飞行力学课程教学大纲
一、课程基本信息
课程编号：AS33102
课程名称：飞行力学
英文名称：Flight Dynamics
课程学时：32 讲课学时：24 实验学时：8上机学时： 习题学时：
课程学分：2
开课单位：航天学院控制科学与工程系
授课对象：自动化专业、探测制导与控制技术专业本科生和研究生，
飞行器设计专业本科生和研究生
开课学期：1春3春
先修课程：高等数学、理论力学、自动控制原理、现代控制理论基础
二、课程目标
《飞行力学》是工科高等院校控制科学与工程学科或航空宇航科学与技术学科一门专业课程，旨在培养学生运用高等数学、理论力学和空气动力学基础知识进行飞行器制导控制系统动力学建模的能力。本课程的主要任务是通过课堂教学和上机实验环节，培养学生建立飞行器运动数学模型的能力，支撑专业学习成果中相应指标点的达成。
课程目标对学生的能力要求如下：
课程目标1. 以大气层内导弹为主要背景，掌握该飞行器制导控制系统的基本特性、建模原理；
课程目标2. 掌握飞行器动力学建模的理论及方法，具有推导各种飞行器运动数学模型的能力；
课程目标3.具有利用仿真工具对飞行器质点运动模型和飞行器全弹道运动模型进行数值求解的能力；培养学生自主学习和终身学习的意识，具备将掌握的基础知识进行拓展应用的能力。
三、课程目标与毕业要求对应关系（毕业要求具体描述对应指标点分解，请参考附件列写）
毕业要求 | 毕业要求具体描述 | 课程目标 |
1. 工程知识 | 1-？ 能运用数学和理论力学知识对飞行器制导控制系统进行分析和设计。 | 课程目标1 |
2. 问题分析 | 能应用数学和理论力学基本原理，对飞行器制导控制系统进行建模，并能检验模型的合理性。 | 课程目标2 |
5. 使用现代工具 | 能够利用仿真工具对飞行器运动模型进行数值解算。 | 课程目标3 |
12.终身学习 | 具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。 | 课程目标3 |
四、课程目标与课程内容对应关系（课程目标对应尽量少于2个）
序号 | 教学内容 | 教学要求 | 学时 | 教学方式 | 对应课程 目标 |
1 | 1.飞行力学中常用的坐标系和坐标转换 (1) 太阳惯性坐标系和地心惯性坐标系，以及发射点惯性坐标系； (2) 弹体系和速度系； (3) 弹道系; (4) 各个坐标系之间的转换关系。 | 掌握描述飞行器运动所需要的坐标系的定义，并能够推导坐标系之间的转换矩阵。 | 4 | 讲授 | 课程目标1 课程目标2 |
2 | 2．作用在导弹上的空气动力 (1) 空气动力学伯努利原理； (2) 升力和侧向力； (3) 阻力。 | 掌握作用在导弹上的气动力的基本特性，特别是攻角、侧滑角，以及舵偏角与升力和侧向力的关系。 | 4 | 讲授 | 课程目标1 课程目标2 |
3 | 3. 作用在导弹上的气动力矩 (1) 俯仰力矩和静稳定性 (2) 偏航力矩； (3) 滚转力矩； (4) 铰链力矩 | 掌握作用在导弹上的气动力矩的基本特性，明确静稳定性的概念。 | 6 | 讲授和动画演示 | 课程目标1 课程目标2 |
4 | 4. 作用在导弹上推力 (1) 反作用推力产生原理； (2) 反作用推力产生的力矩； (3) 直接侧向力与气动力复合控制导弹的反作用推力； (4) 推力矢量控制导弹的反作用推力； (5) 侧向喷流气动干扰效应。 | 掌握作用在导弹上的反作用推力的基本性质，推力产生反作用力矩的特性，了解侧向喷流气动干扰效应的机理。 | 2 | 讲授 | 课程目标1 课程目标2 课程目标3 |
5 | 5 作用在导弹上重力 (1) 重力的原理； (3) 重力的计算公式。 | 掌握作用在导弹上的重力的特性和计算公式。 | 2 | 讲授 | 课程目标1 课程目标2 课程目标3 |
6 | 6．导弹运动方程组的建立
