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1 绪论 1

1.1 飞行控制系统发展回顾 1

1.1.1 以机械操纵系统为主体的经典飞行控制系统 1

1.1.2 电传飞行控制系统与主动控制技术 3

1.2 飞行控制系统功能定义、内涵、分类和组成 4

1.2.1 功能定义和内涵 4

1.2.2 分类与组成 5

1.3 飞行控制系统工程开发任务与流程 6

1.3.1 飞行控制系统的开发任务 6

1.3.2 飞行控制系统的开发流程和方法论 7

1.4 飞行控制系统工程开发中几个应关注的技术动向 9

1.4.1 先进控制理论和方法在控制律设计中的应用 9

1.4.2 通道内自监控（ILM）技术在余度设计中的应用 11

1.4.3 形式化方法在飞行控制系统开发中的应用 14

2 飞行控制律设计 18

2.1 飞机飞行动力学模型 18

2.1.1 坐标系定义 18

2.1.2 飞机6自由度运动方程 28

2.1.3 小扰动运动方程 35

2.1.4 使用仿真软件实现飞机运动建模 36

2.1.5 注意事项 36

2.2 设计规范 37

2.2.1 人工飞行控制系统的控制律设计规范 37

2.2.2 自动飞行控制系统的控制律设计规范 49

2.3 设计方法 53

2.3.1 控制理论与设计方法的演进 53

2.3.2 几种具有工程化应用前景的设计方法 59

2.3.3 主要设计开发工具 78

2.4 电传飞行控制系统控制律设计 81

2.4.1 电传控制律设计的一般方法 81

2.4.2 大型飞机电传飞行控制律设计示例 86

2.5 自动飞行控制系统控制律设计 102

2.5.1 自动飞行控制系统功能与模态 102

2.5.2 自动驾驶仪模态控制律设计示例 104

3 余度结构和余度管理设计 122

3.1 可靠性与安全性 123

3.1.1 基本概念 123

3.1.2 基本要求 127

3.1.3 可靠性建模与分析 130

3.1.4 安全性分析与评估 155

3.2 余度技术 159

3.2.1 余度技术概述 159

3.2.2 余度分类与型式 160

3.2.3 余度设计技术 169

3.3 设计规范与工具 190

3.3.1 余度设计基本流程 190

3.3.2 系统余度需求分析 191

3.3.3 余度结构设计方法 200

3.3.4 余度管理设计方法 210

3.3.5 主要应用工具 218

3.4 案例系统余度设计分析 220

3.4.1 某型飞机飞行控制功能 220

3.4.2 案例系统余度需求 221

3.4.3 案例系统余度结构初步设计 228

3.4.4 案例系统设计简介 232

3.4.5 案例系统余度结构设计分析 245

3.4.6 案例系统余度管理设计分析 254

3.4.7 整体结论分析 256

4 飞行控制计算机分系统 259

4.1 分系统功能概述 260

4.1.1 功能组成 260

4.1.2 典型飞行控制计算机分系统介绍 261

4.2 设计规范与工具 266

4.2.1 飞行控制计算机典型开发流程 266

4.2.2 相关规范标准简要介绍 269

4.2.3 飞行控制计算机设计开发工具 272

4.3 飞行控制计算机分系统功能部件设计 275

4.3.1 处理与计算 275

4.3.2 传感器信息处理 280

4.3.3 总线互联技术 285

4.3.4 BIT技术 297

4.3.5 发展趋势 300

4.4 飞行控制计算机分系统可靠性与容错设计 301

4.4.1 可靠性的概念 301

4.4.2 可靠性设计、分析与测试技术 302

4.4.3 容错设计技术 314

4.4.4 抗环境干扰设计 320

4.5 飞行控制计算机分系统测试与综合 334

4.5.1 飞行控制计算机研制阶段测试与验证 334

4.5.2 飞行控制计算机生产阶段测试 339

5 伺服作动分系统 344

5.1 分系统功能定义与组成 344

5.1.1 伺服作动分系统功能与分类 344

5.1.2 作动系统的架构 345

5.1.3 现代伺服作动系统 351

5.1.4 典型伺服作动分系统介绍 363

5.2 设计规范与工具 368

5.2.1 伺服作动分系统设计开发过程 368

5.2.2 伺服作动分系统设计规范 375

5.2.3 伺服作动分系统设计流程与开发工具 375

5.3 伺服作动分系统设计 379

5.3.1 概述 379

5.3.2 伺服系统的架构设计 380

5.3.3 伺服作动器的设计 382

5.3.4 伺服电子／控制器设计 398

5.4 伺服作动分系统测试与综合 426

5.4.1 集成测试综合环境 426

5.4.2 伺服作动分系统综合测试项目与方法 428

6 传感器分系统 433

6.1 分系统功能、组成与应用 433

6.1.1 分系统功能 433

6.1.2 分系统组成 433

6.1.3 分系统应用相关问题 434

6.2 飞机运动传感器 437

6.2.1 角速度传感器 437

6.2.2 加速度传感器 437

6.2.3 惯导系统 438

