飞机综合驾驶系统导论

第1章绪论

1.1航空电子学的重要性与任务

1.1.1人机界面系统

1.1.2飞机状态传感器系统

1.1.3导航系统

1.1.4外部传感器系统

1.1.5任务自动化系统

1.2航空电子环境

1.2.1最小重量

1.2.2环境要求

1.2.3可靠性

1.3单位的选择

第2章座舱显示和人机交互

2.1引言

2.2平视显示器

2.2.1引言

2.2.2基本原理

2.2.3全息平显

2.2.4平显电子组件

2.2.5平显设计和显示生成的例子

2.2.6民用飞机上的平显

2.3头盔显示器

2.3.1引言

2.3.2头盔设计要素

2.3.3头盔瞄准器

2.3.4头盔显示器

2.3.5头盔跟踪系统

2.3.6头盔显示器和虚拟座舱

2.4计算机辅助光学设计

2.5平显与头盔显示器

2.5.1引言

2.5.2军用飞机上的平显和头盔显示器

2.6下视显示器

2.6.1引言

2.6.2民用飞机下视显示器

2.6.3军用飞机下视显示器

2.6.4光栅叠加显示信息的生成

2.6.5数字式移动彩色地图显示

2.6.6固态备用显示仪表

2.7数据融合

2.8智能显示管理

2.9显示技术

2.9.1平显

2.9.2头盔显示器

2.9.3下视显示器

2.10控制和数据输入

2.10.1引言

2.10.2触摸式控制面板

2.10.3直接语音输入

2.10.4语音输出系统

2.10.5集成声频/触摸输入功能的显示器

2.10.6眼球跟踪器

第3章空气动力学和飞机控制

3.1引言

3.2空气动力学基础

3.2.1升力和阻力

3.2.2迎角

3.2.3升力系数与阻力系数

3.2.4基本空气动力学示例

3.2.5俯仰力矩与空气动力中心

3.2.6尾翼的作用

3.3飞机稳定性

3.3.1纵向稳定性

3.3.2气动不稳定飞机

3.3.3机体升力

3.4飞机动力学

3.4.1机体坐标系速度与加速度分量的定义

3.4.2欧拉角俯仰、滚转、偏航角的定义

3.4.3小扰动运动方程

3.4.4空气动力导数与力矩导数

3.4.5纵向与侧向运动方程

3.5纵向操纵与响应

3.5.1纵向操纵

3.5.2杆力/g

3.5.3平尾/升降舵偏转产生的俯仰角速度响应

3.5.4定常前飞速度假设下的俯仰响应

3.5.5q/η传递函数与俯仰响应示例

3.6侧向操纵

3.6.1副翼操纵与倾斜转弯

3.6.2方向舵操纵

3.6.3短周期偏航运动

3.6.4滚转-偏航-侧滑复合运动

3.7伺服飞行控制

3.7.1引言

3.7.2PCU传递函数

3.8自动增稳系统

3.8.1有限权限自动增稳系统

3.8.2全权限自动稳定系统

第4章电传飞行控制

4.1概述

4.2电传飞行控制的特点

4.2.1电传系统的基本概念与特征

4.2.2电传飞行控制的优点

4.3控制律

4.3.1俯仰角速度指令控制

4.3.2控制回路中的延迟

4.3.3滚转角速度指令控制

4.3.4操纵品质与飞行员诱发振荡

4.3.5现代控制理论

4.4冗余和故障生存

4.4.1安全性与完整性

4.4.2余度配置

4.4.3表决与统

4.4.4四余度系统结构

4.4.5共模故障

4.4.6非相似余度

4.5数字实现

4.5.1数字实现的优点

4.5.2数字数据问题

4.5.3软件

4.5.4故障模态与影响分析

4.6光传飞行控制

4.6.1概述

4.6.2光传飞行控制系统

4.6.3光传感器

第5章惯性传感器与姿态测量

5.1概述

5.2陀螺仪与加速度计

5.2.1概述

5.2.2角动量陀螺

5.2.3微型振动质块速率陀螺

5.2.4光学陀螺

5.2.5加速度计

5.2.6斜置轴传感器构型

5.3姿态测量

5.3.1概述

5.3.2平台稳定系统

