飛行綜合駕駛系統(tǒng)導論

前言

近30年來，元件級電子技術的發(fā)展非常迅速，其增長已達到五個數(shù)量級。然而應當清醒地看到，相應的系統(tǒng)級電子技術的發(fā)展卻只呈線性增長，與呈指數(shù)級增長的元件級電子技術的發(fā)展很不相稱。DickCollinson的書及其修訂的第2版都對此做了講述，并為推動系統(tǒng)級電子技術的創(chuàng)新發(fā)展提供了理論基礎。對于航空電子領域的入門者而言，擁有一本有助于他們理解現(xiàn)有的和還在不斷發(fā)展之中的航空電子系統(tǒng)的工具書是十分重要的。同樣地，對于這個領域的從業(yè)者而言，在進行設計時擁有一本闡述該領域成熟方法的概論性手冊也是十分必要的。這本書在很大程度上反映了致力于航空工業(yè)創(chuàng)新事業(yè)的一代人寶貴的知識經(jīng)驗積累，有助于讀者理解現(xiàn)有航空電子系統(tǒng)的體系結構和系統(tǒng)性能。這是一本工程實用性很強的書，理論與實際應用相結合，并輔助以嚴謹?shù)慕忉專阌诠こ碳夹g人員理解和創(chuàng)新應用。作者對第2版的內容進行了詳細的修訂，介紹了自第1版出版以來最新的研究動態(tài)和技術革新。特別是，為了提高讀者興趣，把顯示和人機交互的內容提到了第2章，并且增添了有關頭盔顯示器、固態(tài)座艙儀表和語音直接輸入的最新發(fā)展的內容，并附有現(xiàn)有裝備的插圖，使第2章更易于理解。第3章新增了主動控制方面的內容。第4章介紹電傳控制，新增了有關波音777主飛行控制系統(tǒng)更新發(fā)展的經(jīng)驗總結的內容。第5章慣性傳感器和姿態(tài)測量，新增了現(xiàn)代微型機械陀螺的內容和光纖陀螺的最新發(fā)展，并且重點介紹了捷聯(lián)系統(tǒng)、斜軸測量。第6章導航系統(tǒng)，更加深入地講述了GPS，并增加了差分GPS和衛(wèi)星增量導航系統(tǒng)。最后，第9章和第10章分別增加了COTS和無人機的內容。相信讀者會喜歡這本書，因為它是作者充滿熱情和靈感的勞動結晶，來自于作者在創(chuàng)造性工作中不斷積累的經(jīng)驗和成就。DickCollinson致力于航空電子學領域并取得了豐碩成果，他個人努力完成了這本緊跟技術前沿的權威性著作。本書在航空機載設備與系統(tǒng)結構設計和集成等方面有著重要的指導意義，并將產生其積極影響。

內容概要

本書闡述了飛機飛行綜合駕駛系統(tǒng)所涉及的諸多專業(yè)知識，使航空機載系統(tǒng)的重要組成部分——綜合駕駛（控制）系統(tǒng)成為一門引人入勝、充滿挑戰(zhàn)的學科領域。除飛機飛行控制的原理（包括電傳控制、波音777主飛行控制系統(tǒng)更新發(fā)展的經(jīng)驗總結的內容）以外，還涉及到諸多專業(yè)學科的技術，如衛(wèi)星導航、慣性傳感器和航向/姿態(tài)測量（包括光學陀螺和捷聯(lián)系統(tǒng)）、人機交互、語音識別、先進的顯示系統(tǒng)、全息光學、智能信息系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、高度集成的故障生存系統(tǒng)、高可靠性軟件、超大規(guī)模集成電路設計和數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)以及無人機方面的內容。    本書既可用作各航空院校相關專業(yè)的教材，又可供相關工程技術與研究人員參考使用。

