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绪论 1

第一节 飞行器的自动飞行 1

一、问题的提出 1

二、控制面 1

三、自动飞行的基本原理--“反馈” 2

第二节 舵回路、稳定回路和控制回路 3

第三节 飞机的增稳 4

第四节 飞行控制系统简史和展望 5

第五节 本书内容 6

第一章 飞行动力学 7

第一节 概述 7

第二节 空气动力学基本知识 7

一、流场 7

二、连续方程 8

三、伯努利方程(能量守恒定律) 8

四、马赫数M 9

五、弱扰动的传播 10

六、激波 10

七、临界马赫数Mcr 11

八、膨胀波 12

第三节 飞行器空间运动的表示、飞机操纵机构、关于稳定性和操纵性的概念 13

一、坐标系 13

二、飞机的运动参数 14

三、飞行器运动的自由度 15

四、飞机的操纵机构 15

五、关于稳定性和操纵性的概念 16

第四节 空气动力、空气动力系数 16

第五节 纵向气动力和气动力矩 17

一、升力 17

二、阻力 22

三、纵向力矩(俯仰力矩) 26

第六节 侧向气动力及气动力矩 33

一、侧力Y 33

二、滚转力矩L与偏航力矩N 34

三、侧力和侧向力矩表达式 40

第七节 操纵面的铰链力矩 40

第八节 刚体飞行器的运动方程 41

一、有关刚体飞行器运动的假设 41

二、动力学方程的推导(锁定舵面) 41

三、飞行器的运动学方程 44

四、飞机运动方程的线性化及分组 46

第九节 飞机的纵向运动 49

一、纵向运动方程式 49

二、纵向运动方程的线性化处理 51

三、纵向扰动运动的典型示例、扰动运动的两种模态 55

四、关于模态的概念 58

五、纵向运动的传递函数 59

六、短周期运动的近似传递函数 63

七、长周期运动的近似传递函数 66

八、定速静稳定性与定载静稳定性 68

九、空速与高度变化对纵向模态特征参数的影响 71

十、气动导数变化对纵向模态特征参数的影响 73

十一、油门杆偏转的纵向动力学响应 74

第十节 飞机的横侧运动 76

一、横侧运动线性化方程 76

二、横侧扰动运动典型示例、横侧扰动运动的三种模态 79

三、横侧运动的传递函数 85

四、二自由度荷兰滚运动的近似传递函数 90

五、一自由度滚转运动近似传递函数 91

六、空速、高度变化对横侧动力学的影响 91

七、气动导数变化对横侧动力学特性的影响 92

第十一节 导弹飞行运动的特点 92

一、导弹的控制 93

二、轴对称导弹传递函数特点 95

三、飞机和导弹的特点 97

第十二节 飞行器状态方程 97

一、飞机纵向运动状态方程 98

二、飞机横侧运动状态方程 98

第二章 陀螺及其他敏感元件 102

第一节 陀螺仪 102

一、双自由度陀螺仪 103

二、单自由度陀螺仪 116

三、新型陀螺仪 121

四、陀螺稳定装置 126

五、导航系统介绍 128

第二节 加速度传感器 132

一、线加速度传感器的功用 132

二、线加速度传感器的结构与工作原理 132

三、用加速度传感器近似测量飞机的迎角或侧滑角 135

第三节 迎角和侧滑角传感器 136

一、风标式迎角(侧滑角)传感器 137

二、压差管式迎角(侧滑角传)感器 137

三、零压差式迎角传感器 138

第四节 高度、空速、M数传感器 139

一、高度传感器 139

二、速度传感器 142

三、M数传感器 145

第三章 舵机与舵回路 146

第一节 舵机的工作原理 146

一、电动舵机 146

二、液压舵机 147

三、电液复合舵机 149

四、余度舵机 150

第二节 舵面负载及其对舵机工作的影响 151

一、舵面的负载特性 151

二、电动舵机的动特性 152

三、液压舵机的动特性 154

四、铰链力矩对舵机动特性的影响 157

第三节 舵回路的基本类型及特点 157

一、舵回路的构成 157

二、舵回路的基本类型 160

三、舵回路中反馈量的配置 160

第四节 舵机特性对舵回路的影响 163

一、舵机功率对舵回路的影响 163

二、舵机传动机构间隙对舵回路的影响 165

三、飞机主操纵系统简述 166

第五节 舵机与飞机操纵系统连接方式简介 168

一、舵机与人工操纵系统并联 168

二、舵机与人工操纵系统串联 168

第四章 典型飞行控制系统工作原理 171

第一节 概述 171

一、飞行自动控制系统的组成与功用 171

二、飞行自动控制系统基本性能要求 172

