2次元でカメラの位置を求めるなら
飛行機の座標を中心とした円があって
半径の長さＲと飛行機の角度θがあれば十分でしょ

Ｒ × Sinθが垂直座標
Ｒ × Cosθが水平座標を表す

半径Ｒは飛行機とカメラの距離
角度θは十字キー入力したら0〜359の数でループするように設定
角度を整数(int)にすればカクカク、実数にすれば滑らかになるだろう
半径の長さＲを短くすればズームイン、長くすればズームアウトになる
リアル感を出したければカメラが遅れてついてくるようにすればいい

3次元に拡張しても同じこと
円を二つにして、角度θを水平用と垂直用の二つに分けるだけでいい

行列変換はこういうのをまとめてやってるんだけど
大学数学わからんとホント辛いね