![民机飞行控制技术系列：现代飞机飞行控制系统工程 [Flight Control Engineering for Modern Airplane]](https://pic.windowsfront.com/12179134/59143068Nb3c83b22.jpg)
具体描述
内容简介
《民机飞行控制技术系列：现代飞机飞行控制系统工程》包含了现代飞机飞行控制系统从系统到主要分系统及部件的技术内容，以工程实用性为主旨，注重理论方法与工程实践紧密结合，讨论了飞行控制律、系统结构和余度管理、飞控计算机硬件、软件、伺服作动分系统以及传感器分系统的设计、试验、系统综合、验证和确认的技术、工具和相关规范。《民机飞行控制技术系列：现代飞机飞行控制系统工程》兼顾军机和民机两类飞行控制系统的技术特点，进行针对性讨论，适用于从事不同类型飞机飞行控制系统研究和开发人员参考使用。作者简介
张汝麟，自然科学研究员，博士生导师，中国航空学会制导，导航与控制分会名誉主任委员。1962年毕业于北京航空航天大学飞行器自动控制专业。在中航工业自控所从事飞行控制系统技术研究和型号开发工作50多年，历任飞控研究室副主任、自控所副总工程师、科技委副主任、总师顾问等职。是我国航空工业飞行控制专业著名专家和学术带头人。先后主持包括我国第1种数字电传飞行控制系统在内的各类机种十余项飞行控制系统的研发工作。在电传飞行控制和主动控制技术、无人机自主控制技术、数字控制和余度技术等方面做出了很多开创性工作和重大贡献，是我国先进飞行控制技术的主要开拓者和奠基者。主持研制的项目中获得全国科学大会重大科技成果奖和国家科技进步二等奖各一项，省部级科技进步一等奖四项；三次荣立一等功。1992年被国务院授予享受政府特殊津贴的专家.宋科璞,现任中航工业自控所所长、党委副书记，研究员，博士生导师，享受国家特殊津贴专家，是中国航空学会常务理事兼飞行器控制专业委员会主任委员、中国系统仿真学会理事、中国惯性技术学会副理事长、中国海军预研专家组专家、总装备部国防关键技术研究组飞行组专家、国家国防基础科研信息与控制组副组长、国家飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室主任。
先后主持、参与数十项国家重点工程的研制，并取得了丰硕成果，荣获“全国先进工作者”荣誉称号、全国五一劳动奖章、军委总装备部“高技术武器装备发展建设工程荣誉奖章”、中航工业航空报国突出贡献奖、航空报国金奖。曾荣立个人一等功2次、二等功1次、三等功2次，荣获国防科技成果一等奖1项，二等奖5项、三等奖2项，省部级科学技术成果19项，国家企业管理创新成果一等奖1次，省部级管理创新成果二等奖2次。
内页插图
目录
1 绪论1．1 飞行控制系统发展回顾
1．1．1 以机械操纵系统为主体的经典飞行控制系统
1．1．2 电传飞行控制系统与主动控制技术
1．2 飞行控制系统功能定义、内涵、分类和组成
1．2．1 功能定义和內涵
1．2．2 分类与组成
1．3 飞行控制系统工程开发任务与流程
1．3．1 飞行控制系统的开发任务
1．3．2 飞行控制系统的开发流程和方法论
1．4 飞行控制系统工程开发中几个应关注的技术动向
1．4．1 先进控制理论和方法在控制律设计申的应用
1．4．2 通道內自监控（ILM）技术在余度设计中的应用
1．4．3 形式化方法在飞行控制系统开发中的应用
2 飞行控制律设计工
2．1 飞机飞行动力学模型
2．1．1 坐标系定义
2．1．2 飞机6自由度运动方程
2．1．3 小扰动运动方程
2．1．4 使用仿真软件实现飞机运动建模
2．1．5 注意事项
2．2 设计规范
2．2．1 人工飞行控制系统的控制律设计规范
2．2．2 自动飞行控制系统的控制律设计规范
2．3 设计方法
2．3．1 控制理论与设计方法的演进
2．3．2 几种具有工程化应用前景的设计方法
2．3．3 主要设计开发工具
2．4 电传飞行控制系统控制律设计
2．4．1 电传控制律设计的一般方法
2．4．2 大型飞机电传飞行控制律设计示例
2．5 自动飞行控制系统控制律设计
