想學習航空知識,還要了解一些地球的秘密和坐標系?這些就夠了

2020-12-03 航空航天迷

我們知道在進行導航計算是我們選擇坐標系非常的重要,在我們慣性導航中、航空航天工程中存在多種的坐標系,今天小航就和大家一起梳理一下,在我們航空航天中常用的地球參數和常用到的坐標系。首先,我們一起來看下我們生活的地球,我們在導航中常用的一些術語和參數。

01有關地球的一些參數及定義

1. 地球平均半徑:R=6370km

2. 地球自轉一周的時間:T=24h

3. 轉動角速度:15/h=7.27×10-5弧度/秒

4. 姿態角測量基準:地垂線

5. 航向角測量基準:子午線

6. 垂線分為:地心、引力、重力、地理垂線四種

7.緯度:地球表面某點的垂線與赤道平面之間的夾角。

緯度的數值是以赤道平面為始點計算的。在北半球,以赤道平面為始點向北計算的緯度叫做北緯,北緯共分90°;在南半球,以赤道平面為始點向南計算的緯度叫做南緯,南緯共分90°。

8.子午線:是地球上表示地理南北方向的方向線,如圖所示。對整個地球來說,子午線是通過地理南、北極的大圓弧線,但對地面某點來說,子午線則是一條水平指北的方向線。

子午面:子午線與地球自轉軸構成的平面;

初始子午線:通過英國格林威治天文臺的子午線。

9.經度:某地的子午面與初始子午面之間的夾角。

經度數值是以初始平午面為始點計算,在東半球,以初始子午面為始點向東計算的經度叫做東經,東經共分180°,在西半球,以初始子午面為始點向西計算的經度叫做西經,西經共分180°。

這就是我們在學習航空航天知識時所需要具備的常識,大家可以收藏以備不時之需。我們再來看我們常用的坐標系有哪些呢?

在描述物體運動時,必須說明所採用的參考系,這樣才使所描述的運動具有正確的意義,我們今天先來看一下慣性坐標系。

02慣性坐標系I(oxiyizi)

研究物體的運動時,一般都是應用牛頓力學定律以及由它導出的各種定理。通常就把使得牛頓力學定律成立的參考坐標系稱為慣性坐標系或簡稱慣性系。

然而,按照這樣定義的慣性坐標系實際上是不存在的,因為宇宙間的一切物質包括空間在內,運動是絕對的,靜止僅是相對的。地球繞自轉軸作自轉運動,並和其他行星一起繞太陽作公轉運動,整個太陽系又繞銀河系的中心轉動,且整個銀河系的本身也在轉動,因此,慣性空間實際上是不存在的。這裡所謂的"慣性空間"只是人為的規定,以它作為參考基準來研究陀螺儀的運動。

實踐表明,在地球上研究一般物體的運動時、也取與地球相連接的坐標系是足夠精確的。雖然因地球的自轉和繞太陽公轉使該坐標系具有轉動角速度,且其原點還具有向心加速度,但這些並不會影響到所研究問題的精確性。

但在地球上研究陀螺儀的運動時,必須考慮地球自轉影響。這時應選取與太陽系相聯的空間作為慣性空間:雖然這個空間仍在不斷轉動,但不影響所研究問題的精確性。慣性坐標系的三根坐標軸所構成的空間就實體的代表了慣性空間。當坐標系原點取在地球的中心,xi和yi,軸位於地球赤道平面並指向確定的恆星,zi軸與地球自轉軸重合,這種慣性坐標系叫做地心慣性坐標系。地心慣性坐標系是不參與地球自轉的。

為了便於研究陀螺儀的運動,通常把慣性坐標系的原點取在陀螺儀的支承中心,而三根坐標軸分別指向確定的恆星。這種慣性坐標系的原點是跟隨陀螺儀移動的,但它仍然是一個相對恆星沒有轉動的坐標系。

以上就是我們對於地球的一些參數,及我們最常用的慣性坐標系,你是否清楚了呢?這次就我們分享到這裡,下次我們繼續分享在導航中常用的坐標系。感謝大家一致的關注和支持,有問題可以在評論區留言。

小航對航空航天有關人物、故事及科普知識非常感興趣,希望通過分享即獲得學習的樂趣,又能與大家共同進步。如果你也對航空航天知識感興趣,那就關注小航,從最基礎的知識做起,一步一步的從表象原理再到應用的深入到我們的航空航天知識之中。

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