作者簡介

作者：(英國)柯林森(R.P.G.Collinson) 譯者：吳文海 程傳金 合著者：鐘勇

書籍目錄

第1章 緒論　1.1 航空電子學的重要性與任務　　1.1.1 人機界面系統(tǒng)　　1.1.2 飛機狀態(tài)傳感器系統(tǒng)　　1.1.3 導航系統(tǒng)　　1.1.4 外部傳感器系統(tǒng)　　1.1.5 任務自動化系統(tǒng)　1.2 航空電子環(huán)境　　1.2.1 最小重量　　1.2.2 環(huán)境要求　　1.2.3 可靠性　1.3 單位的選擇第2章 座艙顯示和人機交互　2.1 引言　2.2 平視顯示器　　2.2.1 引言　　2.2.2 基本原理　　2.2.3 全息平顯　　2.2.4 平顯電子組件　　2.2.5 平顯設計和顯示生成的例子　　2.2.6 民用飛機上的平顯　2.3 頭盔顯示器　　2.3.1 引言　　2.3.2 頭盔設計要素　　2.3.3 頭盔瞄準器　　2.3.4 頭盔顯示器　　2.3.5 頭盔跟蹤系統(tǒng)　　2.3.6 頭盔顯示器和虛擬座艙　2.4 計算機輔助光學設計　2.5 平顯與頭盔顯示器　　2.5.1 引言　　2.5.2 軍用飛機上的平顯和頭盔顯示器　2.6 下視顯示器　　2.6.1 引言　　2.6.2 民用飛機下視顯示器　　2.6.3 軍用飛機下視顯示器　　2.6.4 光柵疊加顯示信息的生成　　2.6.5 數(shù)字式移動彩色地圖顯示　　2.6.6 固態(tài)備用顯示儀表　2.7 數(shù)據(jù)融合　2.8 智能顯示管理　2.9 顯示技術　　2.9.1 平顯　　2.9.2 頭盔顯示器　　2.9.3 下視顯示器　2.10 控制和數(shù)據(jù)輸入　　2.10.1 引言　　2.10.2 觸摸式控制面板　　2.10.3 直接語音輸入　　2.10.4 語音輸出系統(tǒng)　　2.10.5 集成聲頻/觸摸輸入功能的顯示器　　2.10.6 眼球跟蹤器第3章 空氣動力學和飛機控制　3.1 引言　3.2 空氣動力學基礎　　3.2.1 升力和阻力　　3.2.2 迎角　　3.2.3 升力系數(shù)與阻力系數(shù)　　3.2.4 基本空氣動力學示例　　3.2.5 俯仰力矩與空氣動力中心　　3.2.6 尾翼的作用　3.3 飛機穩(wěn)定性　　3.3.1 縱向穩(wěn)定性　　3.3.2 氣動不穩(wěn)定飛機　　3.3.3 機體升力　3.4 飛機動力學　　3.4.1 機體坐標系——速度與加速度分量的定義　　3.4.2 歐拉角——俯仰、滾轉、偏航角的定義　　……第4章 電傳飛行控制第5章 慣性傳感器與姿態(tài)測量第6章 導航系統(tǒng)第7章 大氣數(shù)據(jù)和大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)第8章 自動駕駛儀與飛行管理系統(tǒng)第9章 航空電子系統(tǒng)的集成第10章 無人飛行器術語符號目錄縮略語表

章節(jié)摘錄

插圖：1．1．4外部傳感器系統(tǒng)此系統(tǒng)包括雷達和紅外傳感器，能夠在各種氣象和夜間的條件下進行操作從而提高了飛機（或直升機）的飛行能力。下面簡要介紹這些系統(tǒng)的基本原理。雷達系統(tǒng)：在所有的民航客機和許多通用飛機上都安裝有氣象雷達。此雷達觀測飛機前方氣象狀況并提供暴風雨、湍流和急劇氣象變化的預警，從而可以改變航線以避開復雜氣象干擾。需要注意的是，在存在強湍流的情況下，垂直陣風（突風）會給機體施加很大的壓力和負載。氣象雷達同樣可以用于地形匹配和地形回避飛行模式中。現(xiàn)代戰(zhàn)斗機通常既具有基本的對空攔截能力又具有對地攻擊能力，因此需裝備復雜的多模式雷達以完成此雙重任務。在空中攔截（Air Interception，AI）模式下，雷達必須要探測到100mile以外的飛機并在掃描多架飛機的同時跟蹤目標（通常至少是12架）。雷達也必須具有下視功能，以觀察飛機下方低空飛行的目標。在對地攻擊或地形匹配模式下，雷達系統(tǒng)能夠通過地面返回來的雷達信息生成地圖顯示信息，從而分辨出特定的地形特征，以用于定位和目標獲取。紅外系統(tǒng)：紅外系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于它是一個完全被動的系統(tǒng)，無需向外發(fā)出任何信號。紅外傳感器系統(tǒng)將固定的前視紅外傳感器或帶有萬向節(jié)的紅外成像傳感器所提供的信號生成一個熱成像的視頻圖像。熱成像圖像可使夜間的物體如同在白晝一般清晰，并標示出飛機發(fā)動機等熱源，從而把目標從偽裝誘餌中區(qū)分開來。紅外系統(tǒng)也可用于搜索和跟蹤模式，進行被動偵察以及利用目標發(fā)出的紅外線進行跟蹤，具有很高的軍事價值。1．1．5任務自動化系統(tǒng)此系統(tǒng)通過自動操作和管理來完成多種任務，從而減少了飛行機組的工作量讓機組人員更多地進行飛行監(jiān)控工作。導航管理系統(tǒng)：導航管理包括無線電導航輔助系統(tǒng)的運轉以及所有的導航信息源，如GPS和慣導系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合，以提供最精確的飛機位置、地速和軌跡信息。該系統(tǒng)從自動駕駛儀獲得飛機操縱指令，使飛機自動地沿計劃飛行航線飛行，包括著陸時的四轉彎航路點航向控制。需要注意的是，此功能也可由飛行管理系統(tǒng)（Flight Management System，F(xiàn)MS）實現(xiàn)（如有安裝）。

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