축 규약

Axes conventions
항공기의 표제, 표고 및 뱅크 각도(Z-Y'-X') 항공기의 피치 및 요 축 Y와 Z는 표시되지 않으며, 명확성을 위해 고정된 기준 프레임 xyz를 무게 중심(각도 유지)에서 뒤로 이동시켰다. Air norm DIN 9300에 따라 명명된 축

탄도학비행 역학에서 축 규약기준 프레임으로 사용할 좌표 축의 위치와 방향을 설정하는 표준화된 방법이다. 이동식 객체는 일반적으로 고정된 것으로 간주되는 외부 프레임에서 추적된다. 다른 프레임은 다른 객체의 상대적 위치를 다루기 위해 이동 객체에 정의될 수 있다. 마지막으로, 태도나 방향성은 외부 프레임과 모바일 오브젝트에 정의된 프레임 사이의 관계에 의해 설명될 수 있다.

일반적으로 차량의 방향은 자세라고 한다. 일반적으로 고정된 기준 프레임에 대해 체내에 고정된 프레임의 방향에 의해 설명된다. 자세는 자세 좌표로 설명되며, 최소 3개의 좌표로 구성된다.[1]

기하학적 관점에서 방향을 설명하는 다양한 방법은 일부 기준 프레임만을 사용하여 정의되지만, 엔지니어링 애플리케이션에서는 이러한 프레임이 어떻게 실험실과 움직이는 신체에 부착되는지를 설명하는 것도 중요하다.

항공기에서 국제 협약의 특별한 중요성 때문에, 몇몇 기관들이 따라야 할 기준을 발표했다. 예를 들어 독일 DIN은 항공기에 대한[2] DIN 9300 규범을 발표하였다(ISO 1151–2:1985로 ISO 1151–2:1985로 채택됨).

접지 경계 축 규약

평행과 경맥이 있는 지구의 표현

세계 참조 프레임: ENU 및 NED

기본적으로 실험실 프레임 또는 기준 프레임으로서 프레임에 대한 두 가지 종류의 규약이 있다.

  • 동쪽, 북쪽, 위쪽(ENU), 지리학에서 사용
  • 노스, 동부, 다운(NED), 항공우주 분야에서 특히 사용됨

이 프레임은 w.r.t.를 참조했다. ECEF(Earth Center Earth Fixed) 비삽입 시스템과 같은 전역 기준 프레임.

자세 설명에 대한 세계 참조 프레임

태도를 기술하는 표준 규약을 확립하기 위해서는 최소한 기준계통의 축과 강성체나 차량의 축을 확립해야 한다. 모호한 표기법을 사용할 경우(예: 오일러 각도) 사용된 규약도 명시해야 한다. 그럼에도 불구하고, 대부분의 사용된 표기(매트릭스 및 쿼터니언)는 모호하지 않다.

지구 중심 지구 고정 및 동쪽, 북쪽, 위쪽 좌표.

Tait-Bryan 각도는 다른 표기법을 사용할 수 있지만 선택한 기준 프레임에 대한 차량의 자세를 설명하기 위해 종종 사용된다. 차량의 양극 x축은 항상 이동 방향을 가리킨다. 긍정적인 y축과 z축을 위해 우리는 두 가지 다른 관례를 직면해야 한다.

