第一篇飞行控制系统

第1章飞机运动的基本知识………………………………………………………………2

1.1飞机在空间运动坐标系……………………………………………………………2

1.1.1地面坐标系Axdydzd………………………………………………………2

1.1.2机体坐标系Oxtytzt………………………………………………………2

1.1.3速度坐标系Oxqyqzq………………………………………………………3

1.2运动参数和操纵机构的参数………………………………………………………3

1.2.1飞机的姿态角……………………………………………………………3

1.2.2速度矢量与机体轴之间的关系…………………………………………4

1.2.3飞机的航迹角……………………………………………………………4

1.2.4飞机的操纵机构…………………………………………………………4

1.3飞机的气动力………………………………………………………………………5

1.3.1飞机的升力………………………………………………………………5

1.3.2飞机的阻力………………………………………………………………6

1.4飞机的纵向运动……………………………………………………………………7

1.4.1定常水平直线飞行………………………………………………………7

1.4.2纵向静稳定性……………………………………………………………8

1.4.3纵向运动的典型模态……………………………………………………10

1.5飞机的侧向运动…………………………………………………………………11

1.5.1侧向运动的静稳定性……………………………………………………11

1.5.2侧向运动的典型模态……………………………………………………12

复习思考题………………………………………………………………………………15

第2章人工飞行控制系统………………………………………………………………16

2.1阻尼器……………………………………………………………………………16

2.1.1俯仰阻尼器………………………………………………………………16

2.1.2滚转阻尼器………………………………………………………………18

2.1.3偏航阻尼器………………………………………………………………18

2.2增稳系统…………………………………………………………………………19

2.2.1俯仰增稳系统……………………………………………………………19

2.2.2横侧增稳系统……………………………………………………………21

2.3控制增稳系统……………………………………………………………………22

2.4电传操纵系统……………………………………………………………………23

2.4.1电传操纵系统的提出……………………………………………………23

2.4.2电传操纵系统的组成、工作原理和控制律……………………………24

2.4.3电传操纵系统的作用……………………………………………………25

复习思考题………………………………………………………………………………26

第3章自动飞行控制系统………………………………………………………………27

3.1概述………………………………………………………………………………27

3.1.1自动飞行控制系统的组成………………………………………………27

3.1.2自动飞行控制系统的基本参数…………………………………………28

3.2三轴姿态控制系统………………………………………………………………29

3.2.1飞机角运动的稳定与控制………………………………………………29

3.2.2飞机纵向角运动的稳定与控制…………………………………………32

3.2.3飞机侧向角运动的稳定与控制…………………………………………33

3.3自动配平系统……………………………………………………………………35

3.3.1俯仰自动杆力配平………………………………………………………36

3.3.2马赫数配平系统…………………………………………………………36

3.4飞行轨迹控制系统………………………………………………………………36

3.4.1飞机高度的稳定与控制…………………………………………………37

3.4.2侧向偏离控制系统………………………………………………………39

3.5飞行速度控制系统………………………………………………………………40

3.5.1控制速度的作用…………………………………………………………40

3.5.2速度控制系统的基本方案………………………………………………41

3.5.3飞行指引系统……………………………………………………………42

复习思考题………………………………………………………………………………43

第4章现代飞行控制技术………………………………………………………………44

4.1主动控制技术……………………………………………………………………44

4.1.1放宽静稳定性……………………………………………………………45

4.1.2直接力控制………………………………………………………………47

4.1.3边界控制系统……………………………………………………………50

4.1.4机动载荷控制……………………………………………………………51

4.1.5主动颤振抑制系统………………………………………………………52

4.2综合控制与飞行管理……………………………………………………………53

4.2.1综合飞行火力控制系统…………………………………………………53

4.2.2综合飞行推进控制系统…………………………………………………54

4.2.3综合飞行/火力/推进控制与战术任务飞行管理………………………55

复习思考题………………………………………………………………………………56

第二篇航空陀螺仪

第5章陀螺仪概述………………………………………………………………………58

5.1陀螺仪的分类……………………………………………………………………58

5.2陀螺仪的结构……………………………………………………………………59

5.3陀螺仪的应用……………………………………………………………………60

5.4陀螺仪的发展……………………………………………………………………60

复习思考题………………………………………………………………………………62

第6章三自由度陀螺……………………………………………………………………63

6.1三自由度陀螺的特性……………………………………………………………63

6.1.1稳定性……………………………………………………………………63

6.1.2进动性……………………………………………………………………64

6.1.3陀螺力矩…………………………………………………………………66

6.2稳定性分析………………………………………………………………………68

6.2.1定轴性的解释……………………………………………………………68

6.2.2章动的解释………………………………………………………………69

6.3进动性分析………………………………………………………………………70

6.3.1动量矩定理………………………………………………………………70

6.3.2莱查定理…………………………………………………………………70

6.3.3进动性的解释……………………………………………………………71

6.4三自由度陀螺的漂移分析………………………………………………………72

6.4.1陀螺漂移概念……………………………………………………………72

6.4.2陀螺漂移的各种因素……………………………………………………73

6.5表观运动…………………………………………………………………………76

6.5.1陀螺在北极的表观运动…………………………………………………76

6.5.2陀螺在赤道处的表观运动………………………………………………77

6.5.3陀螺在任意纬度的表观运动……………………………………………77

复习思考题………………………………………………………………………………78

第7章二自由度陀螺……………………………………………………………………79

7.1二自由度陀螺的进动……………………………………………………………79

7.2二自由度陀螺在内环轴上有外力矩时的运动…………………………………80

7.2.1基座绕x轴方向没有转动………………………………………………80

7.2.2基座绕x轴方向转动……………………………………………………80

7.3二自由度陀螺的漂移分析………………………………………………………81

复习思考题………………………………………………………………………………82

