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开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787512445130
经典畅销教程的修订版，新增多个飞行器编队协同飞行控制系统的内容。
本书为任课老师免费提供教学课件,还提供了部分图片的彩色版供参照,有需要的请发邮件[email protected] 申请获取。若有出版需求或需其他帮助,可致电010-82317738。
本书是以单个飞行器飞行控制系统以及多个飞行器编队协同飞行控制系统分析和设计的基本方法为主 要内容,以飞行器的典型飞行控制系统的基本结构为主干进行编写的。除绪论外共分6章。绪论主要介绍飞 行控制系统完成的任务和基本构成以及发展简况。第1~5章重点介绍单个飞行器飞行控制系统的分析与设 计的基本方法,第6章主要介绍多个飞行器编队协同飞行控制系统的内容。 在本书编写过程中,始终围绕着飞行控制系统分析和设计这一核心,按照典型飞行控制系统的基本结构 作为编写的主线,首先讲解了飞行控制系统分析与设计的物理基础知识———飞行力学基础和飞行器 数学建模的基本方法以及系统分析和设计的边界条件———测量与执行机构,然后重点介绍了典型飞行控制 系统分析与设计的基本方法,最后对多个飞行器编队协同飞行控制系统分析和设计的基本方法进行了介绍, 本书既融入了作者最新取得的研究成果又保持了相对完整和系统全面的特点。 本书可作为飞行器导航、制导与控制专业的教材,也可供飞行器自动控制领域的科技人员参考。
绪 论……………………………………………………………………………………………… 1
0.1 飞行控制系统的发展回顾 …………………………………………………………… 1
0.2 飞行控制系统的基本任务 …………………………………………………………… 2
0.3 飞行控制系统的基本组成和功能 …………………………………………………… 3
0.4 本书的编写特点与内容安排 ………………………………………………………… 8
第1章 飞行力学基础 ………………………………………………………………………… 10
1.1 坐标系………………………………………………………………………………… 10
1.1.1 常用坐标系的定义……………………………………………………………… 10
1.1.2 常用坐标系间的转换…………………………………………………………… 13
1.2 作用在飞行器上的力和力矩………………………………………………………… 16
1.2.1 飞行器的操纵机构……………………………………………………………… 16
1.2.2 空气动力与力矩………………………………………………………………… 18
1.2.3 纵向气动力和力矩……………………………………………………………… 19
1.2.4 横侧向气动力与力矩…………………………………………………………… 34
1.2.5 作用在飞行器上的推力与重力………………………………………………… 41
习 题 ……………………………………………………………………………………… 45
第2章 飞行器运动方程 ……………………………………………………………………… 46
2.1 飞行器运动方程组…………………………………………………………………… 46
2.1.1 动力学方程……………………………………………………………………… 51
2.1.2 运动学方程……………………………………………………………………… 54
2.1.3 飞行器运动方程的解耦分组与线性化………………………………………… 59
2.2 飞行器的纵向运动…………………………………………………………………… 75
2.2.1 纵向运动的传递函数…………………………………………………………… 75
2.2.2 短周期运动模态和长周期运动模态的简化…………………………………… 80
2.2.3 油门的纵向动力学响应………………………………………………………… 87
2.3 飞行器的横侧向运动………………………………………………………………… 89
2.3.1 横侧向运动的传递函数………………………………………………………… 89
2.3.2 荷兰滚模态的近似……………………………………………………………… 91
2.3.3 螺旋和滚转衰减模态的近似…………………………………………………… 93
2.3.4 螺旋模态的稳定………………………………………………………………… 94
2.3.5 横侧向模态近似计算的精度分析……………………………………………… 95
2.3.6 飞行条件对横侧向模态的影响………………………………………………… 96
习 题 ……………………………………………………………………………………… 97
第3章 测量与执行机构 ……………………………………………………………………… 98
3.1 飞行数据的测量……………………………………………………………………… 98
3.1.1 空气动力相关参量的测量……………………………………………………… 98
3.1.2 运动学相关参量的测量 ……………………………………………………… 109
