彼得·H.基普斐著的這本《航空航天飛行器動力
學建模與仿真（第3版）》是航空航天飛行器科研人
員和本領域學生必須掌握的關鍵技術之一。全書分為
兩部分，共11章及5個附錄。第1部分為飛行動力學建
模，介紹了建模中的數學概念、坐標繫、飛行器運動
學、動力學及擾動方程等。特別指出的是，本書介紹
了張量飛行動力學基礎，應用張量的不變性原理使動
力學模型矩陣更易於形成簡潔的計算機程序代碼。第
2部分為航空航天飛行器的仿真，介紹了三自由度、
五自由度、六自由度仿真中的運動方程、子繫統模型
和仿真實踐，同時介紹了飛行模擬器和硬件在回路仿
真兩種典型的實時飛行仿真繫統。書中提供的87個習
題對於讀者掌握本書知識與方法具有非常重要的作用
。
本書可用於高年級本科生和研究生的教科書或自
學參考書，也可作為本領域科研人員的參考書。

術語
縮略詞表
第1章 概述
1.1 虛擬工程
1.2 飛行動力學建模
1.3 航空航天飛行器仿真
參考文獻

**部分 飛行動力學建模
第2章 建模中的數學概念
2.1 經典力學
2.1.1 經典力學原理
2.1.2 經典力學公理
2.1.3 物質無差異性公理
2.1.4 物質建模模塊
2.1.5 符號
2.2 張量元素
2.2.1 坐標繫
2.2.2 笛卡兒張量
2.2.3 張量代數
2.2.4 點積
2.2.5 矢量積
2.2.6 並矢積
2.3 幾何建模
2.3.1 點的位移
2.3.2 直線
2.3.3 平面
2.3.4 法線式平面
2.3.5 平面投影張量
2.3.6 映像張量
2.4 小結
參考文獻
習題
第3章 參考繫和坐標繫
3.1 參考繫
3.1.1 參考繫定位
3.1.2 參考繫
3.2 坐標繫
3.2.1 坐標轉換矩陣
3.2.2 坐標繫及其變換
參考文獻
習題
第4章 平動與轉動運動學
4.1 旋轉張量
4.1.1 旋轉張量的性能
4.1.2 特殊旋轉
4.1.3 旋轉軸與旋轉角
4.1.4 小旋轉
4.2 時間變化運動學
4.2.1 轉動時間導數
4.2.2 線性速度與加速度
4.2.3 角速度
4.2.4 歐拉變換
4.3 姿態確定
4.3.1 旋轉張量微分方程
4.3.2 歐拉角微分方程
4.3.3 四元數微分方程
參考文獻
習題
第5章 平動動力學
5.1 動量
5.2 牛頓動力學
5.2.1 牛頓第二定律
5.3 變換
5.3.1 科裡奧利(Coriolis)變換
5.3.2 格魯賓(Crubin)變換
5.4 仿真實現
5.4.1 三自由度仿真
5.4.2 五自由度仿真
5.4.3 六自由度仿真
參考文獻
習題
第6章 姿態動力學
6.1 慣量張量
6.1.1 慣量矩張量的定義
6.1.2 位移定理
6.1.3 慣量橢球
6.2 角動量
6.2.1 角動量的定義
6.2.2 剛體的角動量
6.2.3 物體各組成部分的角動量
6.3 歐拉定律
6.3.1 兩種途徑
6.3.2 自由飛行
6.3.3 陀螺
6.3.4 多體
6.4 陀螺動力學
6.4.1 進動和章動模式
6.4.2 動能
6.4.3 運動積分
6.5 小結
參考文獻
習題
第7章 擾動方程
7.1 擾動法
7.2 平動和轉動方程
7.2.1 穩定基準飛行
7.2.2 非定常基準飛行
7.3 氣動力和力矩
7.3.1 飛行器和導彈等對稱體的氣動力
7.4 穩定飛行的擾動方程
7.4.1 滾轉傳遞函數
7.4.2 俯仰動力學方程
7.4.3 航跡角狀態方程
7.5 非定常飛行的擾動方程
7.5.1 飛機在鉛垂面內的機動
7.5.2 敏捷導彈的擾動方程
參考文獻
習題

第2部分 航空航天飛行器的仿真
第8章 三自由度仿真
8.1 運動方程式
8.1.1 笛卡兒方程
8.1.2 極坐標方程
8.2 分繫統模型
8.2.1 大氣
8.2.2 地球引力
8.2.3 阻力極曲線
8.2.4 推力
8.3 仿真
8.3.1 GHAME3：高超聲速航空航天飛行器的仿真
8.3.2 火箭3：三級火箭仿真
參考文獻
習題
第9章 五自由度仿真
9.1 準五自由度運動方程
9.1.1 準五自由度方程的推導
9.1.2 坐標轉換矩陣和角速率
9.1.3 多運動學
9.1.4 基於圓形旋轉地球的運動方程
9.1.5 基於扁平地球的運動方程
9.2 子繫統模型
9.2.1 配平空氣動力學
9.2.2 推進力
9.2.3 自動控制裝置
9.2.4 制導
9.2.5 傳感器
9.3 仿真
9.3.1 AIM5空中攔截導彈
9.3.2 SRAAM5——短程空空導彈
9.3.3 CRUISE5——巡航導彈
參考文獻
習題
**0章 六自由度仿真
10.1 六自由度運動方程
10.1.1 扁平地球運動方程
10.1.2 橢球形地球
10.2 子繫統建模
10.2.1 空氣動力學
10.2.2 自動駕駛儀
10.2.3 作動器
10.2.4 慣性導航繫統
10.2.5 導航
10.2.6 紅外導引頭
10.3 蒙特卡羅法分析
10.3.1 精度分析
10.3.2 風
10.3.3 湍流
10.3.4 應用
10.4 仿真
10.4.1 “獵鷹”6飛機
10.4.2 GHAME6
10.4.3 SRAAM6
參考文獻
習題
**1章 實時應用
11.1 飛行模擬器
11.1.1 工作站模擬器
11.1.2 駕駛艙模擬器
11.1.3 戰鬥模擬器的導彈集成
11.2 硬件回路(HIL)仿真設備
11.3 模擬對抗賽
11.3.1 構建模擬對抗賽
11.3.2 進行一場模擬對抗賽
11.3.3 評定一個模擬對抗賽
11.3.4 結束語
參考文獻
附錄A 矩陣
附錄B CADAC_FTN入門
附錄C C++中的航空航天模擬
附錄D 飛行動力學張量基礎
附錄E CADAC++軟件架構