| 掌握大气层内导弹运动方程组的推导方法，并具备举一反三，推导其它任何类型飞行器运动方程组的能力。 | 6 | 讲授 | 课程目标1 课程目标2 课程目标3 |
7 | 上机实验一：导弹质点运动方程组数值求解 | 设计导弹机动突防飞行弹道，分为两种模式：1）纵向维持匀速、等高飞行，侧向大迂回机动飞行；2）纵向跳跃机动，侧向迂回机动飞行。根据所设计弹道，编写导弹运动质点弹道方程组数值求解计算程序，掌握导弹质点运动方程组数值求解方法。 | 4 | 上机实验 | 课程目标1 课程目标2 课程目标3 |
8 | 上机实验二：导弹全弹道运动方程组数值求解 | 已知动力系数，给定舵偏角指令情况下，编写简化的导弹运动全弹道方程组数值求解计算程序，求解导弹机动突防6自由度飞行弹道，满足上机实验一中两种机动模式要求，掌握导弹全弹道运动方程组数值求解方法。 | 4 | 上机实验 | 课程目标1 课程目标2 课程目标3 |
五、课程教学方法
1课堂讲授
1.1 采用飞行器实例，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过课外读物和网络环境获得自己想了解的知识。
1.2 采用电子教案，PPT课件，动画演示，多媒体教学与传统板书、教具教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。
1.3 采用案例教学：理论教学与工程实践相结合，引导学生应用数学和力学的基本原理，建立飞行器动力学模型。采用计算机仿真，培养学生解算飞行器运动方程的实践能力。
1.4 采用互动式教学：课内讨论和课外答疑相结合。
2实验教学
2.1上机实验2个，目的是令学生通过计算机仿真实例，掌握飞行器运动方程组的数值求解方法，具备编程求解飞行器飞行弹道的能力。各上机实验，学生独立完成，并提交上机实验报告。为了充分调动学生的积极性，采用课外设计与课堂上机实验相结合、学生主动设计与教师或助教指导相结合的开放式教学方式，学生主动设计导弹机动突防飞行弹道，要求实现以下两种机动飞行模式：1）纵向维持匀速、等高飞行，侧向大迂回机动飞行；2）纵向跳跃机动，侧向迂回机动飞行。弹道初始条件、机动时间、机动距离等可以灵活调整。学生用课外时间完成弹道设计和程序初步编写，再利用有限的课内上机时间，在教师或助教的指导下完成导弹运动质点弹道和全弹道数值求解计算程序的精调试。
六、课程考核方法（课程目标尽量一一对应，这样容易评价）
考核环节 | 所占分值 | 考核与评价细则 | 对应课程目标 |
课堂作业 | 20 | (1) 在课堂上考核学生对每章节主要知识点的理解和掌握程度； (2) 根据实际情况，考核4次，每次5分，各次成绩累加作为此环节的最终成绩。 | 课程目标1 课程目标2 课程目标3 |
上机实验 | 20 | (1) 根据每位学生的上机实验的实验报告质量单独评分，每次上机实验满分10分； (2) 两次实验成绩的累加作为此环节的最终成绩。 | 课程目标1 课程目标2 课程目标3 |
考试 | 60 | (1)卷面成绩60分。 (2)主要考核飞行器动力学建模中用到的基本概念、基础知识和基本理论方法。 (3) 适当考核学生利用所学原理解决新问题的能力。 (4) 考试题型为问答题。课程目标1占30%，课程目标2占60%，课程目标3占10%。 | 课程目标1 课程目标2 课程目标3 |
七、主要教材与参考书
教材：《导弹飞行力学》，钱杏芳 等编著，北京理工大学出版社，2000年
主要参考书：
彭冠一 主编， 防空导弹武器制导控制系统设计（上），宇航出版社，1996年2月
周荻 著，寻的导弹新型导引规律，国防工业出版社，2002年9月
G. M. Siouris, Missile Guidance and Control Systems, Springer,2004
李陟，魏明英，周荻，姚来辉，赵明元 编著，防空导弹直接侧向力/气动力复合控制技术，中国宇航出版社，2012年4月
大纲撰写人： 周荻 大纲审核人：
