民机飞行控制技术系列：飞行仿真技术 [Flight Simulation Technology] 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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内容简介

　　《民机飞行控制技术系列：飞行仿真技术》以飞行控制系统研制中的飞行仿真技术和飞行员培训中的仿真技术为主线，结合作者多年从事飞机研制工作的经验，介绍了飞行仿真技术的基本概念、理论方法及其应用，重点介绍了贯穿于飞机研制过程中的飞机动力学、发动机、起落装置、飞行控制系统、航电系统和机电系统等的建模与仿真技术，以及相关的飞行仿真系统和设备，同时介绍了飞行员培训所必需的飞行仿真环境的建模与仿真技术。内容新颖，深入浅出，注重理论联系实际，密切结合工程应用。
　　《民机飞行控制技术系列：飞行仿真技术》旨在培养读者将飞行仿真技术与需求分析方法紧密结合起来，使飞行仿真技术研究及飞行仿真系统和设备研发更具针对性、实用性和先进性。《民机飞行控制技术系列：飞行仿真技术》适用于从事航空、航天、航海、兵器等方面研究和仿真的工程技术人员及高校教师参考，亦可作为高校高年级学生和研究生的参考书。

作者简介

　　高亚奎，研究员，博士生导师，享受政府特殊津贴，长期从事飞机及系统研究工作，主要研究方向为飞控系统与系统仿真。现任中航工业集团公司特级技术专家，中航工业一飞院副总设计师，“飞控系统一体化设计”“状态监测特种传感技术”等国防或航空重点实验室学术委员会委员。《航空计算技术》《飞行力学》等国内知名期刊编委。上海交通大学、复旦大学特聘研究员，西安交通大学、南京航空大学等兼职教授，西北工业大学特聘博士生导师。中国航空学会制导、导航与控制分会副主任委员，中国系统仿真学会理事，中国航空测控技术学会理事。在各种科技期刊和学术会议发表论文60余篇，合著《改变美国空军文化的KC-X新一代空中加油机》《图“话”空中加油》等。
　　
　　朱江，研究员。长期从事飞行仿真系统设计与试验技术研究，主要研究方向为虚拟现实技术、大型仿真系统总体设计与试验验证技术。参加了多个飞机型号的研制以及相关课题预研工作，主持完成了多个项目的系统仿真设计与试验验证，在飞机型号研制中立功8次。先后获得省部级科技成果一等奖1项、二等奖6项、三等奖5项。在各种学术刊物上发表科技论文40余篇。获得了陕西省国防科技工业十大创新标兵等荣誉称号。
　　
　　林皓，高级工程师。长期从事飞机系统建模、飞行控制系统设计、飞行模拟器集成测试和飞行试验规划等技术研究，主要研究方向为飞机系统级建模、控制逻辑和控制律设计、飞行模拟器集成与验证等。先后获得省部级科技成果二等奖3项、三等奖3项。在飞机型号研制中荣立一等功1次、二等功2次、三等功1次。在各种学术刊物上发表科技论文10余篇。

目录

1 绪论
1．1 概述
1．1．1 飞行仿真技术的发展历程
1．1．2 飞行仿真技术的应用现状
1．2 仿真分类及工作流程
1．2．1 仿真分类
1．2．2 仿真工作流程
1．3 模型及建模方法
1．3．1 模型
1．3．2 建模方法
1．4 建模与仿真的相关理论
1．4．1 仿真算法与体系结构
1．4．2 仿真语言与支撑环境
1．4．3 复杂系统的建模与仿真
1．4．4 综合自然环境的建模与仿真
1．4．5 分布交互式仿真
1．4．6 网格技术
1．4．7 基于仿真设计和虚拟样机
1．4．8 建模与仿真的校核、验证与确认
1．5 本书结构与主要内容
1．6 小结
参考文献

2 飞行控制系统研制与飞行仿真
2．1 概述
2．2 飞行控制系统组成和研制流程
2．2．1 现代电传飞行控制系统的基本组成
2．2．2 现代电传飞行控制系统的研制阶段
2．2．3 现代电传飞行控制系统的研制流程
2．3 飞行仿真技术应用
2．3．1 飞行控制系统研制中的飞行仿真环境
2．3．2 飞行仿真工作内容及特点
2．4 小结
参考文献

3 飞行员培训与飞行仿真
3．1 概述
3．2 飞行员培训体系
3．2．1 培训需求
3．2．2 培训模式
3．3 航空理论培训
3．3．1 培训内容
3．3．2 对仿真系统／设备的要求
3．4 技术基础模拟训练
3．4．1 培训内容
3．4．2 对仿真系统／设备的要求
3．5 全任务飞行模拟训练
3．5．1 培训内容
3．5．2 对仿真系统／设备的要求
3．6 小结
参考文献

4 飞机运动建模与仿真
4．1 概述
4．2 飞机动力学和运动学方程
4．2．1 风轴系中的力方程
4．2．2 体轴系中的力和力矩方程
4．2．3 方程组的讨论
4．2．4 平面地球的近似
4．3 大气自然环境
4．3．1 标准大气模型
4．3．2 大气扰动模型
……
5 动力装置建模与仿真
6 起落架系统建模与仿真
7 飞行控制系统建模与仿真
8 飞机航电系统建模与仿真
9 飞机机电系统建模与仿真
10 飞行环境建模与仿真
11 建模与仿真的校核、验证与确认技术
12 典型飞行仿真设备与系统
13 飞机仿真技术发展与挑战
缩略语
索引