  • ENU-시스템(동북)을 외부 기준(세계 프레임)으로 사용하는 자동차, 탱크 등의 육상 차량의 경우 차량(차체의) 양의 y- 또는 피치 축이 항상 왼쪽을 가리키고, 포지티브 z- 또는 yaw 축은 항상 위를 가리킨다. 월드 프레임의 기원은 차량의 무게중심에 고정되어 있다. [3]
  • 이와는 대조적으로 NED-시스템(북동-하강)을 외부 기준(세계 프레임)으로 사용하는 잠수함, 선박, 항공기 등 항공 및 해상 차량의 경우 차량(차체)의 양 y- 또는 피치 축이 항상 우측을 가리키고, 양 z- 또는 yaw 축은 항상 아래를 가리킨다. 월드 프레임의 기원은 차량의 무게중심에 고정되어 있다.
  • 마지막으로, 우주 왕복선 등의 우주 차량의 경우, 후자 규약의 개조가 사용되는데, 여기서 차량의 (차체의) 양의 y축 또는 피치 축은 항상 우측을 가리키고, 양의 z축이나 요축은 항상 아래를 가리키지만, 이제 "아래쪽"은 두 가지 다른 의미를 가질 수 있다. 지구의 중심으로 만약 소위 지역 프레임 외부 기준으로 사용되지 않지만,의 긍정적인 z축 지점“를”은 이전에 언급된 NED-system,[4]의 경우에 하지만 관성 프레임 기준으로 사용되지 않지만,의 긍정적인 z축이 북한 하늘의 남극에, 그리고 버널 Equinox[5]하거나 약간의 oth에 대한 긍정적인 X축 방향 알려 줄 것이다는 않는다.접어 들은 후 그는발광 자오선

차량에 장착된 프레임

특히 항공기의 경우 이러한 프레임은 상향선의 접지 경계 프레임과 합의할 필요가 없다. 이 맥락에서 ENU와 NED가 의미하는 바는 반드시 합의되어야 한다.

육상 차량에 대한 규약

자동차 및 기타 육상 차량의 RPY 각도

육지 차량의 경우 전자 안정성 제어 또는 위성 내비게이션에 대해 말할 때를 제외하고 완전한 방향을 설명하는 것은 드물다. 이 경우 일반적으로 컨벤션은 인접한 도면 중 하나이며, 여기서 RPY는 롤 피치요를 의미한다.

해상 차량용 규약

선박 및 기타 해상 차량의 RPY 각도

항공기와 마찬가지로 배와 보트의 움직임에도 같은 용어를 사용한다. 해상 항해에서 흔히 쓰이는 단어들이 소개되었다. 예를 들어, 요각이나 헤딩은 "코스를 벗어나다"는 의미를 갖는 항해적 기원을 가지고 있다. 어원학적으로 동사 'to go'[6]와 관련이 있다. 그것은 베어링의 개념과 관련이 있다. 일반적으로 속기법 ψ을 할당한다.[7]

항공기 로컬 참조 프레임에 대한 규약관

항공기 및 기타 항공 차량의 RPY 각도
각도 이름을 기억하기 위한 연상키

항공기 자세를 설명하는 좌표(헤딩, 고도 및 뱅크)는 일반적으로 컨트롤 타워에 위치한 기준 제어 프레임과 관련하여 주어지며, 따라서 ENU는 지표면에 있는 컨트롤 타워의 위치를 기준으로 한다.

항공기로부터 관측을 기술하는 좌표는 일반적으로 내적인 축에 비례하여 주어지지만, 일반적으로 흥미로운 지점이 위치한 아래를 가리키는 좌표를 양수로 사용한다. 그러므로 그들은 보통 NED이다.

이러한 축은 일반적으로 X축이 전방을 가리키는 세로축이고, Z축은 아래를 가리키는 수직축이며, Y축은 측면 축으로 프레임이 오른손잡이인 방식으로 가리키도록 취한다.

항공기의 동작은 흔히 이러한 축에 대한 회전의 관점에서 설명되기 때문에 X축에 대한 회전을 롤링이라고 하고, Y축에 대한 회전을 피칭이라고 하며, Z축에 대한 회전을 요잉이라고 한다.

공간 탐색용 프레임

공간 내 좌표에 대한 서로 다른 참조 시스템

지구 궤도를 선회하는 위성의 경우 적도 좌표계를 사용하는 것이 정상이다. 지구의 적도를 천구에 투영하는 것을 천적도라고 한다. 마찬가지로, 지구의 북극과 남극의 투영도 각각 북극과 남극이 된다.