2．5．1 自动飞行控制系统功能与模态
2．5．2 自动驾驶仪模态控制律设计示例
3 余度结构和余度管理设计
3．1 可靠性与安全性
3．1．1 基本概念
3．1．2 基本要求
3．1．3 可靠性建模与分析
3．1．4 安全性分析与评估
3．2 余度技术
3．2．1 余度技术概述
3．2．2 余度分类与型式
3．2．3 余度设计技术
3．3 设计规范与工具
3．3．1 余度设计基本流程
3．3．2 系统余度需求分析
3．3．3 余度结构设计方法
3．3．4 余度管理设计方法
3．3．5 主要应用工具
3．4 案例系统余度设计分析
3．4．1 某型飞机飞行控制功能
3．4．2 案例系统余度需求
3．4．3 案例系统余度结构初步设计
3．4．4 案例系统设计简介
3．4．5 案例系统余度结构设计分析
3．4．6 案例系统余度管理设计分析
3．4．7 整体结论分析
……
4 飞行控制计算机分系统
5 伺服作动分系统
6 传感器分系统
7 软件
8 飞行控制系统综合与试验验证
9 发展趋势
缩略语
索引
前言/序言
2003年1月，国防工业出版社曾出版过一套“飞行控制技术丛书”。十余年过去了，国内外航空技术又有了巨大进展。我国航空工业经历了20世纪80、90年代预先研究和型号开发的技术积累，进入新世纪后，各类先进机种型号出现了井喷式的发展。舰载机、四代机（国外称五代机）、无人作战飞机、大型运输机和旅客机等对飞行控制系统的理论研究及应用技术开发提出了新的需求。与此同时，为配合大飞机的研制，为其提供技术和智力支持，上海交通大学出版社在国家出版基金的支持下启动了“大飞机出版工程”，其中包括“民机飞行控制技术系列”丛书。电传飞行控制技术作为飞行控制系统的核心，是现代军机和民机的主要关键技术之一，也是大型飞机确保飞行安全性、提高可靠性、经济型和改善舒适性的重要使能技术。中航工业自控所50多年来在我国军机飞行控制系统预先研究和工程型号开发中积累了丰富的经验，取得了包括数字电传飞行控制系统在内的大量研究成果，并在多种型号先进军机上服役应用。目前，中航工业自控所正在与国外厂商以合资公司的形式合作开发C919客机的飞行控制系统。
正是在上述背景下，我们编著了这本《现代飞机飞行控制系统工程》。不同于以往同类出版物，本书具有以下特点：
（1）完整性。
本书涵盖了飞行控制系统级、主要分系统级和部件级的技术内容。在系统级包括了两项主要设计任务——功能和性能设计（控制律设计）、安全性和可靠性设计（系统结构和余度管理设计），以及系统综合和验证任务。在分系统和部件方面包括了飞行控制计算机（硬件）分系统、软件、伺服作动分系统和传感器分系统的相关内容。给读者一个完整的飞行控制系统概念。
（2）实用性。
在各章内容中，所讨论的理论、方法都是相关作者在本专业领域长期工作实践中经过工程型号或预先研究项目考验证明是正确的、可行的。
（3）注重理论与实践紧密结合。
本书内容不是为理论而著理论，也不是某个专项工程的技术说明，而是将理论方法与工程实践统一起来论述，让读者知其然也知其所以然。
（4）兼顾军机和民机。
作为飞行安全关键性系统，国内外许多大跨度的新技术都是在军机，特别是战斗机上首先应用，技术成熟和取得使用经验后再向民机转移，数字电传飞行控制技术就是一个典型的例子。因此，本书不局限于民机飞行控制技术，而是兼顾两者的内容进行讨论，也便于读者对两大类飞机的飞行控制技术都有所了解，根据读者工作所需进行选择。
本书由张汝麟任主编，宋科璞、车军和张翔伦任副主编。全书共分9章：第1章和第9章由张汝麟、宋科璞编著；第2章由张翔伦、左玲、侯琳编著；第3章由周成、徐艳玲编著；第4章由宋科璞、苏罗辉、张兴隆、牛萌等编著；第5章由夏立群、刘莹、李小明、韩志华等编著；第6章由毕联江、周育茹、包艳、张亚崇、惠苗编著；第7章由武方方、张丹涛、屈华敏、鲁昊鹏、王勇等编著；第8章由唐强、车军编著。全书由张汝麟、张翔伦统编统校。
本书编者衷心感谢对本书出版给予关心、支持和帮助的人们，特别感谢对本书进行审阅并提出宝贵意见的李明院士等人，感谢为本书做了大量图文处理和录入工作的罗健晖、段炬等工程师。
