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第1章 绪论 1

1.1 航空电子学的重要性与任务 1

1.1.1 人机界面系统 2

1.1.2 飞机状态传感器系统 4

1.1.3 导航系统 4

1.1.4 外部传感器系统 5

1.1.5 任务自动化系统 5

1.2 航空电子环境 8

1.2.1 最小重量 9

1.2.2 环境要求 9

1.2.3 可靠性 9

1.3 单位的选择 10

第2章 座舱显示和人机交互 12

2.1 引言 12

2.2 平视显示器 13

2.2.1 引言 13

2.2.2 基本原理 14

2.2.3 全息平显 19

2.2.4 平显电子组件 24

2.2.5 平显设计和显示生成的例子 25

2.2.6 民用飞机上的平显 27

2.3 头盔显示器 31

2.3.1 引言 31

2.3.2 头盔设计要素 31

2.3.3 头盔瞄准器 32

2.3.4 头盔显示器 33

2.3.5 头盔跟踪系统 37

2.3.6 头盔显示器和虚拟座舱 38

2.4 计算机辅助光学设计 40

2.5 平显与头盔显示器 41

2.5.1 引言 41

2.5.2 军用飞机上的平显和头盔显示器 41

2.6 下视显示器 43

2.6.1 引言 43

2.6.2 民用飞机下视显示器 44

2.6.3 军用飞机下视显示器 45

2.6.4 光栅叠加显示信息的生成 46

2.6.5 数字式移动彩色地图显示 47

2.6.6 固态备用显示仪表 49

2.7 数据融合 51

2.8 智能显示管理 52

2.9 显示技术 53

2.9.1 平显 53

2.9.2 头盔显示器 53

2.9.3 下视显示器 54

2.10 控制和数据输入 58

2.10.1 引言 58

2.10.2 触摸式控制面板 59

2.10.3 直接语音输入 59

2.10.4 语音输出系统 61

2.10.5 集成声频／触摸输入功能的显示器 61

2.10.6 眼球跟踪器 62

第3章 空气动力学和飞机控制 64

3.1 引言 64

3.2 空气动力学基础 64

3.2.1 升力和阻力 64

3.2.2 迎角 65

3.2.3 升力系数与阻力系数 65

3.2.4 基本空气动力学示例 66

3.2.5 俯仰力矩与空气动力中心 67

3.2.6 尾翼的作用 68

3.3 飞机稳定性 69

3.3.1 纵向稳定性 70

3.3.2 气动不稳定飞机 71

3.3.3 机体升力 72

3.4 飞机动力学 73

3.4.1 机体坐标系——速度与加速度分量的定义 73

3.4.2 欧拉角——俯仰、滚转、偏航角的定义 74

3.4.3 小扰动运动方程 76

3.4.4 空气动力导数与力矩导数 77

3.4.5 纵向与侧向运动方程 82

3.5 纵向操纵与响应 85

3.5.1 纵向操纵 85

3.5.2 杆力／g 86

3.5.3 平尾／升降舵偏转产生的俯仰角速度响应 86

3.5.4 定常前飞速度假设下的俯仰响应 87

3.5.5 q／η传递函数与俯仰响应示例 92

3.6 侧向操纵 94

3.6.1 副翼操纵与倾斜转弯 94

3.6.2 方向舵操纵 96

3.6.3 短周期偏航运动 97

3.6.4 滚转-偏航-侧滑复合运动 97

3.7 伺服飞行控制 98

3.7.1 引言 98

3.7.2 PCU传递函数 99

3.8 自动增稳系统 101

3.8.1 有限权限自动增稳系统 101

3.8.2 全权限自动稳定系统 104

第4章 电传飞行控制 105

4.1 概述 105

4.2 电传飞行控制的特点 105

4.2.1 电传系统的基本概念与特征 105

4.2.2 电传飞行控制的优点 109

4.3 控制律 114

4.3.1 俯仰角速度指令控制 118

4.3.2 控制回路中的延迟 124

4.3.3 滚转角速度指令控制 128

4.3.4 操纵品质与飞行员诱发振荡 129

4.3.5 现代控制理论 130

4.4 冗余和故障生存 131

4.4.1 安全性与完整性 131

4.4.2 余度配置 131

4.4.3 表决与统一 132

4.4.4 四余度系统结构 135

4.4.5 共模故障 136

4.4.6 非相似余度 137

4.5 数字实现 139

4.5.1 数字实现的优点 139

4.5.2 数字数据问题 140

