飞行仿真技术PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 概述 1

1.1.1 飞行仿真技术的发展历程 1

1.1.2 飞行仿真技术的应用现状 3

1.2 仿真分类及工作流程 5

1.2.1 仿真分类 6

1.2.2 仿真工作流程 7

1.3 模型及建模方法 11

1.3.1 模型 11

1.3.2 建模方法 12

1.4 建模与仿真的相关理论 13

1.4.1 仿真算法与体系结构 14

1.4.2 仿真语言与支撑环境 14

1.4.3 复杂系统的建模与仿真 15

1.4.4 综合自然环境的建模与仿真 16

1.4.5 分布交互式仿真 16

1.4.6 网格技术 17

1.4.7 基于仿真设计和虚拟样机 17

1.4.8 建模与仿真的校核、验证与确认 18

1.5 本书结构与主要内容 18

1.6 小结 20

参考文献 21

2 飞行控制系统研制与飞行仿真 22

2.1 概述 22

2.2 飞行控制系统组成和研制流程 23

2.2.1 现代电传飞行控制系统的基本组成 23

2.2.2 现代电传飞行控制系统的研制阶段 25

2.2.3 现代电传飞行控制系统的研制流程 26

2.3 飞行仿真技术应用 26

2.3.1 飞行控制系统研制中的飞行仿真环境 29

2.3.2 飞行仿真工作内容及特点 33

2.4 小结 41

参考文献 41

3 飞行员培训与飞行仿真 43

3.1 概述 43

3.2 飞行员培训体系 44

3.2.1 培训需求 45

3.2.2 培训模式 47

3.3 航空理论培训 49

3.3.1 培训内容 50

3.3.2 对仿真系统／设备的要求 50

3.4 技术基础模拟训练 53

3.4.1 培训内容 54

3.4.2 对仿真系统／设备的要求 54

3.5 全任务飞行模拟训练 60

3.5.1 培训内容 60

3.5.2 对仿真系统／设备的要求 61

3.6 小结 66

参考文献 66

4 飞机运动建模与仿真 68

4.1 概述 68

4.2 飞机动力学和运动学方程 69

4.2.1 风轴系中的力方程 69

4.2.2 体轴系中的力和力矩方程 70

4.2.3 方程组的讨论 71

4.2.4 平面地球的近似 74

4.3 大气自然环境 77

4.3.1 标准大气模型 77

4.3.2 大气扰动模型 80

4.3.3 地球物理模型 85

4.4 空气动力 85

4.4.1 升力系数 86

4.4.2 阻力系数 86

4.4.3 俯仰力矩系数 86

4.4.4 侧力系数 87

4.4.5 偏航力矩系数 87

4.4.6 滚转力矩系数 88

4.5 动力装置 88

4.6 起落架系统 89

4.7 质量特性 92

4.8 建模与仿真要求 94

4.8.1 飞机运动建模要求 95

4.8.2 飞机运动仿真要求 96

4.9 仿真技术方案 97

4.9.1 运动方程 99

4.9.2 大气自然环境 102

4.9.3 空气动力 103

4.9.4 动力装置 105

4.9.5 质量特性 105

4.10 小结 109

参考文献 109

5 动力装置建模与仿真 111

5.1 概述 111

5.1.1 动力装置仿真技术现状及应用 112

5.1.2 动力装置系统仿真特点 113

5.2 动力装置组成与原理 114

5.3 动力装置建模与仿真要求 118

5.3.1 动力装置仿真要求 118

5.3.2 动力装置建模要求 120

5.4 动力装置系统建模 124

5.4.1 发动机操纵系统建模 124

5.4.2 发动机性能建模 124

5.4.3 发动机控制系统建模 133

5.4.4 辅助动力装置建模 139

5.4.5 冲压空气涡轮建模 140

5.5 动力装置仿真技术方案 140

5.6 动力装置仿真系统验证 141

5.7 小结 142

参考文献 143

6 起落架系统建模与仿真 144

6.1 概述 144

6.2 组成与原理 144

6.3 建模与仿真要求 145

6.4 系统建模 148

6.4.1 垂直动态特性 148

6.4.2 水平动态特性 155

6.4.3 起落架支柱 156

6.4.4 起落架结构振动 157

6.4.5 机轮 158

6.4.6 减震器 159

6.4.7 起落架收放动态特性 163

6.4.8 刹车受力分析 165

