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内容简介

　　飞艇是一种依靠浮升气体提供静升力、依靠推进系统和控制系统实现操纵飞行，轻于空气的浮空器。飞艇的总体布局、飞行机理和工作模式显著不同于飞机、导弹、卫星等飞行器，其飞行力学与控制研究存在诸多新的挑战与难题。《飞艇飞行力学与控制》主要针对飞艇飞行力学与控制问题，着重阐述飞艇飞行力学模型、飞行模态以及飞行控制方法。全书共分为7章，分别介绍飞艇发展历程与研究现状、飞行力学模型、飞行特性、姿态控制、航迹控制、驻留控制以及总结与展望等内容。
　　《飞艇飞行力学与控制》不仅可以作为高等院校飞行器设计专业及相关专业的研究生与高年级本科生的教材或课外读物，也可以作为从事飞艇、浮空器研究及应用的科研人员的参考书。

内页插图

目录

前言

第1章 绪论
1．1 飞艇及其分类
1．1．1 飞艇的定义
1．1．2 飞艇的分类
1．2 飞艇的发展历程与应用现状
1．2．1 飞艇的发展历程
1．2．2 飞艇的研制现状
1．3 飞艇飞行力学研究综述
1．3．1 飞艇飞行力学建模研究综述
1．3．2 飞艇飞行特性研究综述
1．3．3 飞艇飞行控制研究综述
1．4 本书主要研究内容
1．5 小结
参考文献

第2章 飞艇飞行力学模型
2．1 飞艇的飞行原理
2．1．1 空气静力学基本概念
2．1．2 飞艇的静升力原理
2．1．3 飞艇的升降操控
2．2 坐标系及坐标变换
2．2．1 坐标系定义
2．2．2 运动参数定义
2．2．3 坐标变换
2．3 运动学方程
2．3．1 浮心运动学方程
2．3．2 姿态运动学方程
2．4 动力学方程
2．4．1 Newton-Euler动力学方程
2．4．2 Lagrange动力学方程
2．5 小结
参考文献

第3章 飞艇飞行特性
3．1 线性化运动方程
3．1．1 小扰动线性化方法
3．1．2 运动方程分组与线性化
3．2 运动稳定性
3．2．1 稳定性理论
3．2．2 飞艇运动稳定性分析
3．3 运动模态
3．3．1 模态分析方法
3．3．2 飞艇的典型运动模态
3．4 小结
参考文献

第4章 飞艇姿态控制
4．1 姿态控制问题描述
4．2 反馈线性化滑模控制方法
4．2．1 反馈线性化基础理论
4．2．2 反馈线性化终端滑模控制方法
4．3 姿态控制器设计
4．3．1 非线性姿态控制系统反馈线性化
4．3．2 终端滑模控制律设计
4．4 姿态控制仿真结果与分析
4．4．1 指数趋近律滑模姿态控制仿真结果与分析
4．4．2 终端滑模姿态控制仿真结果与分析
4．5 小结
参考文献

第5章 飞艇航迹控制
第6章 飞艇驻留控制
第7章 总结与展望

前言/序言

　　飞艇是一种依靠浮升气体提供静升力、依靠推进系统和控制系统实现操纵飞行，轻于空气的浮空器。飞艇早于飞机半个世纪面世，是人类最早使用的航空器。1852年9月24日法国人Giffard驾驶一艘动力载人飞艇升空，开创了人类可控动力飞行的新纪元，1909年齐柏林创办了世界上一家民用航空公司……德莱格飞艇公司，开始了航空史上的飞艇时代。1929年8月，齐柏林伯爵号飞艇的洲际飞行，标志着飞艇技术达到了全盛时期。1937年5月6日，兴登堡号飞艇失事使得飞艇技术走向低谷，航空史上的飞艇时代戛然而止。
　　随着航空科学技术的发展，尤其是蒙皮材料、推进、飞行控制技术的突破，飞艇特有的应用优势日益凸显，其应用价值得到重新认识和评价。飞艇具有定点驻留、滞空时间长、能耗低、效费比高等优势，适合作为中低空承载平台，通过搭载不同载荷来完成各类特定任务，广泛应用于侦察监视、区域预警、通信中继、对地观测、环境监测、城市规划、交通管理、防灾减灾等领域，具有巨大的应用潜力和广阔的应用前景。飞艇这一古老的飞行器，在新世纪又焕发出新的活力。
　　飞艇的总体布局、飞行机理和工作模式显著不同于飞机、导弹、卫星等飞行器，具有以下特点：主要依靠浮升气体提供静升力；体积／质量比大、飞行速度低，存在附加惯性作用；飞行过程中，模型参数不断变化，且易受外界扰动；飞行模式多为低速巡航和区域驻留。上述特点使得飞艇的飞行特性显著不同于飞机、导弹、卫星等飞行器，对其飞行力学与控制研究提出了诸多新的挑战与难题。本书针对飞艇的上述特点，从飞行力学建模、飞行特性分析、飞行控制算法设计等三大方面进行了较为系统的研究，给出了飞艇的典型运动模态，提出了飞艇姿态调节、航迹跟踪和区域驻留控制方法。
　　作者从2008年前后开始关注、开展飞艇相关的一些研究工作。在此期间，主要针对飞艇的飞行力学与控制问题，开展了飞行机理研究、飞行力学建模、飞行特性分析、姿态调节、航迹跟踪和区域驻留控制算法设计等工作，提出了一些新的理论、模型与方法。现将其整理出版，希望对飞艇技术的发展有所裨益。其中，第1～3章由郑伟撰写，第4～7章由杨跃能撰写。
　　本书的出版得到了国家自然科学基金项目（11502288）资助、湖南省自然科学基金项目资助以及国防科学技术大学学术著作出版资助专项经费资助，在此表示衷心感谢！感谢学院、系所各级领导对本书出版工作的大力支持！感谢上海交通大学空天科学技术研究院段登平教授、国防科学技术大学航天科学与工程学院陈克俊教授所提出的宝贵修改意见！感谢国防科学技术大学航天科学与工程学院汤国建教授、吴杰教授、闫野教授、侯中喜教授、杨希祥副教授对本书研究工作的指导！
　　飞艇飞行力学与控制研究涉及的理论问题与关键技术众多，新的理论与方法不断发展，尤其是高空飞艇尚处于探索研究阶段，希望本书的出版可以抛砖引玉，期待飞艇飞行力学与控制的理论体系不断成熟与完善，期待飞艇技术不断创新与发展。
　　限于作者的学识水平，书中难免存在不足之处，敬请广大读者批评指正。
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