大气层飞行动力学

大气层飞行动力学（ dynamics of atmospheric flight ），研究飞行器在大气层内飞行的运动规律的学科，简称飞行力学。飞机、直升机、导弹、航天飞机、人造地球卫星和其他航天器的运载火箭等，都要在大气层中飞行。大气层飞行动力学对于新型飞行器的研究设计、飞行性能的改善有重要的作用。

学科内容

研究的主要问题：①飞行器飞行性能。与飞行器质心运动有关的问题，如飞行速度、飞行高度、航程(射程)、起飞、着陆、机动飞行、导引弹道、发射和再入大气层的航迹等。②飞行器动态特性。飞行器保持和改变飞行状态的能力，即飞行器的稳定性和操纵性这两类问题中，作用在飞行器上的外力，除发动机推力和飞行器重力外，主要是作用在飞行器各部件上的空气动力。

研究方法

分理论研究和实验研究两方面。①理论研究和数值解法。飞行器在大气层内的运动规律可以用数学模型来描述，即列出飞行器的运动方程。通常，这种描述飞行器运动的数学模型是变系数、非线性微分方程组，因此大多数问题需要用数值解法求解。在求解飞行动力学问题时，利用某些简化的假设（如小扰动、线性化等）可以得到简易的解析解，对于初步分析飞行力学问题的物理现象和物理本质是有意义的。利用电子计算机可以进行飞行航迹（弹道）和飞行性能的计算，动态特性的分析和解决大量的复杂的非线性飞行力学问题。②实验研究。常用的手段有风洞实验、自由飞模型试验、飞行试验和飞行仿真器等。

学科发展

20世纪60年代以来，出现了下列新的课题：①弹性飞行器飞行动力学。研究弹性振动问题对设计新型飞行器具有现实意义。②大迎角非线性飞行动力学。在研究大机动、大过载飞行（如格斗弹）及大扰动（如急滚惯性耦合）时的飞行器的运动特性及其稳定性和操纵性等问题中，必须考虑运动方程的非线性和气动力的非线性影响。③飞行力学领域中的最优化问题。现代控制理论已能有效地用电子计算机解决飞行力学领域中的许多最优化问题，如飞行器飞行性能中的航程、起飞、着陆和爬升的最优化方案的选择，最优化拦截路线，火箭的最优化推力程序，最优化轨道，弹性飞行器的最优化控制，再入大气层的轨道选择。④主动控制技术。70年代以来，随控布局飞机和主动控制技术获得了很大发展。如为了减轻飞机质量或降低飞机阻力，利用增稳装置来降低飞机的静稳定度要求，或利用直接升力控制来有效地操纵飞行轨迹和姿态，或利用主动控制来有效地抑制颤振，或减缓阵风的影响等。⑤研究风切变和大气湍流的数学模型及其对飞行的影响。