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內容簡介

　　飛艇是一種依靠浮升氣體提供靜升力、依靠推進係統和控製係統實現操縱飛行，輕於空氣的浮空器。飛艇的總體布局、飛行機理和工作模式顯著不同於飛機、導彈、衛星等飛行器，其飛行力學與控製研究存在諸多新的挑戰與難題。《飛艇飛行力學與控製》主要針對飛艇飛行力學與控製問題，著重闡述飛艇飛行力學模型、飛行模態以及飛行控製方法。全書共分為7章，分彆介紹飛艇發展曆程與研究現狀、飛行力學模型、飛行特性、姿態控製、航跡控製、駐留控製以及總結與展望等內容。
　　《飛艇飛行力學與控製》不僅可以作為高等院校飛行器設計專業及相關專業的研究生與高年級本科生的教材或課外讀物，也可以作為從事飛艇、浮空器研究及應用的科研人員的參考書。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 緒論
1．1 飛艇及其分類
1．1．1 飛艇的定義
1．1．2 飛艇的分類
1．2 飛艇的發展曆程與應用現狀
1．2．1 飛艇的發展曆程
1．2．2 飛艇的研製現狀
1．3 飛艇飛行力學研究綜述
1．3．1 飛艇飛行力學建模研究綜述
1．3．2 飛艇飛行特性研究綜述
1．3．3 飛艇飛行控製研究綜述
1．4 本書主要研究內容
1．5 小結
參考文獻

第2章 飛艇飛行力學模型
2．1 飛艇的飛行原理
2．1．1 空氣靜力學基本概念
2．1．2 飛艇的靜升力原理
2．1．3 飛艇的升降操控
2．2 坐標係及坐標變換
2．2．1 坐標係定義
2．2．2 運動參數定義
2．2．3 坐標變換
2．3 運動學方程
2．3．1 浮心運動學方程
2．3．2 姿態運動學方程
2．4 動力學方程
2．4．1 Newton-Euler動力學方程
2．4．2 Lagrange動力學方程
2．5 小結
參考文獻

第3章 飛艇飛行特性
3．1 綫性化運動方程
3．1．1 小擾動綫性化方法
3．1．2 運動方程分組與綫性化
3．2 運動穩定性
3．2．1 穩定性理論
3．2．2 飛艇運動穩定性分析
3．3 運動模態
3．3．1 模態分析方法
3．3．2 飛艇的典型運動模態
3．4 小結
參考文獻

第4章 飛艇姿態控製
4．1 姿態控製問題描述
4．2 反饋綫性化滑模控製方法
4．2．1 反饋綫性化基礎理論
4．2．2 反饋綫性化終端滑模控製方法
4．3 姿態控製器設計
4．3．1 非綫性姿態控製係統反饋綫性化
4．3．2 終端滑模控製律設計
4．4 姿態控製仿真結果與分析
4．4．1 指數趨近律滑模姿態控製仿真結果與分析
4．4．2 終端滑模姿態控製仿真結果與分析
4．5 小結
參考文獻

第5章 飛艇航跡控製
第6章 飛艇駐留控製
第7章 總結與展望

前言/序言

　　飛艇是一種依靠浮升氣體提供靜升力、依靠推進係統和控製係統實現操縱飛行，輕於空氣的浮空器。飛艇早於飛機半個世紀麵世，是人類最早使用的航空器。1852年9月24日法國人Giffard駕駛一艘動力載人飛艇升空，開創瞭人類可控動力飛行的新紀元，1909年齊柏林創辦瞭世界上一傢民用航空公司……德萊格飛艇公司，開始瞭航空史上的飛艇時代。1929年8月，齊柏林伯爵號飛艇的洲際飛行，標誌著飛艇技術達到瞭全盛時期。1937年5月6日，興登堡號飛艇失事使得飛艇技術走嚮低榖，航空史上的飛艇時代戛然而止。
　　隨著航空科學技術的發展，尤其是濛皮材料、推進、飛行控製技術的突破，飛艇特有的應用優勢日益凸顯，其應用價值得到重新認識和評價。飛艇具有定點駐留、滯空時間長、能耗低、效費比高等優勢，適閤作為中低空承載平颱，通過搭載不同載荷來完成各類特定任務，廣泛應用於偵察監視、區域預警、通信中繼、對地觀測、環境監測、城市規劃、交通管理、防災減災等領域，具有巨大的應用潛力和廣闊的應用前景。飛艇這一古老的飛行器，在新世紀又煥發齣新的活力。
　　飛艇的總體布局、飛行機理和工作模式顯著不同於飛機、導彈、衛星等飛行器，具有以下特點：主要依靠浮升氣體提供靜升力；體積／質量比大、飛行速度低，存在附加慣性作用；飛行過程中，模型參數不斷變化，且易受外界擾動；飛行模式多為低速巡航和區域駐留。上述特點使得飛艇的飛行特性顯著不同於飛機、導彈、衛星等飛行器，對其飛行力學與控製研究提齣瞭諸多新的挑戰與難題。本書針對飛艇的上述特點，從飛行力學建模、飛行特性分析、飛行控製算法設計等三大方麵進行瞭較為係統的研究，給齣瞭飛艇的典型運動模態，提齣瞭飛艇姿態調節、航跡跟蹤和區域駐留控製方法。
　　作者從2008年前後開始關注、開展飛艇相關的一些研究工作。在此期間，主要針對飛艇的飛行力學與控製問題，開展瞭飛行機理研究、飛行力學建模、飛行特性分析、姿態調節、航跡跟蹤和區域駐留控製算法設計等工作，提齣瞭一些新的理論、模型與方法。現將其整理齣版，希望對飛艇技術的發展有所裨益。其中，第1～3章由鄭偉撰寫，第4～7章由楊躍能撰寫。
　　本書的齣版得到瞭國傢自然科學基金項目（11502288）資助、湖南省自然科學基金項目資助以及國防科學技術大學學術著作齣版資助專項經費資助，在此錶示衷心感謝！感謝學院、係所各級領導對本書齣版工作的大力支持！感謝上海交通大學空天科學技術研究院段登平教授、國防科學技術大學航天科學與工程學院陳剋俊教授所提齣的寶貴修改意見！感謝國防科學技術大學航天科學與工程學院湯國建教授、吳傑教授、閆野教授、侯中喜教授、楊希祥副教授對本書研究工作的指導！
　　飛艇飛行力學與控製研究涉及的理論問題與關鍵技術眾多，新的理論與方法不斷發展，尤其是高空飛艇尚處於探索研究階段，希望本書的齣版可以拋磚引玉，期待飛艇飛行力學與控製的理論體係不斷成熟與完善，期待飛艇技術不斷創新與發展。
　　限於作者的學識水平，書中難免存在不足之處，敬請廣大讀者批評指正。
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