由于编著者水平所限，书中存在的遗漏、错误恳请读者批评指正。
用户评价
这本书就像一个经验丰富的航空工程师，娓娓道来他毕生对飞行控制的理解。我最欣赏的一点是，作者在讲解理论知识的同时，并没有忽略工程实践中的细枝末节。他对于不同类型飞机的飞行控制系统进行了细致的区分，例如固定翼飞机、旋翼飞机甚至无人机，并详细阐述了它们在控制方式、系统结构以及设计目标上的差异。这种“分类讲解”的方式，使得读者能够根据自己的兴趣和需求，找到最 relevant 的信息，避免了信息过载的困扰。 在“飞行控制律设计”这一章节，作者更是将理论推导和工程实现紧密结合。他不仅介绍了PID控制、最优控制等经典理论，还深入探讨了如何根据飞机的气动特性、操纵需求以及性能指标来设计合适的控制律。我特别学习了书中关于“增稳”和“指令跟踪”的章节，作者通过大量的公式和仿真结果，清晰地展示了控制律如何有效地改善飞机的稳定性和响应性。对我来说，这部分内容是理解飞机为何能够如此“听话”的关键所在，也是真正体现飞行控制系统“工程”属性的精髓。
评分《现代飞机飞行控制系统工程》这本书，让我对“飞行操纵”的理解上升到了一个新的层面。我原以为，飞行员只需要简单地操纵操纵杆和踏板，但书中详细的讲解让我明白，每一次的操纵指令背后，都隐藏着复杂的计算和精密的控制。 作者在书中对于“操纵指令的解算”和“作动器驱动”的阐述，清晰地展示了飞行员的输入是如何被转化为对飞机各舵面和发动机的精确控制。我学习到了如何通过不同的操纵模式，来实现不同的飞行目标，例如，在起飞时需要平稳加速，而在空中机动时则需要快速响应。这让我对飞行员精湛的技艺有了更深的认识。
评分这本书最让我感到受益匪浅的，是它对于“飞行控制系统的发展趋势”的预测和分析。作者并没有仅仅停留在介绍现有技术，而是放眼未来，探讨了人工智能、机器学习、量子计算等前沿技术在飞行控制领域的潜在应用。 书中对于“无人机飞行控制”和“城市空中交通”的展望，让我看到了飞行控制技术在未来交通领域的重要角色。我了解到，随着无人机技术的不断发展，它们在物流、侦察、载人等方面的应用将越来越广泛，而飞行控制系统则是实现这些应用的关键。这本书让我对航空航天领域的未来充满了期待。
评分坦白说，我在阅读《现代飞机飞行控制系统工程》之前，对飞行控制系统的理解仅停留在一些非常基础的概念层面。但这本书就像一盏明灯，照亮了我探索这个复杂领域的道路。我尤其欣赏作者在讲解“传感器技术”时的细致入微。他不仅介绍了加速度计、陀螺仪、GPS等传统传感器，还详细阐述了激光雷达、视觉传感器等新兴技术在飞行控制中的应用潜力。 书中对于“信号处理”和“数据融合”的讲解也让我受益匪浅。了解到来自不同传感器的数据是如何被采集、处理、融合，并最终形成对飞机姿态和位置的准确判断，这让我对现代飞机的“眼睛”和“大脑”有了更深的认识。作者通过具体的算法示例，清晰地展示了卡尔曼滤波、粒子滤波等常用的数据融合技术，让我能够更深入地理解这些技术在实际应用中的价值。
评分读《现代飞机飞行控制系统工程》这本书，我最大的感受就是其内容的深度和广度都令人惊叹。作者在开篇就为我们勾勒出了现代飞行控制系统发展的宏伟蓝图，从最初机械式的操纵杆到如今高度集成的电传操纵（Fly-by-Wire）系统，历史脉络清晰可见。我特别喜欢他对不同时期技术革新背后驱动因素的深入剖析，例如，随着飞机速度和复杂度的不断提升，人工操纵的局限性如何促使工程师们探索更先进的控制方式。他没有简单罗列技术名词，而是花了大量的篇幅去讲解这些技术是如何一步步演变而来，以及每一步的突破是如何解决当时面临的关键问题。 例如，在谈到电传操纵系统时，作者详细介绍了其基本原理、组成部分以及相对于传统液压操纵的优势。他通过生动的比喻和图示，将复杂的电子信号处理、作动器控制等过程解释得通俗易懂。我尤其对书中关于“多重冗余”和“故障容错”的设计理念印象深刻。了解到现代飞机在设计中如何通过多套独立的控制系统来确保即使部分系统发生故障，飞机依然能够安全可控，这让我对航空安全有了更深的敬畏。书中的案例分析也十分到位，引用的都是业界公认的经典机型，分析其飞行控制系统的设计思路和实际运行效果，为我们提供了宝贵的实践经验。