3.1.3 位置的确定 …………………………………………………………………… 131
3.1.4 导航系统 ……………………………………………………………………… 134
3.2 舵机与舵回路 ……………………………………………………………………… 140
3.2.1 主要舵机的类型 ……………………………………………………………… 140
3.2.2 舵机的特性分析 ……………………………………………………………… 143
3.2.3 舵回路 ………………………………………………………………………… 150
习 题……………………………………………………………………………………… 156
第4章 典型飞行控制系统分析……………………………………………………………… 157
4.1 概 述 ……………………………………………………………………………… 157
4.1.1 典型飞行控制系统的构成 …………………………………………………… 157
4.1.2 典型飞行控制系统的分类 …………………………………………………… 158
4.2 阻尼器与增稳系统 ………………………………………………………………… 159
4.2.1 阻尼器 ………………………………………………………………………… 159
4.2.2 增稳系统 ……………………………………………………………………… 167
4.3 控制增稳系统 ……………………………………………………………………… 172
4.3.1 控制增稳系统的构成与工作原理 …………………………………………… 173
4.3.2 俯仰控制增稳系统的控制规律 ……………………………………………… 174
4.3.3 控制增稳系统对飞机稳定性和操纵品质的影响 …………………………… 175
4.3.4 指令模型的形式和参数选择 ………………………………………………… 179
4.4 飞行姿态控制系统 ………………………………………………………………… 182
4.4.1 姿态控制系统的构成与工作原理 …………………………………………… 182
4.4.2 纵向姿态稳定与控制 ………………………………………………………… 193
4.4.3 横侧向姿态稳定与控制 ……………………………………………………… 197
4.5 飞行轨迹控制系统 ………………………………………………………………… 201
4.5.1 飞行高度的稳定与控制 ……………………………………………………… 202
4.5.2 下滑波束导引系统飞行器 …………………………………………………… 204
4.5.3 自动拉平着陆系统 …………………………………………………………… 206
4.5.4 侧向偏离的自动控制 ………………………………………………………… 208
4.5.5 飞航导弹大角度俯冲运动耦合分析 ………………………………………… 210
4.5.6 低空突防 TF/TA
2 技术 ……………………………………………………… 216
2 飞行控制系统(第3版)
4.6 空速和马赫数的保持与控制 ……………………………………………………… 220
4.6.1 飞行速度保持与控制的作用 ………………………………………………… 220
4.6.2 速度保持与控制系统的构成与工作原理 …………………………………… 222
习 题……………………………………………………………………………………… 224
第5章 飞行控制系统的设计………………………………………………………………… 225
5.1 飞行控制系统的任务和设计目标 ………………………………………………… 225
5.1.1 任务和设计目标 ……………………………………………………………… 225
5.1.2 飞行品质的评价准则 ………………………………………………………… 226
5.1.3 飞行控制系统的基本任务 …………………………………………………… 227
5.2 飞行品质评价及品质规范 ………………………………………………………… 229
5.2.1 国军标 GJB185—86的基本内容 …………………………………………… 229
5.2.2 纵向飞行品质要求 …………………………………………………………… 230
5.2.3 横侧向飞行品质要求 ………………………………………………………… 234
5.2.4 飞行品质的评价方法 ………………………………………………………… 236
5.2.5 有人驾驶飞机飞行控制系统通用规范 ……………………………………… 239
5.3 飞行控制系统的基本设计方法 …………………………………………………… 241
5.3.1 飞行控制系统的经典设计方法 ……………………………………………… 241
5.3.2 飞行控制系统的现代设计技术 ……………………………………………… 247
5.4 数字式飞行控制系统的设计 ……………………………………………………… 269
5.4.1 概 述 ………………………………………………………………………… 269
5.4.2 数字化设计方法 ……………………………………………………………… 271