5.3.3捷联系统

5.3.4圆锥运动

5.3.5北一东一地当地坐标系下的飞机姿态

5.3.6互补滤波简介

第6章导航系统

6.1简介及基本原理

6.1.1简介

6.1.2导航基本概念

6.1.3DR导航的基本原理

6.2惯性导航

6.2.1简介

6.2.2基本原理及舒拉摆

6.2.3平台轴

6.2.4初始对准和陀螺罗经对准

6.2.5方位陀螺漂移的影响

6.2.6垂直导航通道

6.2.7导航坐标系的确定

6.2.8捷联惯性导航系统

6.3辅助惯导系统与卡尔曼滤波器

6.4姿态航向基准系统

6.4.1引言

6.4.2采用磁航向基准的方位监控

6.5GPS全球定位系统

6.5.1简介

6.5.2GPS概述

6.5.3GPS的基本原理

6.5.4导航方程的求解

6.5.5GPS和INS的组合

6.5.6差分GPS

6.5.7未来扩展的卫星导航系统

6.6地形参考导航

6.6.1简介

6.6.2地形等高线导航

6.6.3地形特征匹配

6.6.4民用TRN

第7章大气数据和大气数据系统

7.1引言

7.2大气数据信息及其使用

7.2.1大气数据测量

7.2.2大气数据信息及其重要性

7.3大气数据定律与相互关系的推导

7.3.1高度与静压之问的关系

7.3.2地表压力的变化

7.3.3大气密度与高度的关系

7.3.4声速

7.3.5压力与速度的关系

7.3.6马赫数

7.3.7校正空速

7.3.8静态大气温度

7.3.9真空速

7.3.10压力误差

7.4大气数据传感器及其计算

7.4.1简介

7.4.2大气数据系统压力传感器

7.4.3大气数据计算

7.4.4迎角传感器

第8章自动驾驶仪与飞行管理系统

8.1引言

8.2自动驾驶仪

8.2.1基本原理

8.2.2高度控制

8.2.3自动驾驶仪航向控制

8.2.4自动驾驶仪与仪表指示/微波引导着陆系统的复合控制

8.2.5自动着陆

8.2.6卫星着陆导航系统

8.2.7速度控制和油门自动控制

8.3飞行管理系统

8.3.1引言

8.3.2飞行计划

8.3.3导航和制导

8.3.4飞行轨迹优化和性能预测

8.3.5垂直剖面的飞行轨迹控制

8.3.6工作模式

8.3.74D飞行管理

第9章航空电子系统的集成

9.1引言与背景

9.2数据总线系统

9.2.1电子数据总线系统

9.2.2光纤数据总线系统

9.2.3下一代数据总线

9.2.4并行数据总线

9.3综合模块化航空电子系统

9.4商用现货(COTS)

第10章无人飞行器

10.1无人飞行器的作用

10.2无人飞行器机载系统

术语

符号目录

缩略语表

　　对于航空电子领域的入门者而言，拥有一本有助于他们理解现有的和还在不断发展之中的航空电子系统的工具书是十分重要的。同样地，对于这个领域的从业者而言，在进行设计时拥有一本阐述该领域成熟方法的概论性手册也是十分必要的。这本书在很大程度上反映了致力于航空工业创新事业的一代人宝贵的知识经验积累，有助于读者理解现有航空电子系统的体系结构和系统性能。这是一本工程实用性很强的书，理论与实际应用相结合，并辅助以严谨的解释，便于工程技术人员理解和创新应用。　　本书阐述了飞机飞行综合驾驶系统所涉及的诸多专业知识，使航空机载系统的重要组成部分综合驾驶(控制)系统成为一门引人入胜、充满挑战的学科领域。除飞机飞行控制的原理(包括电传控制、波音777主飞行控制系统更新发展的经验总结的内容)以外，还涉及到诸多专业学科的技术，如卫星导航、惯性传感器和航向/姿态测量(包括光学陀螺和捷联系统)、人机交互、语音识别、先进的显示系统、全息光学、智能信息系统、闭环控制系统、高度集成的故障生存系统、高可靠性软件、超大规模集成电路设计和数据总线系统以及无人机方面的内容。　　本书既可用作各航空院校相关专业的教材，又可供相关工程技术与研究人员参考使用。