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第一章 大气扰动与飞行 1

1.1 大气扰动与飞行安全 1

1.2 大气扰动对飞行的影响 3

1.3 大气扰动与飞行研究的发展和现状 7

第二章 大气扰动现象及其模型化描述 11

2.1 概念和定义 11

主要符号表 13

2.2 低空风切变现象及其类型 14

2.2.1 锋面风切变 14

2.2.2 与地面强风有关的风切变 17

2.2.3 与对流风暴有关的风切变 18

2.3 微下冲气流风切变强度和时空尺度 24

2.4 风切变的工程化模型 27

2.4.1 微下冲气流风切变的线性化模型 27

2.4.2 微下冲气流的简化流体动力学模型 31

2.4.3 地面边界层风切变的对数模型 36

2.4.4 地面边界层风切变的指数模型 38

2.4.5 矢量切变的描述 39

2.4.6 地面边界层急流模型 41

2.4.7 锋面流动风切变模型 43

2.4.8 离散突风 46

2.5 大气紊流现象及一些统计结果 48

2.5.1 大气紊流现象 48

2.5.2 大气紊流场的一些统计结果 50

2.6 平稳随机过程的数学描述 53

2.6.1 单变量随机过程的相关和频谱 53

2.6.2 多变量随机过程的特性 56

2.7 大气紊流的频谱特性 58

2.7.1 关于大气紊流的基本假设 58

2.7.2 紊流场的相关函数 59

2.7.3 紊流场的频谱函数 62

2.8.1 Dryden模型 63

2.8 大气紊流模型 63

2.8.2 Von Karman模型 65

2.8.3 Drydne模型和Von Karman模型的比较 66

2.8.4 紊流梯度频谱和交叉频谱 67

2.8.5 紊流模型在飞机响应问题中的应用 70

第三章 变化风场中飞行器的运动方程 73

3.1 坐标系和运动变量的定义 73

3.1.1 坐标系 73

3.1.2 各坐标系之间的关系 74

3.1.3 补充关系 76

3.2 飞行器的质心运动方程 77

3.2.1 一般形式 77

3.2.2 在大地坐标系中的质心运动方程 78

3.2.3 在机体坐标系中的质心运动方程 78

3.2.5 航迹坐标系中质心运动方程的简化 79

3.2.4 在航迹坐标系中的质心运动方程 79

3.2.6 在气流坐标系中的质心运动方程 81

3.3 飞行器的转动方程 81

3.4 风速和风梯度的空气动力效应 82

3.5 飞行器运动方程的线性化 84

3.5.1 运动方程线性化的目的和条件 84

3.5.2 质心运动方程的线性化 85

3.5.3 转动方程的线性化 86

3.5.4 纵向运动方程组 87

3.5.5 横侧运动方程组 88

3.5.6 动力学导数的表示法 89

第四章 飞机对大气紊流的响应 91

4.1 线性系统的传递函数矩阵 91

4.1.1 状态方程和输出方程 91

4.1.2 开环传递函数 91

4.1.3 闭环传递函数 93

4.2 输出(响应)的频谱和方差的计算 94

4.2.1 输出(响应)频谱的计算 94

4.2.2 输出(响应)方差的计算 95

4.3 飞机运动的输出矢量和输出方程 96

4.4 飞机对大气紊流的响应--算例 98

4.4.1 纵向运动中飞机的响应 99

4.4.2 横侧运动中飞机的响应 102

4.5 等效确定性输入方法 103

第五章 低空风切变对飞机运动特性的影响 107

5.1 引言 107

5.2 变化风场中的速度矢量几何 108

5.3 风和风切变的描述 110

5.4 变化风场中的飞机运动方程 112

5.5 变化风对过载的影响 113

5.6 常值风场中的飞行性能 114

5.7 变化风场中的飞行性能 116

5.7.1 水平风加速度对飞行性能的影响 119

5.7.2 铅垂风加速度对飞行性能的影响 121

5.7.3 水平风加速度和铅垂风加速度的综合影响 126

5.8 微下冲气流对起飞爬升性能的影响 127

5.8.1 微下冲气流一维分量的飞行性能边界 128

5.8.2 二维微下冲气流的飞行性能边界 137

5.9 飞机在变化风场中等空速飞行时的需用推力 143

5.10 飞机在变化风场中飞行时的能量特性 145

5.11 风切变危险性尺度 150

5.12 风切变飞行指引系统的飞行力学基础 152

5.12.1 在风切变中手动操纵飞行的困难 152

5.12.2 风切变飞行指引系统原理 153

5.13 风切变对飞机动态特性的影响 156

5.13.1 飞机对风切变响应的一般研究方法 156

5.13.2 飞机对风切变响应的简化分析研究 157

5.14.1 从风切变事故中吸取的教训 161

5.14 从风切变事故中吸取的教训和飞行机组操作模式 161

5.14.2 飞行机组的操作模式 162

5.14.3 机组对风切变的预防措施 163

5.14.4 遵守标准操作程序 164

5.14.5 风切变改出技术 164

第六章 大气扰动的仿真和测量 166

6.1 大气紊流的数值仿真 166

6.1.1 概述 166

6.1.2 白色噪音信号的生成 166

6.1.3 Dryden模型大气紊流的相关函数 167

6.1.4 成形滤波器参数的确定 169

6.1.5 大气紊流信号序列的生成 171

6.1.6 方法的检验和改进 172

6.1.7 大气紊流二维场的数值仿真 173

6.2.1 概述 174

6.2 大气扰动中飞行的数值仿真 174

6.2.2 在大气紊流中飞机飞行的数值仿真 175

6.2.3 在确定风场中飞机飞行的数值仿真 177

6.3 机载风速测量原理 182

6.3.1 在位式机载风速测量原理 182

6.3.2 测量传感器安装位置影响的修正 183

6.3.3 输入误差对风速测量误差的影响 184

6.4 机载低空风切变探测告警回避一体化技术简介 185

附录 188

附录一 飞行训练模拟机使用的风切变模型 188

附录二 二维微下冲气流的24个涡对叠加模型 193

附录三 模态集结法及其在飞行力学中的应用 194

附录四 计算(sI-A)逆阵的子程序 197

附录五 生成和检验一维紊流速度序列的程序 198

参考文献 200