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第1章 飞行动力学 1

1.1 引言 1

1.2 描述飞机运动常用坐标系和常用运动参数 1

1.2.1 坐标系的定义 1

1.2.2 常用坐标系之间的转换 4

1.3 作用在飞机上的力和力矩 6

1.3.1 空气动力和力矩 6

1.3.2 飞机的操纵机构及其偏转极性 7

1.3.3 纵向气动力和力矩 8

1.3.4 横侧向气动力和力矩 16

1.4 飞机的运动方程 23

1.4.1 基本假设 23

1.4.2 基本动力学方程 24

1.4.3 运动学方程 27

1.4.4 飞机运动方程的线性化 27

1.5 飞机纵向运动和横侧向运动方程及其线性化 31

1.5.1 纵向运动方程 31

1.5.2 纵向运动方程线性化 33

1.5.3 飞机的横侧运动 38

1.6 飞机纵向运动和横侧向运动的传递函数和典型运动模态 40

1.6.1 飞机纵向运动的典型示例、扰动运动的两种模态 40

1.6.2 纵向运动模态及其物理成因 43

1.6.3 纵向运动的传递函数 44

1.6.4 横侧向运动的传递函数 46

1.6.5 飞机横侧运动典型示例 49

1.6.6 荷兰滚模态、螺旋和滚转模态 50

小结 52

复习思考题 52

参考文献 53

第2章 现代飞行品质及其评价方法 54

2.1 概述 54

2.2 飞机飞行品质规范的基本体制 54

2.2.1 飞机的分类 54

2.2.2 飞行任务阶段的种类 55

2.2.3 飞行品质的等级 55

2.3 飞机的稳定性和操纵性 56

2.4 飞机飞行品质的常用评价准则 58

2.4.1 等效系统的概念、原理和方法 58

2.4.2 俯仰轴的飞行品质评价准则 60

2.4.3 飞机法向飞行轨迹轴的要求 72

2.4.4 飞机纵向速度轴的要求 72

2.4.5 飞机滚转轴的飞行品质评价准则 73

2.4.6 航向轴的飞行品质评价准则 74

2.5 人－机闭环系统 75

小结 77

复习思考题 77

参考文献 77

第3章 LQG/LTR设计方法 78

3.1 多变量频域技术 79

3.1.1 灵敏度与补灵敏度 79

3.1.2 频域性能指标 81

3.2 观测器设计 84

3.3 卡尔曼滤波器 86

3.4 基于分离定理的动态调节器设计 90

3.5 线性二次型调节器的稳定裕度 92

3.6 回路传递恢复 93

3.7 飞行控制律设计实例 97

3.7.1 俯仰姿态保持控制律设计 97

3.7.2 协调转弯控制律设计 101

小结 107

复习思考题 107

参考文献 109

第4章 定量反馈理论（QFT）设计方法 111

4.1 定量反馈理论基础 111

4.1.1 Nichols图 111

4.1.2 Nyquist稳定判据 114

4.1.3 闭环系统性能指标 114

4.2 LTI/SISO系统QFT设计原理和步骤 117

4.2.1 QFT的设计结构 117

4.2.2 对象模板 118

4.2.3 性能指标设计 119

4.2.4 边界的种类与计算 121

4.2.5 复合边界 124

4.2.6 回路整定 126

4.2.7 前置滤波器设计 127

4.2.8 QFT设计步骤小结 128

4.3 LTI/MIMO系统的QFT设计 129

4.3.1 问题描述 130

4.3.2 MIMO系统到MISO系统的等效分解 131

4.3.3 近似不相关设计方法 134

4.3.4 设计步骤 135

4.4 非最小相位／不稳定系统的QFT设计 135

4.5 飞行控制律设计实例 136

4.5.1 俯仰姿态保持控制律设计 136

4.5.2 协调转弯控制律设计 146

小结 155

复习思考题 155

参考文献 156

第5章 特征结构配置方法 158

5.1 特征值和特征向量对系统动态响应的影响 158

5.2 全状态反馈 159