精彩书摘

　　《民机飞行控制技术系列：飞行仿真技术》：
　　2.1概述
　　现代先进飞机普遍采用全权限数字式飞行控制系统提高飞机性能，解决飞机操纵性、稳定性、安全性和舒适性问题。
　　早期飞机的飞行控制系统为机械操纵系统，由钢索、滑轮、拉杆和摇臂等一些简单的机械元件组成，舵面偏转角度与飞行员施加的力（或位移）直接相关。二次世界大战前后，随着飞机速度包线和高度包线的增大，飞行员的体力已难以操纵舵面，于是开始出现了助力操纵系统。助力操纵系统切断了操纵力（或位移）与舵面气动载荷的直接联系，减轻了飞行员操纵负担，使其能够充分发挥飞机的机动能力，但是为了给飞行员提供正常的操纵感觉，在系统中采用了人感装置，从而增加了操纵系统的复杂性。
　　随着飞机飞行包线范围的不断扩大，不同高度和速度时气动力特性（如稳定裕度、舵面效率等）相差较大，为了给飞行员提供较为一致的操纵感觉，在系统中采用了诸如非线性机构和变传动比装置等一些复杂机构，进一步加剧了操纵系统的复杂性。
　　20世纪50年代初期，随着飞机设计向高空高速方向发展，飞行包线急剧扩大，飞机动态品质不断恶化（俯仰阻尼和安定性降低尤为明显），导致某些飞行状态下的飞行品质难以被飞行员所接受，严重影响了飞机的精确操纵。气动力布局所带来的这些问题已无法用单纯的机械操纵系统来解决，因而出现了利用飞机运动信息反馈来增大飞机稳定性的增稳系统（stability augmentation system，SAS）。增稳系统在增加飞机稳定性的同时，在某种程度上降低了飞机的操纵性。为解决这一矛盾，引入了飞行员指令信号，通过抵消飞机反馈信号，使得增稳系统不影响飞行员的操纵；飞行员无指令时，反馈控制又可以有效地抑制飞机的扰动运动。这样，飞机的稳定性和操纵性得到兼顾，即出现了所谓的控制增稳系统（control augmentation system，CAS）。
　　20世纪60年代末，在高机动性要求和先进气动力布局的牵引下，计算机技术和控制理论的发展突飞猛进，于是诞生了电传操纵（flying by wire，FBW）系统。电传操纵是相对常规操纵系统而言的，从形式上讲，它是采用电信号传输的操纵系统；从内容上讲，它是以飞机（运动参量）为控制对象的全权限反馈控制。可以为电传操纵下这样的定义：以飞机运动参量为控制参数的采用多余度电信号传输的飞行控制系统。它与机械操纵的重要区别不仅在于用电缆代替了机械链系，更重要的是飞行员不再直接操纵操纵面的位置，而是控制飞机的运动。电传操纵不仅有利于各种信号的综合、转换、传输和控制，而且有很大的系统升级和优化能力。
　　随着飞行控制系统由简单到复杂，由机械式到数字式的发展演变，特别是机载计算机技术、高可靠传感器技术和高速总线技术在实际工程中的广泛应用，飞行控制系统的能力不断提升，被赋予了越来越多的使命和任务。除了满足飞行包线范围内飞机操纵性和稳定性这些最基本的要求外，还要实现放宽静稳定、控制增稳、自动化控制和主动控制等诸多方面的控制功能，以提高飞行安全，提升飞机性能，减轻飞行员负担，改善乘坐品质。
　　……

前言/序言

　　大飞机工程是我国推进创新型国家建设的重要标志性工程。为了配合大飞机的研制，在国家出版基金的资助下，上海交通大学出版社成功策划出版了“大飞机出版工程”，旨在为大飞机研制提供智力支持。“民机飞行控制技术系列”是“大飞机出版工程”系列图书之一。
　　现代飞行控制技术是现代军机、民机的主要关键技术之一。以电传操纵技术为核心的现代飞行控制系统是现代飞机的飞行安全关键系统，是现代飞机上体现信息化与机械化深度融合的典型标志。飞行控制技术也是大型民机确保安全性、突出经济性、提高可靠性、改善舒适性和强调环保性的重要技术。
　　1903年，莱特兄弟在前人研究的基础上，重点解决了飞机三轴可控问题，实现了动力飞机的首次飞行。此后的60年，驾驶员利用机械操纵系统来控制稳定飞机飞行，形成了经典的飞行控制系统。飞机机械操纵系统在自动控制技术的辅助下，解决了对飞机性能和任务能力需求不断增长所遇到的一些重大问题——稳定性，稳定性与操纵性的矛盾，精确、安全的航迹控制，以及驾驶员工作负荷等问题。20世纪60年代至70年代初发展起来的主动控制技术和电传飞行控制系统对飞机发展具有划时代的意义，改变了传统的飞机设计理念和方法论，使飞机的性能和执行任务的能力上了一个新台阶。这两项技术已成为第三代军机和先进民机的典型标志，同时也为第四代军机控制功能综合以及控制与管理综合建立了支撑平台。在人们对飞机飞行性能的不断追求和实现的过程中，飞行控制系统发挥着越来越重要的作用，飞行控制系统的创新研究、优化设计和有效工程实现对现代飞机的功能和性能的提高起着至关重要的作用。

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