第8章典型陀螺仪………………………………………………………………………83

8.1液浮陀螺仪………………………………………………………………………83

8.1.1单自由度液浮积分陀螺仪………………………………………………83

8.1.2两自由度液浮陀螺仪……………………………………………………85

8.1.3动压气浮支承……………………………………………………………86

8.1.4磁力悬浮支承……………………………………………………………87

8.1.5液体悬浮支承……………………………………………………………89

8.2挠性陀螺仪………………………………………………………………………89

8.2.1挠性支承原理……………………………………………………………89

8.2.2平衡环的振荡(扭摆)运动……………………………………………91

8.2.3动力调谐过程……………………………………………………………92

8.2.4挠性陀螺仪的结构特点…………………………………………………93

8.2.5挠性陀螺仪的特点………………………………………………………97

8.3静电陀螺仪………………………………………………………………………98

8.3.1静电陀螺仪的组成及基本原理…………………………………………98

8.3.2静电陀螺仪的特点……………………………………………………102

8.4激光陀螺仪………………………………………………………………………103

8.4.1激光陀螺………………………………………………………………103

8.4.2激光和激光器…………………………………………………………103

8.5光纤陀螺仪………………………………………………………………………109

8.5.1光纤陀螺仪的发展……………………………………………………109

8.5.2光纤陀螺仪的工作原理………………………………………………111

8.5.3光纤陀螺仪的分类……………………………………………………113

复习思考题……………………………………………………………………………116

第9章惯性导航系统……………………………………………………………………117

9.1惯性导航系统基本原理…………………………………………………………117

9.1.1惯性导航基本原理……………………………………………………117

9.1.2陀螺稳定平台工作原理………………………………………………119

9.1.3惯性导航特点…………………………………………………………120

9.2三轴惯导平台的组成……………………………………………………………121

9.2.1基本组成………………………………………………………………121

9.2.2方位坐标分解器………………………………………………………122

9.2.3正割分解器……………………………………………………………125

9.2.4方位锁定回路…………………………………………………………127

9.2.5四环三轴惯性平台……………………………………………………128

9.3惯导系统的初始对准……………………………………………………………130

9.3.1初始对准的目的及要求………………………………………………130

9.3.2平台锁定………………………………………………………………132

9.3.3水平对准原理…………………………………………………………133

9.3.4方位对准原理…………………………………………………………134

复习思考题……………………………………………………………………………137

第三篇飞机电气系统

第10章电气系统概述…………………………………………………………………140

10.1飞机供电系统的组成…………………………………………………………140

10.2飞机供电系统的基本参数……………………………………………………141

10.2.1电压……………………………………………………………………141

10.2.2频率……………………………………………………………………141

10.2.3相数……………………………………………………………………142

10.3飞机用电设备特性……………………………………………………………142

10.3.1供电频率特性…………………………………………………………143

10.3.2起动特性………………………………………………………………143

10.3.3输入电压特性…………………………………………………………143

10.3.4输入伏安特性…………………………………………………………143

10.3.5对供电系统的影响……………………………………………………144

10.4飞机电气设备的工作条件及基本要求………………………………………144

复习思考题……………………………………………………………………………145

第11章飞机电源系统及设备…………………………………………………………146

11.1飞机电源系统…………………………………………………………………146

11.1.1直流电源系统…………………………………………………………146

11.1.2交流电源系统…………………………………………………………147

11.2飞机电源典型设备及原理……………………………………………………148

11.2.1航空发电机……………………………………………………………148

11.2.2航空蓄电池……………………………………………………………150

11.2.3机载二次电源…………………………………………………………151

复习思考题……………………………………………………………………………152

第12章飞机输配电系统及设备………………………………………………………153

12.1飞机输配电系统………………………………………………………………153

12.1.1配电系统布局…………………………………………………………153

12.1.2配电系统的控制与保护………………………………………………154

12.2输配电系统典型设备及原理…………………………………………………158

12.2.1导线及电连接器………………………………………………………158

12.2.2电路控制元件…………………………………………………………159

12.2.3电路保护元件…………………………………………………………163

复习思考题……………………………………………………………………………165

第13章发动机控制电气系统及设备…………………………………………………166

13.1发动机电气控制………………………………………………………………166

13.1.1发动机起动控制………………………………………………………166

13.1.2发动机状态控制………………………………………………………167

13.2发动机控制典型设备及原理…………………………………………………168

13.2.1起动电点火装置………………………………………………………168

13.2.2起动程序控制装置……………………………………………………171

13.2.3状态控制装置…………………………………………………………176

复习思考题……………………………………………………………………………178

第14章飞机机电控制电气设备………………………………………………………179

14.1电磁阀及电动活门……………………………………………………………179

14.1.1电磁阀…………………………………………………………………179

14.1.2电动活门………………………………………………………………180

14.2电动机构及电动油泵…………………………………………………………181

14.2.1电动机构………………………………………………………………181

14.2.2电动油泵………………………………………………………………183

14.3机、内外照明及信号灯具………………………………………………………183

14.3.1机内照明及信号灯具…………………………………………………184

14.3.2机外照明及信号灯具…………………………………………………186

14.4火警传感器……………………………………………………………………187

14.4.1离子式火警传感器……………………………………………………187

14.4.2双金属片式火警传感器………………………………………………188

复习思考题……………………………………………………………………………188

参考文献……………………………………………………………………………………189