4.5.3 软件 141

4.5.4 故障模态与影响分析 146

4.6 光传飞行控制 147

4.6.1 概述 147

4.6.2 光传飞行控制系统 148

4.6.3 光传感器 149

第5章 惯性传感器与姿态测量 152

5.1 概述 152

5.2 陀螺仪与加速度计 152

5.2.1 概述 152

5.2.2 角动量陀螺 153

5.2.3 微型振动质块速率陀螺 157

5.2.4 光学陀螺 160

5.2.5 加速度计 170

5.2.6 斜置轴传感器构型 174

5.3 姿态测量 175

5.3.1 概述 175

5.3.2 平台稳定系统 175

5.3.3 捷联系统 177

5.3.4 圆锥运动 184

5.3.5 北—东—地当地坐标系下的飞机姿态 185

5.3.6 互补滤波简介 188

第6章 导航系统 191

6.1 简介及基本原理 191

6.1.1 简介 191

6.1.2 导航基本概念 195

6.1.3 DR导航的基本原理 195

6.2 惯性导航 197

6.2.1 简介 197

6.2.2 基本原理及舒拉摆 198

6.2.3 平台轴 205

6.2.4 初始对准和陀螺罗经对准 208

6.2.5 方位陀螺漂移的影响 210

6.2.6 垂直导航通道 210

6.2.7 导航坐标系的确定 212

6.2.8 捷联惯性导航系统 213

6.3 辅助惯导系统与卡尔曼滤波器 214

6.4 姿态航向基准系统 219

6.4.1 引言 219

6.4.2 采用磁航向基准的方位监控 223

6.5 GPS——全球定位系统 226

6.5.1 简介 226

6.5.2 GPS概述 227

6.5.3 GPS的基本原理 228

6.5.4 导航方程的求解 231

6.5.5 GPS和INS的组合 232

6.5.6 差分GPS 233

6.5.7 未来扩展的卫星导航系统 235

6.6 地形参考导航 238

6.6.1 简介 238

6.6.2 地形等高线导航 238

6.6.3 地形特征匹配 239

6.6.4 民用TRN 239

第7章 大气数据和大气数据系统 241

7.1 引言 241

7.2 大气数据信息及其使用 241

7.2.1 大气数据测量 241

7.2.2 大气数据信息及其重要性 242

7.3 大气数据定律与相互关系的推导 245

7.3.1 高度与静压之间的关系 245

7.3.2 地表压力的变化 248

7.3.3 大气密度与高度的关系 249

7.3.4 声速 250

7.3.5 压力与速度的关系 251

7.3.6 马赫数 253

7.3.7 校正空速 253

7.3.8 静态大气温度 254

7.3.9 真空速 255

7.3.10 压力误差 256

7.4 大气数据传感器及其计算 257

7.4.1 简介 257

7.4.2 大气数据系统压力传感器 257

7.4.3 大气数据计算 261

7.4.4 迎角传感器 263

第8章 自动驾驶仪与飞行管理系统 265

8.1 引言 265

8.2 自动驾驶仪 266

8.2.1 基本原理 266

8.2.2 高度控制 266

8.2.3 自动驾驶仪航向控制 267

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 274

8.2.5 自动着陆 278

8.2.6 卫星着陆导航系统 282

8.2.7 速度控制和油门自动控制 283

8.3 飞行管理系统 284

8.3.1 引言 284

8.3.2 飞行计划 286

8.3.3 导航和制导 288

8.3.4 飞行轨迹优化和性能预测 289

8.3.5 垂直剖面的飞行轨迹控制 290

8.3.6 工作模式 291

8.3.7 4D飞行管理 292

第9章 航空电子系统的集成 294

9.1 引言与背景 294

9.2 数据总线系统 298

9.2.1 电子数据总线系统 299

9.2.2 光纤数据总线系统 303

9.2.3 下一代数据总线 307

9.2.4 并行数据总线 308

9.3 综合模块化航空电子系统 308

9.4 商用现货（COTS） 311

第10章 无人飞行器 313

10.1 无人飞行器的作用 313

10.2 无人飞行器机载系统 315

术语 317

符号目录 322

缩略语表 332