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飛行力学 (日本語) 単行本（ソフトカバー） – 2017/1/27

strong>工学, 航空工学・宇宙工学, 機械工学, 嶋田 有三

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によって 嶋田 有三

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「世界標準」のテキスト! 航空機の力学から制御理論まで,理論展開を正しく追えるように各種方程式の導出を丁寧に説明. 行列・ベクトルを用いて式展開を進めているため,現在主流となっている現代制御理論へとなめらかにつなぐことができる. 宇宙往還機の運動方程式,機体回転の表現方法として注目されている四元数など,従来のテキストよりも一歩踏み込んだ内容も含めた,「これからの」飛行力学の定番となる一冊. 【目次】第1章 航空機の非線形運動方程式 1.1 ベクトルの微分 1.2 基底ベクトルと座標成分ベクトル 1.3 機体の回転運動(姿勢運動)の方程式 1.3.1 モーメント方程式 1.3.2 外積行列と慣性行列 1.3.3 回転運動(姿勢運動)の方程式 1.4 機体重心の運動方程式 1.5 座標系の種類と座標成分の変換 1.5.1 座標系の種類 (1) 局所水平座標系OH –XH,YH,ZH (2) 地面固定座標系 (3) 機体軸系 (4) 安定軸系 (5) 風軸系 (6) 慣性主軸系 1.5.2 空気力の座標変換 (1) 安定軸系から機体軸系への変換 (2) 風軸系から安定軸系への変換 (3) 風軸系から機体軸系への変換 1.6 慣性行列(テンソル)の座標変換 1.6.1 慣性行列の安定軸系と機体軸系間の変換 1.6.2 慣性行列の慣性主軸系と安定軸系間の変換 1.7 機体姿勢のオイラー角表現と速度・角速度の座標変換 1.7.1 オイラー角による姿勢表現 1.7.2 速度ベクトルの座標変換 (1) Z0軸回りの回転 (2) Y1軸回りの回転 (3) X2軸回りの回転 1.7.3 角速度ベクトルの変換 (1) Z0軸回りの角速度ベクトル (2) Y1軸回りの角速度ベクトル (3) X2軸回りの角速度ベクトル 1.8 重力と慣性乗積の影響 1.9 ジャイロ連成と推力によるモーメント 1.9.1 ジャイロ連成によるモーメント 1.9.2 推力モーメント 1.9.3 複数エンジンによるモーメントの方程式 問題 第2章 宇宙往還機・惑星探査機の運動方程式 2.1 座標系と座標変換行列 2.1.1 地心慣性座標系OI – XI,YI,ZI 2.1.2 地球固定座標系OG – XG,YG,ZG 2.1.3 局所水平座標系OH – XH,YH,ZH 2.1.4 機体軸系(機体固定座標系)OB – XB,YB,ZB 2.1.5 風軸系OW – XW,YW,ZW (1) 局所水平座標系から風軸系への変換行列 (2) 風軸系から機体軸系への変換行列 2.2 運動方程式 2.2.1 重心運動の方程式 2.2.2 姿勢(回転)運動の方程式 2.2.3 機体位置の方程式 (1) 対地球速度 (2) 機体の位置 2.2.4 姿勢方程式 (1) 機体の対地角速度 (2) 局所水平座標系に対する機体の角速度 (3) キネマティックス方程式の拡張 問題 第3章 微小擾乱運動方程式 3.1 擾乱方程式の仮定と釣り合い状態 3.2 テーラー級数展開 3.2.1 1変数関数のテーラー級数展開 3.2.2 多変数関数のテーラー級数展開 3.2.3 線形近似 3.3 4 方程式の線形化 3.3.1 重心運動の方程式の線形化 3.3.2 姿勢運動方程式の線形化 3.3.3 キネマティックス方程式の線形化 3.3.4 航法方程式の線形化 3.4 迎え角と横滑り角の線形化 3.5 姿勢角,迎え角と飛行経路角 3.6 空気力項の線形化と安定微係数 3.6.1 縦運動の線形化 3.6.2 横・方向運動の線形化 3.7 線形化された運動方程式 3.7.1 縦運動方程式 3.7.2 横・方向運動方程式 3.8 安定微係数の座標変換 3.8.1 変数の座標変換 3.8.2 重心運動の安定微係数の座標変換 (1) 定常速度と姿勢角に関する行列 (2) 速度に関する空気力の安定微係数 (3) 加速度に関する安定微係数 (4) 角速度に関する空気力の安定微係数 (5) 舵角に関する空気力の制御微係数 (6) 推力調整に関する空気力の制御微係数 3.8.3 姿勢運動の安定微係数の座標変換 (1) 速度に関する空力モーメントの安定微係数 (2) 加速度に関する空力モーメントの安定微係数 (3) 角速度に関する空力モーメントの安定微係数 (4) 舵角に関する空力モーメントの制御微係数 (5) 推力調整に関する空力モーメントの制御微係数 問題 第4章 安定微係数の推算 4.1 無次元安定微係数 4.1.1 空気力と空力モーメント 4.1.2 無次元安定微係数から有次元安定微係数への変換 4.1.3 縦の釣り合い条件とCx0,Cz0の近似 4.2 無次元安定微係数から有次元安定微係数への変換例 4.2.1 機体の基本データ 4.2.2 有次元安定微係数への変換 4.3 縦の安定微係数の推算 (1) 前方速度に関する微係数 (2) 迎え角に関する微係数 (3) ピッチ角速度に関する微係数 (4) 昇降舵に関する微係数 4.4 横・方向の安定微係数の推算 (1) 垂直尾翼とサイドウォッシュ (2) 横滑り角に関する微係数 (3) ロール角速度に関する微係数 (4) ヨー角速度に関する微係数 (5) エルロン舵角に関する微係数 (6) 方向舵舵角に関する微係数 問題 第5章 伝達関数と運動モード 5.1 縦運動の伝達関数 5.1.1 X軸方向の速度の伝達関数 5.1.2 Z軸方向の速度の伝達関数 5.1.3 ピッチ角の伝達関数 5.1.4 ピッチ角速度の伝達関数 5.1.5 迎え角の伝達関数 5.1.6 飛行経路角の伝達関数 5.2 横・方向運動の伝達関数 5.2.1 横速度の伝達関数 5.2.2 ロール角速度の伝達関数 5.2.3 ヨー角速度の伝達関数 5.2.4 ヨー角の伝達関数 5.2.5 横滑り角の伝達関数