6.2.4 民航客机典型惯性导航系统LTN-72R 442

6.2.5 极区导航 445

6.2.6 大气数据惯性基准系统 446

6.3 大气数据传感器 450

6.3.1 大气数据传感器在飞机中的功能及应用 450

6.3.2 大气数据传感器国内外现状和发展趋势 450

6.3.3 大气数据传感器种类 451

6.3.4 大气数据传感器组成和功能 452

6.3.5 大气数据传感器工作原理 458

6.3.6 压力传感器 460

6.3.7 总温传感器 464

6.3.8 迎角／侧滑角传感器 465

6.4 位移传感器简介 467

6.4.1 位移传感器在飞机中的应用 467

6.4.2 位移传感器分类 468

6.4.3 位移传感器的性能和评价方法 471

6.5 差动变压器式位移传感器 475

6.5.1 差动变压器式线位移传感器（LVDT）工作原理 475

6.5.2 LVDT的数学模型和特性分析 477

6.5.3 LVDT和RVDT的激磁选择 480

6.5.4 LVDT和RVDT的输出形式 481

6.5.5 余度设置 482

6.5.6 解调电路 482

6.5.7 LVDT和RVDT的主要性能特性 483

6.5.8 环境适应性 486

6.6 光位移传感器 486

6.6.1 光位移传感器分类 487

6.6.2 变栅距光位移传感器 491

7 软件 511

7.1 飞行控制系统软件功能定义与组成 511

7.1.1 飞行控制系统软件基本特征 512

7.1.2 飞行控制系统软件功能分配 512

7.1.3 飞行控制系统软件架构 513

7.2 软件工程化开发流程 516

7.2.1 软件开发流程 516

7.2.2 软件工程化的规范与标准 518

7.2.3 软件研发流程的本地化 519

7.2.4 软件研发流程的实例化 520

7.3 软件开发规范与环境 522

7.3.1 软件需求规范 522

7.3.2 软件设计规范 526

7.3.3 软件编码规范 531

7.3.4 软件研发过程支撑环境 532

7.4 操作系统与集成开发环境 534

7.4.1 概述 534

7.4.2 余度嵌入式实时操作系统 536

7.4.3 分时分区操作系统 537

7.4.4 时间触发操作系统 539

7.4.5 集成开发环境的发展与现状 542

7.4.6 未来操作系统的发展展望 543

7.5 应用软件设计与可复用算法库 544

7.5.1 应用软件设计方法 544

7.5.2 可复用软件组件库 549

7.5.3 软件集成与综合 553

7.6 软件可靠性与安全性设计 556

7.6.1 软件可靠性与安全性概述 556

7.6.2 软件安全性分析和设计流程 558

7.6.3 软件容错设计方法 566

7.6.4 软件可靠性与安全性发展趋势 568

7.7 软件验证 568

7.7.1 软件验证的内容与发展方向 569

7.7.2 软件验证规范 570

7.7.3 软件评审与分析 572

7.7.4 软件分析方法 573

7.7.5 软件单元与部件测试 575

7.7.6 软件集成综合测试 578

7.7.7 软、硬件综合测试 580

7.7.8 基于模型的软件验证 582

8 飞行控制系统综合与试验验证 587

8.1 系统综合试验验证环境 589

8.1.1 基本的系统综合试验验证环境组成 589

8.1.2 系统综合试验验证环境基本功能 592

8.1.3 系统综合试验验证环境的发展 594

8.2 飞行控制系统综合 595

8.2.1 系统综合前部件测试 597

8.2.2 系统开环特性测试 597

8.2.3 系统闭环综合试验 602

8.2.4 系统鲁棒性试验 611

8.2.5 系统故障试验 612

8.3 驾驶员在环评估与验证 613

8.3.1 飞行模拟器 613

8.3.2 人机接口评定 614

8.3.3 飞行品质评定 615

8.4 全机系统综合试验 619

8.4.1 铁鸟综合试验 619

8.4.2 机上地面试验 620

8.4.3 飞行试验 621

8.5 若干飞行控制系统综合与试验验证新技术 623

8.5.1 蒙特卡洛随机试验方法用于系统鲁棒性验证 623

8.5.2 优化算法技术用于控制律评估与确认 624

8.5.3 伺服系统的多环境在线加载试验验证技术 625

8.5.4 基于缩比模型无人机的飞行验证方法 626

9 发展趋势 628

9.1 综合控制与飞机管理系统 629

9.1.1 综合控制技术 629

9.1.2 飞机管理系统 635

9.2 自主控制技术 639

9.2.1 自主性的概念与发展 639

9.2.2 无人作战飞机自主控制系统体系结构和组成 642

9.2.3 自主系统应用面临的问题 645

9.3 主动流场控制和变体飞机控制技术 646

9.3.1 主动流场控制技术 647

9.3.2 变体飞机控制技术 654

缩略语 667

索引 675

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