Koordinatensysteme

Eulersche Winkel zur Beschreibung der Orientierung eines flugkörperfesten Koordinatensystems

In der Flugmechanik zum mathematisch exakten Erfassen der Bewegung eines Flugkörpers (Flugzeugs) angewendete Bezugssysteme.

Die Anzahl verwendeter Koordinatensysteme ist sehr groß.
Am gebräuchlichsten sind jedoch rechtwinklige Rechtssysteme, bei denen die 3 Dimensionen des Raums durch 3 senkrecht aufeinander stehende Achsen (x, y, z) dargestellt werden, deren positive Richtung mit der „Korkenzieher-" oder „Rechte-Hand-Regel" bestimmt werden kann.
Je nach Wahl des Koordinatenursprungs unterscheidet man erdfeste und flugkörperfeste Systeme.

Bei den erdfesten Systemen kann der Koordinatenursprung in den Erdmittelpunkt oder in einen beliebigen Punkt 0 der Erdoberfläche gelegt sein. Bei den flugkörperfesten Systemen wird er gewöhnlich in den Schwerpunkt S des Flugkörpers gelegt, wobei sich hier ebenfalls verschiedene Untersysteme nach der Wahl der Achsen-Lage unterscheiden lassen.

In der Flugmechanik sind hiervon von bes. Bedeutung:

1. das konstruktive flugkörperfeste Koordinatensystem, dessen Achsen die konstruktive Längs-, Hoch- und Querachse darstellen,
2. b) das geschwindigkeitsgebundene flugkörperfeste Koordinatensystem, bei dem die Richtung der x-Achse mit der Richtung des Geschwindigkeitsvektors v zusammenfällt und das sich vom konstruktiven Koordinatensystem durch den Anstellwinkel α und den Schiebewinkel β unterscheidet;
3. c) das geschwindigkeits- und erdgebundene flugkörperfeste Koordinatensystem, dessen x-Achse ebenfalls mit der Richtung des Geschwindigkeitsvektors zusammenfällt und dessen Lage der y- und z-Achse sich vom vorhergehenden System dadurch unterscheidet. Daß diese unabhängig von der Lage des Flugzeugs im Raum immer in einer senkrechten bzw. waagerechten Ebene über der Erdoberfläche bleiben. Somit unterscheidet es sich vom vorhergehenden Koordinatensystem durch den Schräglage-oder Querneigungswinkel -γ.

In der Literatur findet man diese Systeme unter den verschiedensten Bezeichnungen und in 2 Varianten, die sich durch Drehen um 90° um die x-Achse voneinander unterscheiden. Die Zweckbestimmung beider Varianten ist die gleiche; das unter a) beschriebene System eignet sich vor allem zum Untersuchen der Kräftewirkungen auf die Konstruktion, das unter b) beschriebene enthält die natürlichen Komponenten der Luftkraft, d. h. Auftriebs-, Widerstands- und Seitenkraft und eignet sich deshalb vor allem zum Untersuchen der Abhängigkeit dieser Kräfte von verschiedenen Faktoren, während das unter c) beschriebene sich am besten zum Untersuchen der Bewegung von Flugkörpern im erdnahen Raum über der ebenen Erdoberfläche eignet. —> Koordinatensysteme