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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-72R442

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