6.4.9 前轮转弯操纵 166

6.5 系统仿真与验证 166

6.5.1 仿真原理 166

6.5.2 仿真模型 167

6.5.3 仿真验证 175

6.6 小结 175

参考文献 175

7 飞行控制系统建模与仿真 177

7.1 概述 177

7.2 组成与原理 178

7.2.1 电传飞行控制系统的组成及工作原理 179

7.2.2 自动飞行控制系统组成与工作原理 183

7.2.3 高升力控制系统组成与工作原理 184

7.3 建模与仿真要求 187

7.3.1 建模要求 187

7.3.2 仿真要求 191

7.3.3 数据要求 191

7.4 仿真原理 192

7.5 系统建模 194

7.5.1 计算机系统仿真 194

7.5.2 传感器系统仿真 198

7.5.3 伺服作动系统仿真 200

7.5.4 控制显示系统仿真 203

7.5.5 座舱操纵系统仿真 203

7.6 模型验证 204

7.7 小结 204

参考文献 205

8 飞机航电系统建模与仿真 206

8.1 概述 206

8.2 系统组成及原理 206

8.2.1 系统组成 206

8.2.2 工作原理 207

8.3 建模与仿真要求 207

8.3.1 建模要求 208

8.3.2 通用要求 210

8.3.3 数据要求 211

8.4 系统仿真原理 212

8.4.1 仿真方法 212

8.4.2 仿真构架 213

8.4.3 硬件仿真 215

8.5 系统建模 216

8.5.1 显示控制系统 216

8.5.2 通信导航识别系统 220

8.5.3 雷达系统 224

8.5.4 组合导航系统 229

8.5.5 大气机系统 234

8.5.6 飞行管理系统 238

8.5.7 空中交通告警与防撞系统 242

8.5.8 增强型近地告警系统 247

8.5.9 电子对抗系统 255

8.6 系统调度 258

8.7 系统验证 258

8.7.1 设备验证 259

8.7.2 模型验证 260

8.8 小结 262

参考文献 262

9 飞机机电系统建模与仿真 264

9.1 概述 264

9.2 机电综合管理系统 264

9.2.1 系统组成与原理 265

9.2.2 建模与仿真要求 266

9.2.3 系统仿真原理 266

9.2.4 系统建模 266

9.2.5 系统仿真验证 267

9.3 液压系统 268

9.3.1 系统组成与原理 268

9.3.2 建模与仿真要求 269

9.3.3 系统仿真原理 270

9.3.4 系统建模 270

9.3.5 系统仿真验证 280

9.4 燃油系统 280

9.4.1 系统组成与原理 281

9.4.2 建模与仿真要求 282

9.4.3 系统仿真原理 283

9.4.4 系统建模 284

9.4.5 系统仿真验证 294

9.5 供电系统 294

9.5.1 系统组成与原理 294

9.5.2 建模与仿真要求 296

9.5.3 系统仿真原理 297

9.5.4 系统建模 298

9.5.5 系统仿真验证 313

9.6 环境控制系统 314

9.6.1 系统组成与原理 314

9.6.2 系统建模与仿真要求 320

9.6.3 系统仿真原理 321

9.6.4 系统建模 322

9.6.5 系统仿真验证 330

9.7 防火系统 330

9.7.1 系统组成与原理 330

9.7.2 建模与仿真要求 331

9.7.3 系统仿真原理 332

9.7.4 系统建模 333

9.7.5 系统仿真验证 338

9.8 照明系统 338

9.8.1 系统组成与工作原理 339

9.8.2 建模与仿真要求 342

9.8.3 仿真仿真原理 343

9.8.4 系统建模 346

9.8.5 系统仿真验证 346

9.9 氧气系统 347

9.9.1 系统组成与原理 347

9.9.2 建模与仿真要求 347

9.9.3 仿真原理 348

9.9.4 系统建模 348

9.9.5 系统仿真验证 350

9.10 小结 350

参考文献 350

10 飞行环境建模与仿真 352

10.1 概述 352

10.2 模拟座舱仿真 353

10.2.1 座舱系统主要功能 353

10.2.2 座舱系统仿真要求 353

10.2.3 座舱系统的实现方法 353

10.3 人感仿真 355