评分这本书给我最大的启发在于，它让我看到了飞行控制系统在“提高飞机性能”方面的巨大作用。作者在书中不仅讨论了如何保证飞机的稳定性和可控性，还着重分析了如何通过先进的控制技术来优化飞机的气动性能，提高燃油效率，甚至实现更灵活的机动动作。 例如，书中关于“增升装置控制”和“推力矢量控制”的章节，让我大开眼界。我了解到，通过精密的控制算法，可以最大限度地发挥飞机的气动潜力，实现更短的起降距离，更快的爬升速率，以及更强的空中机动能力。这对于战斗机和高性能客机来说，都具有极其重要的意义。
评分我一直对“飞控计算机”这个核心部件充满好奇，而《现代飞机飞行控制系统工程》这本书正好满足了我的求知欲。作者在书中详细介绍了飞控计算机的架构、性能以及软件设计。他深入浅出地解释了嵌入式系统、实时操作系统以及冗余设计等概念，并着重强调了软件的可靠性和安全性。 书中关于“故障诊断与恢复”的章节，让我对飞控计算机的韧性有了更深的理解。了解到当计算机出现故障时，系统如何通过多重备份和智能切换来保证飞机的可控性，这让我对现代飞机的安全性叹为观止。作者还讨论了飞控计算机的软件升级和维护问题，这对于延长飞机使用寿命和提升性能至关重要。
评分这本书最让我感到震撼的，是其对“人机融合”设计理念的深刻阐述。作者并没有将飞行员视为一个简单的指令输入者，而是将其视为整个飞行控制系统的重要组成部分。他详细分析了飞行员的认知能力、决策过程以及生理极限，并探讨了如何通过优化人机交互界面、设计合理的警告和提示系统，来最大限度地减少人为失误，提升飞行安全。我被书中关于“驾驶舱综合化”和“态势感知”的讨论深深吸引，这部分内容让我看到了未来航空技术发展的重要方向。 作者对于“自动驾驶”和“自主飞行”的论述也相当精彩。他不仅介绍了自动驾驶系统的基本原理和发展历程，还深入探讨了其在提高飞行效率、减轻飞行员负担方面的巨大潜力。更重要的是，书中对自主飞行系统的前瞻性分析，涉及到了人工智能、机器学习等前沿技术在飞行控制领域的应用前景，这让我看到了未来飞行控制系统无限的可能性。我从中学习到了如何从更宏观的角度去理解飞行控制系统的价值和意义。
评分阅读《现代飞机飞行控制系统工程》的过程，对我而言，更像是一次系统性的知识梳理和能力提升。书中对于“气动弹性效应”的探讨，尤其令我茅塞顿开。过去，我只知道飞机在飞行过程中会发生形变，但书中详细解释了这种形变如何影响飞机的气动特性，进而对飞行控制系统提出严峻挑战。作者通过引入“颤振”和“静不定”等概念，并分析了如何通过控制系统来抑制这些不利效应，让我深刻认识到空气动力学与飞行控制系统之间密不可分的联系。 此外，书中对于“环境建模”和“外部干扰”的分析也极具价值。作者并没有将飞机视为孤立的实体，而是将其置于复杂的外部环境中进行考量。台风、阵风、结冰等都可能对飞机的飞行状态产生显著影响。书中详细介绍了如何通过建立精确的环境模型，以及如何设计鲁棒性强的控制算法来应对这些不确定性，这对于提升飞机的全天候飞行能力具有至关重要的意义。我从中学习到了很多关于系统鲁棒性设计和抗干扰能力的工程思维。
评分这本书的价值远不止于理论知识的传授，它更像是一本“工程方法论”的指南。作者在书中反复强调“系统工程”的重要性，从需求分析、概念设计到系统集成和验证，都进行了详细的阐述。我尤其对书中关于“设计迭代”和“仿真验证”的章节印象深刻。作者强调了在飞行控制系统设计过程中，需要不断进行迭代和优化，并通过大量的仿真来验证设计的可靠性和有效性。 书中对于“适航认证”的介绍，也让我了解到飞行控制系统背后严苛的质量要求。作者详细阐述了适航标准、测试流程以及相关的法规要求，这让我深刻认识到，一个成功的飞行控制系统，不仅需要先进的技术，更需要严格的质量管理和安全认证。这部分内容对于想要从事航空领域工作的读者来说，具有极其重要的指导意义。
评分知识就是力量，很专业的书
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