5.4.3 系统采样频率的选择 ………………………………………………………… 273
5.4.4 信号频谱分析及多频率采样 ………………………………………………… 273
5.4.5 数字式飞行控制系统设计中的其他重要问题 ……………………………… 274
5.5 飞行控制系统设计实例 …………………………………………………………… 277
5.5.1 吸气式高超声速飞行控制系统随机鲁棒设计 ……………………………… 277
5.5.2 超声速反舰导弹控制系统随机鲁棒设计 …………………………………… 293
习 题……………………………………………………………………………………… 314
第6章 协同飞行控制系统…………………………………………………………………… 315
6.1 群体协同基础理论 ………………………………………………………………… 315
6.1.1 社会性依存原则 ……………………………………………………………… 315
6.1.2 群体效能的度量 ……………………………………………………………… 321
6.1.3 群体协同系统结构 …………………………………………………………… 325
6.2 自主协同飞行基础 ………………………………………………………………… 329
6.2.1 协同性概念 …………………………………………………………………… 329
6.2.2 自主性定义与分级 …………………………………………………………… 330
6.2.3 自主编队协同飞行控制基础 ………………………………………………… 331
6.3 协同飞行控制系统构成 …………………………………………………………… 348
6.3.1 协同飞行控制系统结构 ……………………………………………………… 348
6.3.2 自主编队效能评估 …………………………………………………………… 354
6.4 编队飞行控制系统 ………………………………………………………………… 355
6.4.1 系统的结构组成 ……………………………………………………………… 355
6.4.2 疏松编队飞行控制 …………………………………………………………… 367
6.4.3 自主编队避障控制 …………………………………………………………… 376
6.4.4 密集编队飞行控制 …………………………………………………………… 381
6.4.5 编队队形变换方法 …………………………………………………………… 397
6.4.6 编队转弯方式与队形拆分方法 ……………………………………………… 403
6.5 协同飞行控制系统设计与验证 …………………………………………………… 406
6.5.1 系统设计与验证条件 ………………………………………………………… 406
6.5.2 系统功能体系框架 …………………………………………………………… 407
6.5.3 实时数字仿真系统 …………………………………………………………… 407
6.5.4 硬件在环仿真测试系统 ……………………………………………………… 416
6.5.5 嵌入式飞行验证系统 ………………………………………………………… 417
6.5.6 成员飞行控制系统随机鲁棒设计 …………………………………………… 423
6.5.7 飞行验证试验 ………………………………………………………………… 428
习 题……………………………………………………………………………………… 431
参考文献………………………………………………………………………………………… 432
本书作为面向飞行器导航、制导与控制专业的教材以及飞行器自动控制领域 科技人员的参考书,旨在使读者系统全面地理解单个飞行器飞行控制系统以及多 个飞行器编队协同飞行控制系统的基本结构和工作原理,掌握飞行控制系统分析 和设计的基本方法。本书在编写上保持了下列特点: (1)遵循与保持了第1版、第2版自始至终围绕典型飞行控制系统的分析和 设计这一核心,以飞行控制系统的基本结构为主线并展开,既融入了作者最新的 研究成果,又保持了相对完整和系统全面的特点。 (2)从飞行器在大气中运动的物理基础(飞行力学基础)到适合于飞行控制系 统分析和设计的数学模型(飞行器运动方程)的建立,从飞行控制系统分析和设计 的边界条件(测量与执行机构)到典型飞行控制系统的构成和工作原理以及基本 分析与设计方法,均突出体现了飞行控制系统分析与设计所要满足和遵循的基本 要求与原则。 (3)近年来,随着飞行控制系统研究领域不断取得新成果,尤其是多个飞行器 编队协同飞行控制系统作为研究热点取得了迅速发展,一系列相关理论方法与应 用方向成为此次修订和补充的重点。在第1版和第2版基础上相应缩减了关于 单个飞行器飞行控制技术方面的内容,重点增加了关于多个飞行器编队协同飞行 控制系统的内容。 本书为任课老师免费提供教学课件,还提供了部分图片的彩色版供参照。若有出版需求或需其他帮助。 在本书编撰过程中,得到了北京航空航天大学和其他单位同行们的帮助,在此表示诚挚的谢意。 由于编写时间和编者水平所限,书中难免存在差错,敬请读者指正。
编 者
2024年5月
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