第二章 飞行力学

在地球大气层中运动的物体主要受空气动力和引力的作用，尽管引力是作用在物体上而不是作用于其形状和质量，但是物体的大小和形状决定了它的气动特性，因此，可以通过改变外形和内部质量的影响来改变气动载荷的相对影响。对于一个自由落体的飞行器，质量和形状轻微的大小变化也会因为问题的非线性特性而造成明显不同的运动轨迹。

为了保障再入飞行，通常都会给飞行器配备指导和控制 (G&C) 系统，因为操作不确定性和飞行器特性引起的轨迹变化可以被补偿。指导和控制系统的基础是标称轨迹的可利用性，在考虑飞行器特性和热力载荷约束的情况下，该特性显示了特定飞行器设计是否可行。

在正式开始讨论飞行器外形设计优化之前，将首先介绍再入飞行力学的基础知识。在2.1节我们以飞行环境，又称地球形状、引力场及大气层的讨论开始。在2.2节中，将给出飞行器的运动方程，在此之前我们将定义相关的坐标系，讨论飞行器所受外力和平飞运动方程。最后，在2.3节将展示在模拟中使用的指导和控制方法。本章还会分别讨论胶囊状和有翼飞行器的不同制导控制方法。