緒 論……………………………………………………………………………………………… 1

0.1 飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展回顧 …………………………………………………………… 1

0.2 飛行控制系統(tǒng)的基本任務(wù) …………………………………………………………… 2

0.3 飛行控制系統(tǒng)的基本組成和功能 …………………………………………………… 3

0.4 本書的編寫特點與內(nèi)容安排 ………………………………………………………… 8

第1章 飛行力學(xué)基礎(chǔ) ………………………………………………………………………… 10

1.1 坐標系………………………………………………………………………………… 10

1.1.1 常用坐標系的定義……………………………………………………………… 10

1.1.2 常用坐標系間的轉(zhuǎn)換…………………………………………………………… 13

1.2 作用在飛行器上的力和力矩………………………………………………………… 16

1.2.1 飛行器的操縱機構(gòu)……………………………………………………………… 16

1.2.2 空氣動力與力矩………………………………………………………………… 18

1.2.3 縱向氣動力和力矩……………………………………………………………… 19

1.2.4 橫側(cè)向氣動力與力矩…………………………………………………………… 34

1.2.5 作用在飛行器上的推力與重力………………………………………………… 41

習 題 ……………………………………………………………………………………… 45

第2章 飛行器運動方程 ……………………………………………………………………… 46

2.1 飛行器運動方程組…………………………………………………………………… 46

2.1.1 動力學(xué)方程……………………………………………………………………… 51

2.1.2 運動學(xué)方程……………………………………………………………………… 54

2.1.3 飛行器運動方程的解耦分組與線性化………………………………………… 59

2.2 飛行器的縱向運動…………………………………………………………………… 75

2.2.1 縱向運動的傳遞函數(shù)…………………………………………………………… 75

2.2.2 短周期運動模態(tài)和長周期運動模態(tài)的簡化…………………………………… 80

2.2.3 油門的縱向動力學(xué)響應(yīng)………………………………………………………… 87

2.3 飛行器的橫側(cè)向運動………………………………………………………………… 89

2.3.1 橫側(cè)向運動的傳遞函數(shù)………………………………………………………… 89

2.3.2 荷蘭滾模態(tài)的近似……………………………………………………………… 91

2.3.3 螺旋和滾轉(zhuǎn)衰減模態(tài)的近似…………………………………………………… 93

2.3.4 螺旋模態(tài)的穩(wěn)定………………………………………………………………… 94

2.3.5 橫側(cè)向模態(tài)近似計算的精度分析……………………………………………… 95

2.3.6 飛行條件對橫側(cè)向模態(tài)的影響………………………………………………… 96

習 題 ……………………………………………………………………………………… 97

第3章 測量與執(zhí)行機構(gòu) ……………………………………………………………………… 98

3.1 飛行數(shù)據(jù)的測量……………………………………………………………………… 98

3.1.1 空氣動力相關(guān)參量的測量……………………………………………………… 98

3.1.2 運動學(xué)相關(guān)參量的測量 ……………………………………………………… 109

3.1.3 位置的確定 …………………………………………………………………… 131

3.1.4 導(dǎo)航系統(tǒng) ……………………………………………………………………… 134

3.2 舵機與舵回路 ……………………………………………………………………… 140

3.2.1 主要舵機的類型 ……………………………………………………………… 140

3.2.2 舵機的特性分析 ……………………………………………………………… 143

3.2.3 舵回路 ………………………………………………………………………… 150

習 題……………………………………………………………………………………… 156

第4章 典型飛行控制系統(tǒng)分析……………………………………………………………… 157

4.1 概 述 ……………………………………………………………………………… 157

4.1.1 典型飛行控制系統(tǒng)的構(gòu)成 …………………………………………………… 157

4.1.2 典型飛行控制系統(tǒng)的分類 …………………………………………………… 158

4.2 阻尼器與增穩(wěn)系統(tǒng) ………………………………………………………………… 159

4.2.1 阻尼器 ………………………………………………………………………… 159

4.2.2 增穩(wěn)系統(tǒng) ……………………………………………………………………… 167

4.3 控制增穩(wěn)系統(tǒng) ……………………………………………………………………… 172

4.3.1 控制增穩(wěn)系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理 …………………………………………… 173

4.3.2 俯仰控制增穩(wěn)系統(tǒng)的控制規(guī)律 ……………………………………………… 174

4.3.3 控制增穩(wěn)系統(tǒng)對飛機穩(wěn)定性和操縱品質(zhì)的影響 …………………………… 175

4.3.4 指令模型的形式和參數(shù)選擇 ………………………………………………… 179

4.4 飛行姿態(tài)控制系統(tǒng) ………………………………………………………………… 182

4.4.1 姿態(tài)控制系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理 …………………………………………… 182

4.4.2 縱向姿態(tài)穩(wěn)定與控制 ………………………………………………………… 193

4.4.3 橫側(cè)向姿態(tài)穩(wěn)定與控制 ……………………………………………………… 197

4.5 飛行軌跡控制系統(tǒng) ………………………………………………………………… 201

4.5.1 飛行高度的穩(wěn)定與控制 ……………………………………………………… 202

4.5.2 下滑波束導(dǎo)引系統(tǒng)飛行器 …………………………………………………… 204

4.5.3 自動拉平著陸系統(tǒng) …………………………………………………………… 206

4.5.4 側(cè)向偏離的自動控制 ………………………………………………………… 208

4.5.5 飛航導(dǎo)彈大角度俯沖運動耦合分析 ………………………………………… 210

4.5.6 低空突防 TF/TA

2 技術(shù) ……………………………………………………… 216

2 飛行控制系統(tǒng)(第3版)