5.3 输出反馈 162

5.3.1 问题描述 162

5.3.2 特征向量的可配置性 162

5.3.3 反馈增益矩阵算法 166

5.4 飞行控制律设计实例 168

5.4.1 俯仰姿态保持控制律设计 168

5.4.2 协调转弯控制律设计 174

5.4.3 飞行品质评价 179

小结 180

复习思考题 180

参考文献 181

第6章 电传飞行控制系统 183

6.1 飞行控制系统的发展 183

6.2 电传飞行控制系统的特点 185

6.3 电传飞行控制系统的余度技术 188

6.3.1 概述 188

6.3.2 余度设计方法 189

6.3.3 余度配置 192

6.3.4 余度管理 193

6.4 电传飞行控制系统的结构 195

6.4.1 空客A320飞机电传飞行控制系统 195

6.4.2 空客A340飞机电传飞行控制系统 198

6.4.3 空客A380飞机电传飞行控制系统 201

6.4.4 F—16飞机电传飞行控制系统 203

6.5 电传飞行控制系统的控制律结构 205

6.5.1 控制律的余度 206

6.5.2 正常控制律结构 206

6.5.3 备选控制律结构 209

6.5.4 直接控制律结构 210

小结 210

复习思考题 211

参考文献 211

第7章 主动控制技术 212

7.1 概述 212

7.2 放宽静稳定性 213

7.2.1 飞机静稳定性的定义 213

7.2.2 放宽静稳定性的原因 214

7.2.3 放宽静稳定性的实现 215

7.2.4 常用的补偿方式 217

7.3 直接力控制 221

7.3.1 概述 221

7.3.2 直接升力的产生 223

7.3.3 直接升力的作用点及非常规纵向机动模态 224

7.3.4 直接侧力的产生 229

7.3.5 直接侧力的作用点及非常规侧向机动模态 230

7.3.6 直接阻力／推力控制 233

7.3.7 飞行控制系统设计实例 233

7.4 飞行边界保护 246

7.4.1 边界保护简介 246

7.4.2 法向过载限制 247

7.4.3 迎角限制 247

7.4.4 空速限制 251

7.4.5 俯仰姿态边界保护 252

7.4.6 倾斜角限制 252

7.4.7 侧滑角限制 253

7.4.8 边界迎角控制律设计与仿真 254

7.5 机动载荷控制 256

7.5.1 大型飞机的机动载荷控制 256

7.5.2 歼击机的机动载荷控制 258

7.5.3 AFTI/F—16的机动载荷控制实现方案 259

7.6 阵风减缓及改善乘坐品质 261

7.6.1 概述 261

7.6.2 阵风 263

7.6.3 大气紊流 264

7.6.4 阵风减缓系统 266

7.7 主动颤振抑制 270

7.7.1 颤振机理分析 270

7.7.2 主动颤振抑制系统 273

7.7.3 主动颤振抑制的频率加权最优二次型方法 274

7.7.4 主动颤振抑制的鲁棒控制方法 279

小结 284

复习思考题 284

参考文献 285

第8章 其他现代飞行控制系统 287

8.1 光传飞行控制系统 287

8.1.1 光传飞行控制系统的发展 288

8.1.2 光传飞行控制系统的特点 288

8.1.3 光传飞控系统实现的关键技术 290

8.2 飞行器管理系统 294

8.2.1 VMS的组成 295

8.2.2 VMS的综合 296

8.2.3 先进战斗机的飞行器管理系统 298

8.2.4 小结 299

8.3 自修复飞行控制系统 300

8.3.1 自修复飞控系统的结构和功能 300

8.3.2 自修复飞控系统的研究进展 302

8.4 综合控制系统 303

8.4.1 概述 303

8.4.2 综合飞行／推进控制系统 305

8.4.3 综合飞行／火力控制系统 309

8.4.4 综合飞行／火力／推进控制系统 312

小结 314

复习思考题 315

参考文献 315