Системы координат. Углы ориентации летательного аппарата (ЛА)

Московский Авиационный Институт

(Национальный Исследовательский Университет)

Факультет №3 «Системы управления, информатики и электроэнергетики»

Реферат по дисциплине:

«Введение в авиационную, ракетную и космическую технику»

на тему:

Системы координат. Углы ориентации летательного аппарата (ЛА).

Подготовил: студент .

Принял: Зайцев А.В.

Москва
2019

Оглавление

Введение        3

1.        Системы координат, связанные с землей        4

2.        Системы координат, связанные с ЛА        6

3.        Углы ориентации        7

4.        Углы Эйлера        8

Заключение        10

Список использованных источников        11

Введение

Для решения различных задач летательным аппаратом, необходимо грамотно управлять им и знать его положение в пространстве, а также положение других объектов. Но Земля движется, поэтому использовать одну неподвижную систему координат неверно. Для вычисления орбит спутников, прогнозирования их движения используются одни системы координат, для определения координат пунктов в процессе наблюдения используются другие координаты, а для использования полученных координат при решении различных прикладных задач требуются совершенно иные системы. А для точного управления используются углы Эйлера - углы, описывающие поворот абсолютно твердого тела в трёхмерном евклидовом пространстве: тангаж, крен, рыскание. Кроме того, при управлении важно помнить про углы ориентации, которые так же оказывают большое влияние на траекторию ЛА.

1. Системы координат, связанные с землей

1.  Геоцентрическая (инерциальная) система координат (рис 1.1)

Геоцентрическими называют системы, начало которых совпадает с центром масс Земли. Система имеет оси η (эта), ξ (кси) и ζ (дзета), причем они неподвижны, то есть “закреплены” и не двигаются вместе с Землей.

[pic 1]

Рис 1.1

(Геоцентрическая система координат)

Эта система является основой для моделирования движения ЛА, базовой на борту ЛА, а также используется для фотограмметрических задач - определений формы, размеров, положения и иных характеристик объектов по их фотоизображениям. Так же ей можно воспользоваться при расчете взлета и посадки для ближних полетов.

1.  Стартовая Система координат (рис 1.2)

Стартовая Система координат - система 0xyz, в которой начало совпадает с точкой старта, а оси в начальный момент параллельны осям геоцентрической системы, то есть η||y, ξ||x, ζ||z, а после они старта продолжают вращение вместе с суточным вращением земли, поэтому система не является инерциальной. Но при изучении полета ЛА дальностью до 100 км эту систему часто рассматривают как инерциальную.

[pic 2]

рис 1.2

(Стартовая Система координат)

1. Нормальная земная система координат (рис 1.3)

Нормальная земная система координат – система , где O и O лежит на поверхности земли, а O направленна вертикально вверх по местной вертикали - прямой, совпадающей с направлением силы тяжести в рассматриваемой точке. Часто используются для исследований траекторий взлета и посадки самолета.[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

[pic 7]

рис 1.3

(Нормальная земная система координат)

1. Системы координат, связанные с ЛА

1.  Связанная система координат (рис 2.1)

Начало находится в центре масс ЛА и вместе с ним изменяет свое положение в пространстве. Ось OX совпадает с продольной осью ЛА; ось OY перпендикулярна OX и лежит в главной плоскости симметрии; Ось OZ образует правую систему координат.

[pic 8]

рис 2.1

Связанная система координат

1. Скоростная система координат (рис 2.2)

Берет начало в центре масс ЛА и вместе с ним изменяет свое положение в пространстве. Ось O совпадает с вектором скорости; ось  перпендикулярна оси  и лежит в плоскости симметрии; ось  образует правую систему координат.  [pic 9][pic 10][pic 11][pic 12]