심층 우주 위성은 황색 좌표계와 같은 다른 천체 좌표계를 사용한다.

위성으로서의 우주선을 위한 지역 규약

우주 왕복선 및 기타 우주 차량의 RPY 각도는 우선 로컬 프레임을 기준으로 사용하고, 두 번째는 관성 프레임을 기준으로 한다.

예를 들어, 특정한 천문 관측을 수행하기 위해 우주왕복선이 하늘을 기준으로 일정한 자세로 궤도를 도는 동안 우주왕복선을 유지하는 것이 목표라면, 선호되는 참조는 관성 프레임이며, RPY 각도 벡터(0 0)는 우주왕복선의 날개가 지구의 적도에 영구적으로 평행하게 유지되는 자세를 기술한다.ts 코는 영구히 춘분을 가리키며, 그것의 배는 북극성을 향해 있다(그림 참조). (로켓과 비산물은 일반적으로 RPY 각도 벡터(0 0 0)가 춘분 방향보다는 북쪽을 가리키는 항공기에 대한 규약을 따른다.

한편, 지구 표면에 대해 일정한 자세로 궤도를 도는 동안 셔틀을 유지하는 것이 목표라면, 선호하는 기준은 국부 프레임일 것이며, RPY 각도 벡터(0 0)는 셔틀의 날개가 지구 표면에 평행하고, 코는 방향을 가리키며, 종은 지구 표면으로 향하는 자세를 기술한다.지구의 중심을 향해 내려간다(그림 참조).

태도를 설명하는 데 사용되는 프레임

일반적으로 차량의 로컬 관찰을 설명하는 데 사용되는 프레임은 지상 추적 스테이션에 대한 그 태도를 설명하는 데 사용되는 프레임과 동일하다. 즉, 추적 스테이션에서 ENU 프레임을 사용하는 경우, 선상에서도 ENU 프레임을 사용하고 이러한 프레임은 로컬 관찰을 참조하는 데에도 사용된다.

이것이 적용되지 않는 중요한 경우는 항공기다. 항공기 관측은 아래쪽으로 수행되므로 일반적으로 NED 축 규약이 적용된다. 그럼에도 불구하고, 지상국에 관한 태도가 주어질 때, 국부 접지 결합 프레임과 탑재된 ENU 프레임 사이의 관계가 사용된다.

참고 항목

참조

  1. ^ Hanspeter Schaub, John L. Junkins (2003). "Rigid body kinematics". Analytical mechanics of space systems. American Institute of Aeronautics and Astronautics. p. 71. ISBN 1-56347-563-4.
  2. ^ Luft- und Raumfahrt; Begriffe, Größen und Formelzehen der Flugmechan; Bewegungen des Luftfahzeugs und der Attmosphare gegenüber der Erde [1]
  3. ^ NavCommand. iMAR 관성 측정 및 측량 시스템을 작동하고 구성하기 위한 소프트웨어. 작동 및 사용자 지침. 세인트잉버트 2007년 11-12번가. http://www.imar-navigation.de/download/nav_command_en.pdf 웨이백 머신에 2006-09-23 보관
  4. ^ 탐색: 로컬 참조 오비터 자세(1995년 9월 18일) CS1 유지: 제목(링크)으로 보관된 사본(2007년 이후 더 이상 사용 불가)
  5. ^ 탐색: 관성 기준 오비터 자세(1995년 10월 3일) CS1 유지: 제목(링크)으로 보관된 사본(2007년 이후 더 이상 이용 가능한 조항 없음)
  6. ^ 어원 온라인 사전 2010년 11월 15일 웨이백 머신보관
  7. ^ Hurt, H. H., Jr. (January 1965) [1960]. Aerodynamics for Naval Aviators. U.S. Government Printing Office, Washington D.C.: U.S. Navy, Aviation Training Division. p. 284. NAVWEPS 00-80T-80.