10.3.1 概述 355

10.3.2 仿真对象 356

10.3.3 仿真需求 356

10.3.4 仿真原理 357

10.3.5 系统建模 360

10.3.6 系统验证 365

10.4 动感模拟 368

10.4.1 概述 368

10.4.2 动感仿真设备种类 368

10.4.3 仿真需求 369

10.4.4 仿真原理 370

10.4.5 系统建模 371

10.4.6 系统验证 377

10.5 综合环境仿真 378

10.5.1 概述 378

10.5.2 系统组成及原理 378

10.5.3 建模与仿真要求 379

10.5.4 系统仿真原理 380

10.5.5 系统建模 382

10.5.6 系统验证 391

10.6 视景仿真 392

10.6.1 概述 392

10.6.2 组成与原理 392

10.6.3 仿真需求 392

10.6.4 仿真原理 394

10.6.5 视景系统建模 396

10.6.6 实时场景管理 401

10.6.7 系统验证 402

10.7 声音仿真 403

10.7.1 概述 403

10.7.2 组成与原理 403

10.7.3 仿真要求 403

10.7.4 仿真原理 405

10.7.5 声音模拟建模 409

10.7.6 系统验证 410

10.8 小结 410

参考文献 411

11 建模与仿真的校核、验证与确认技术 413

11.1 概述 413

11.1.1 问题的提出 413

11.1.2 VV＆A的基本概念 414

11.1.3 VV＆A技术现状 414

11.2 VV＆A的基本理论与方法 415

11.2.1 VV＆A一般性过程 415

11.2.2 VV＆A的基本原则 418

11.2.3 VV＆A团队 420

11.2.4 VV＆A方法 420

11.3 仿真系统可信度评估技术 421

11.3.1 可信度的基本概念及指标体系 421

11.3.2 可信度评估与VV＆A 423

11.3.3 可信度评估方法 423

11.4 复杂仿真系统VV＆A全生命周期解决方案 425

11.4.1 基于可信度指标体系的VV＆A过程 426

11.4.2 基于HLA标准的复杂仿真系统VV＆A过程 428

11.4.3 飞行模拟器的VV＆A过程 430

11.5 飞行模拟器性能测试与评估 432

11.5.1 飞行模拟器模型验证方法 432

11.5.2 飞行模拟器性能测试软件设计技术 433

11.6 飞行模拟器鉴定 437

11.6.1 飞行模拟器鉴定的工作流程 437

11.6.2 飞行模拟器鉴定的主要内容 437

11.6.3 飞行模拟器鉴定的数据要求 438

11.7 小结 438

参考文献 439

12 典型飞行仿真设备与系统 440

12.1 概述 440

12.2 全数字仿真系统 440

12.2.1 系统功能 441

12.2.2 系统组成 441

12.2.3 系统研制中的作用 445

12.3 工程模拟器 446

12.3.1 系统功能 446

12.3.2 系统组成 446

12.3.3 系统研制中的作用 456

12.4 人机组合试验环境 457

12.4.1 系统功能 458

12.4.2 系统组成 458

12.4.3 系统研制中的作用 461

12.5 飞行训练模拟器 461

12.5.1 系统功能 462

12.5.2 系统组成 462

12.5.3 系统研制中的作用 475

12.6 小结 476

参考文献 476

13 飞行仿真技术发展与挑战 478

13.1 概述 478

13.2 仿真计算机技术的发展趋势 478

13.3 建模与仿真技术的发展趋势 480

13.3.1 网络化建模与仿真技术 481

13.3.2 复杂环境的建模与仿真技术 481

13.3.3 智能系统建模技术 482

13.3.4 复杂系统／开放复杂巨系统的建模与仿真技术 483

13.3.5 多学科虚拟样机技术 484

13.3.6 普适仿真技术 485

13.3.7 云仿真技术 486

13.3.8 嵌入式仿真技术 486

13.4 飞行仿真技术的应用发展趋势 487

13.4.1 飞行仿真技术在国防工业的应用发展趋势 487

13.4.2 飞行仿真技术在航空领域的发展趋势 488

13.5 小结 489

参考文献 490

缩略语 491

索引 495