞艇飘飞时的运动特性
第十章 飞艇运动方程 3学时 苗景刚
第1节 飞艇常用坐标系
第2节 飞艇的受力特点与受力分析
第3节 飞艇运动建模
第十一章 飞艇运动特征及飞行控制 6学时 苗景刚
第1节 动力学方程的线化
第2节 纵向运动特性分析
第3节 横侧向运动特性分析
第4节 飞艇飞行控制原理和方法
第十二章 软式浮空器的压力控制 3学时 苗景刚
第1节 压力控制系统概述
第2节 压力测量方法及传感器介绍
第3节 压力控制基本方法
第4节 压控建模与仿真
第十三章 轴对称弹箭运动方程 3学时 周江华
第1节 导弹（火箭）概述
第2节 轴对称弹箭建模假设
第3节 英美系框架下的弹箭方程
第4节 苏系(国内)框架下的弹箭方程
第十四章 弹箭运动稳定性与控制 6学时 周江华
第1节 弹箭飞行中的所受扰动
第2节 扰动运动的线化分析方法
第3节 纵向运动稳定性、操纵性分析
第4节 侧向运动稳定性、操纵性分析
第5节 导弹飞行控制原理和方法
第十五章 实践课(课后大作业课堂集中讨论) 3学时 苗景刚
第1节 标准大气计算大作业
第2节 大气飞行器运动模态分析及控制律设计大作业
第3节 高空气球轨迹近似计算大作业
第十六章 考试 3学时 苗景刚
第1节 3小时闭卷考试

中国科学院空天信息创新研究院浮空器研究中心研究员。国家重大专项平流层应急快响飞艇总师。在飞行器动力学与飞行控制技术领域，发表论文80余篇，授权国家发明专利7项。