4.6 空速和馬赫數(shù)的保持與控制 ……………………………………………………… 220

4.6.1 飛行速度保持與控制的作用 ………………………………………………… 220

4.6.2 速度保持與控制系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理 …………………………………… 222

習 題……………………………………………………………………………………… 224

第5章 飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計………………………………………………………………… 225

5.1 飛行控制系統(tǒng)的任務(wù)和設(shè)計目標 ………………………………………………… 225

5.1.1 任務(wù)和設(shè)計目標 ……………………………………………………………… 225

5.1.2 飛行品質(zhì)的評價準則 ………………………………………………………… 226

5.1.3 飛行控制系統(tǒng)的基本任務(wù) …………………………………………………… 227

5.2 飛行品質(zhì)評價及品質(zhì)規(guī)范 ………………………………………………………… 229

5.2.1 國軍標 GJB18586的基本內(nèi)容 …………………………………………… 229

5.2.2 縱向飛行品質(zhì)要求 …………………………………………………………… 230

5.2.3 橫側(cè)向飛行品質(zhì)要求 ………………………………………………………… 234

5.2.4 飛行品質(zhì)的評價方法 ………………………………………………………… 236

5.2.5 有人駕駛飛機飛行控制系統(tǒng)通用規(guī)范 ……………………………………… 239

5.3 飛行控制系統(tǒng)的基本設(shè)計方法 …………………………………………………… 241

5.3.1 飛行控制系統(tǒng)的經(jīng)典設(shè)計方法 ……………………………………………… 241

5.3.2 飛行控制系統(tǒng)的現(xiàn)代設(shè)計技術(shù) ……………………………………………… 247

5.4 數(shù)字式飛行控制系統(tǒng)的設(shè)計 ……………………………………………………… 269

5.4.1 概 述 ………………………………………………………………………… 269

5.4.2 數(shù)字化設(shè)計方法 ……………………………………………………………… 271

5.4.3 系統(tǒng)采樣頻率的選擇 ………………………………………………………… 273

5.4.4 信號頻譜分析及多頻率采樣 ………………………………………………… 273

5.4.5 數(shù)字式飛行控制系統(tǒng)設(shè)計中的其他重要問題 ……………………………… 274

5.5 飛行控制系統(tǒng)設(shè)計實例 …………………………………………………………… 277

5.5.1 吸氣式高超聲速飛行控制系統(tǒng)隨機魯棒設(shè)計 ……………………………… 277

5.5.2 超聲速反艦導(dǎo)彈控制系統(tǒng)隨機魯棒設(shè)計 …………………………………… 293

習 題……………………………………………………………………………………… 314

第6章 協(xié)同飛行控制系統(tǒng)…………………………………………………………………… 315

6.1 群體協(xié)同基礎(chǔ)理論 ………………………………………………………………… 315

6.1.1 社會性依存原則 ……………………………………………………………… 315

6.1.2 群體效能的度量 ……………………………………………………………… 321

6.1.3 群體協(xié)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu) …………………………………………………………… 325

6.2 自主協(xié)同飛行基礎(chǔ) ………………………………………………………………… 329

6.2.1 協(xié)同性概念 …………………………………………………………………… 329

6.2.2 自主性定義與分級 …………………………………………………………… 330

6.2.3 自主編隊協(xié)同飛行控制基礎(chǔ) ………………………………………………… 331

6.3 協(xié)同飛行控制系統(tǒng)構(gòu)成 …………………………………………………………… 348

6.3.1 協(xié)同飛行控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ……………………………………………………… 348

6.3.2 自主編隊效能評估 …………………………………………………………… 354

6.4 編隊飛行控制系統(tǒng) ………………………………………………………………… 355

6.4.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 ……………………………………………………………… 355

6.4.2 疏松編隊飛行控制 …………………………………………………………… 367

6.4.3 自主編隊避障控制 …………………………………………………………… 376

6.4.4 密集編隊飛行控制 …………………………………………………………… 381

6.4.5 編隊隊形變換方法 …………………………………………………………… 397

6.4.6 編隊轉(zhuǎn)彎方式與隊形拆分方法 ……………………………………………… 403

6.5 協(xié)同飛行控制系統(tǒng)設(shè)計與驗證 …………………………………………………… 406

6.5.1 系統(tǒng)設(shè)計與驗證條件 ………………………………………………………… 406

6.5.2 系統(tǒng)功能體系框架 …………………………………………………………… 407

6.5.3 實時數(shù)字仿真系統(tǒng) …………………………………………………………… 407

6.5.4 硬件在環(huán)仿真測試系統(tǒng) ……………………………………………………… 416

6.5.5 嵌入式飛行驗證系統(tǒng) ………………………………………………………… 417

6.5.6 成員飛行控制系統(tǒng)隨機魯棒設(shè)計 …………………………………………… 423

6.5.7 飛行驗證試驗 ………………………………………………………………… 428

習 題……………………………………………………………………………………… 431

參考文獻………………………………………………………………………………………… 432