第二节 飞机-阻尼器系统和飞机-增稳系统 173

一、飞机-阻尼器系统 173

二、飞机-增稳系统 180

第三节 飞机三轴姿态控制系统 184

一、控制原理 184

二、飞机纵向角运动的稳定与控制 192

三、飞机侧向角运动的稳定与控制 196

四、自动配平与自动驾驶仪回零系统 201

第四节 纵向轨迹控制系统 203

一、飞行高度的稳定与控制 204

二、下滑波束导引系统 209

三、自动拉平着陆系统 214

四、地形跟随控制系统 219

第五节 飞机侧向轨迹控制系统 225

一、飞机侧向偏离的自动控制 225

二、自动侧向波束导引 229

第六节 空速与M数的控制与保持 234

一、控制速度的作用 234

二、速度控制系统的基本方案 236

三、适用于速度控制系统的对象近似方程 237

四、典型速度自动控制系统简介 237

第五章 典型飞行控制系统实例 242

第一节 典型模拟式飞行自动控制系统 242

一、舵回路简介 243

二、系统安全连锁电路 244

三、升降舵通道 245

四、副翼通道 250

第二节 数字式飞行控制系统的组成及原理 255

一、发展概况 255

二、数字式飞行控制系统的基本组成及原理 256

第三节 典型的数字式飞行控制系统实例 270

一、概述 270

二、飞行控制计算机与数据总线简介 273

三、系统的控制规律 275

四、飞行控制计算机的在线监控 276

五、单通道工作时的系统监控 278

六、多通道工作时的系统监控 279

第六章 飞行控制系统的设计 282

第一节 飞行品质评价及品质规范 282

一、GJB185--86的基本内容 282

二、纵向飞行品质 283

三、侧向飞行品质 287

四、评价飞行品质的其他方法 288

五、有人驾驶飞机飞行控制系统通用规范 291

第二节 飞行控制系统的设计方法 293

一、飞行控制系统的一般设计方法 293

二、飞行控制系统的最优设计 303

第三节 数字式飞行控制系统的设计 317

一、概述 317

二、评定两种设计方法 317

三、数字式飞控系统采样频率的选择 319

四、飞控系统中信号频谱分析及多速率采样 320

五、前置滤波器设计 320

六、数字结构陷波器的设计 322

七、后置滤波器的设计 322

八、补偿系统中的时延 324

九、非线性环节及可变增益的实现 325

十、多模态控制律转换 326

十一、数字式飞行控制系统的软件开发 328

第七章 现代飞行控制技术 337

第一节 人机系统的特点和发展 337

一、人工飞行操纵系统的发展 337

二、人工飞行操纵系统与飞行自动控制系统的一体化 339

第二节 控制增稳系统 339

一、问题的提出 339

二、控制增稳系统的组成及工作原理 340

三、俯仰控制增稳系统的控制规律 341

四、控制增稳系统对飞机稳定性和操纵品质的影响 342

五、指令模型的形式和参数选择 344

第三节 电传操纵系统 347

一、电传操纵系统的提出及发展简况 347

二、电传操纵系统的组成、工作原理和控制律 348

三、电传操纵系统的优点及存在的问题 354

四、飞行边界控制系统 355

第四节 主动控制技术 357

一、概述 357

二、放宽静稳定性 358

三、直接力控制 365

四、机动栽荷控制 371

五、阵风减缓和乘感控制 374

第五节 综合控制系统 379

一、飞行/火力综合控制系统 379

二、飞行/推进综合控制系统 383

第六节 飞行管理系统 386

一、产生背景、发展历史 386

二、飞行管理系统的组成与功能 387

三、成本优化的原理和方法 388

四、90年代的飞行管理系统 389

五、战术飞行管理系统 390

第八章 飞行器结构挠性的影响 391

第一节 概述 391

第二节 计算结构变形的基础知识 391

一、拉格朗日方程 391

二、集中参数的拉格朗日方程 392

三、模态的形状和频率 393

四、主坐标系 396

第三节 挠性飞机-控制系统的综合分析 397

一、挠性飞机传感器的传递函数 397

二、传感器安装位置的选择及补偿措施 398

三、挠性飞机-控制系统的修正装置和滤波器 399

四、舵回路和操纵系统的影响 401

第四节 机体结构挠性与控制系统耦合引起失稳举例 401

一、飞行方案 402

二、飞行情况 402

三、机体折断的原因 402

四、数学分析与实物仿真的结论 403

五、考虑机身弯曲振动时的纵向阻尼回路参数选择举例 404

参考文献 406