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第1章 绪论1

1.1 航电系统的重要地位和作用1

1.1.1 人机交互系统2

1.1.2 飞机状态传感器系统4

1.1.3 导航系统4

1.1.4 外部传感器系统5

1.1.5 任务自动化系统5

1.2 航空电子环境9

1.2.1 最小重量9

1.2.2 环境要求9

1.2.3 可靠性10

1.3 单位的选择10

第2章 座舱显示和人机交互12

2.1 引言12

2.2 平视显示器13

2.2.1 引言13

2.2.2 基本原理15

2.2.3 全息平显19

2.2.4 平显电子组件23

2.2.5 平显设计和显示生成的例子25

2.2.6 民用飞机上的平显27

2.3 头盔显示器30

2.3.1 引言30

2.3.2 头盔设计要素30

2.3.3 头盔瞄准具31

2.3.4 头盔显示器32

2.3.5 头位跟踪系统36

2.3.6 头盔显示器和虚拟座舱37

2.4 计算机辅助光学设计39

2.5 平显与头盔显示器的比较40

2.5.1 引言40

2.5.2 军用飞机上的HUD和HMD40

2.6 下视显示器42

2.6.1 引言42

2.6.2 民用飞机下视显示器43

2.6.3 军用飞机下视显示器44

2.6.4 显示符号的生成45

2.6.5 数字式移动彩色地图显示46

2.6.6 固态备用显示仪表48

2.7 数据融合50

2.8 智能显示管理52

2.9 显示技术53

2.9.1 逐步被替代的CRT平显53

2.9.2 HMD/HUD光学系统技术55

2.9.3 Q瞄准具HMD58

2.9.4 Q平显60

2.10 控制和数据输入61

2.10.1 引言61

2.10.2 触摸式控制面板62

2.10.3 直接语音输入62

2.10.4 语音输出系统64

2.10.5 集成音频／触摸输入功能的显示器64

2.10.6 眼球跟踪器64

扩展阅读65

第3章 空气动力学与飞机操纵66

3.1 引言66

3.2 空气动力学基础66

3.2.1 升力和阻力66

3.2.2 迎角／攻角67

3.2.3 升力系数和阻力系数67

3.2.4 基本空气动力学示例68

3.2.5 俯仰力矩与气动中心70

3.2.6 尾翼的作用70

3.3 飞机的稳定性71

3.3.1 纵向稳定性72

3.3.2 气动不稳定飞机74

3.3.3 机体升力74

3.4 飞机动力学75

3.4.1 飞机坐标系——速度与加速度分量75

3.4.2 欧拉角——俯仰、滚转、偏航角的定义77

3.4.3 小扰动运动方程78

3.4.4 空气动力导数与力矩导数79

3.4.5 纵向与侧向运动方程85

3.5 纵向操纵与响应87

3.5.1 纵向操纵87

3.5.2 杆力／g88

3.5.3 平尾／升降舵偏转产生的俯仰角速度响应89

3.5.4 定常前飞速度假设下的俯仰响应90

3.5.5 q／η传递函数与俯仰响应示例94

3.6 侧向操纵96

3.6.1 副翼操纵与倾斜转弯96

3.6.2 方向舵操纵98

3.6.3 短周期偏航运动98

3.6.4 滚转—偏航—侧滑复合运动99

3.7 有助力的飞行操纵100

3.7.1 引言100

3.7.2 PCU传递函数101

3.8 增稳系统102

3.8.1 有限权限增稳系统102

3.8.2 全权限增稳系统105

3.9 直升机的飞行操纵106

3.9.1 引言106

3.9.2 直升机飞行操纵109

3.9.3 增稳111

扩展阅读115

第4章 电传飞行控制117

4.1 概述117

4.2 电传飞行控制的特点117

4.2.1 电传飞行控制系统的基本概念与特征117

4.2.2 电传飞行控制的优点121

4.3 控制律127

4.3.1 俯仰角速度指令控制129

4.3.2 控制回路中的延迟135

4.3.3 滚转角速度指令控制138

4.3.4 操纵品质与飞行员诱发振荡139

4.3.5 现代控制理论140

4.4 冗余和故障生存141

4.4.1 安全性与完整性141

4.4.2 余度配置141

4.4.3 表决与统一143

4.4.4 四余度系统结构145

4.4.5 共模故障146

4.4.6 非相似余度147

4.5 数字实现151

4.5.1 数字实现的优点151

4.5.2 数字数据问题152

4.5.3 软件153

4.5.4 故障模态与影响分析159

4.6 直升机电传飞行控制系统159

4.7 主动电传发源器161

4.8 光传飞行控制164

4.8.1 概述164

4.8.2 光传飞行控制系统165

4.8.3 光传感器166

扩展阅读166

第5章 惯性传感器与姿态测量168

5.1 概述168

5.2 陀螺仪与加速度计168

5.2.1 概述168

5.2.2 微机电系统技术速率陀螺169

5.2.3 光学陀螺172

5.2.4 加速度计183

5.2.5 斜置轴传感器构型186

5.3 姿态测量187

5.3.1 概述187

5.3.2 捷联系统187

5.3.3 圆锥运动194

5.3.4 北—东—地当地坐标系下的飞机姿态196

5.3.5 飞机速度修正197

5.3.6 互补滤波简介199

扩展阅读201

第6章 导航系统202

6.1 基本原理202

6.1.1 简介202

6.1.2 导航基本概念206

6.1.3 DR导航的基本原理206

6.2 惯性导航208

6.2.1 简介208

6.2.2 基本原理及舒拉摆209

6.2.3 平台轴216

6.2.4 初始对准和陀螺罗经对准218

6.2.5 方位陀螺漂移的影响220

6.2.6 垂直导航通道221

6.2.7 导航坐标系的确定223

6.2.8 捷联惯性导航系统224

6.3 辅助惯导系统与卡尔曼滤波器226

6.4 姿态航向基准系统231

6.4.1 引言231

6.4.2 采用磁航向基准的方位监控235

6.5 全球定位系统239

6.5.1 简介239

6.5.2 GPS概述239

6.5.3 GPS的基本原理240

6.5.4 导航方程的求解244

6.5.5 GPS和INS的组合245

6.5.6 差分GPS245

6.5.7 未来扩展的卫星导航系统249

6.6 地形参考导航250

6.6.1 简介250

6.6.2 地形等高线导航251

6.6.3 地形特征匹配252

6.6.4 民用TRN252

扩展阅读252

第7章 大气数据和大气数据系统254

7.1 引言254

7.2 大气数据信息及用途254

7.2.1 大气数据测量254

7.2.2 大气数据信息及其重要性255

7.3 大气数据定律与相互关系的推导258

7.3.1 高度与静压之间的关系258

7.3.2 地表压力的变化261

7.3.3 大气密度与高度的关系262

7.3.4 声速262

7.3.5 压力与速度的关系264

7.3.6 马赫数265

7.3.7 修正空速266

7.3.8 静态大气温度267

7.3.9 真空速268

7.3.10 压力误差269

7.4 大气数据传感器及其计算269

7.4.1 简介269

7.4.2 大气数据系统压力传感器270

7.4.3 大气数据计算274

7.4.4 迎角传感器276

扩展阅读277

第8章 自动驾驶仪与飞行管理系统278

8.1 引言278

8.2 自动驾驶仪279

8.2.1 基本原理279

8.2.2 高度控制279

8.2.3 自动驾驶仪航向控制280

8.2.4 自动驾驶仪与仪表着陆系统／微波着陆系统的复合控制286

8.2.5 自动着陆290

8.2.6 卫星着陆引导系统294

8.2.7 速度控制和油门自动控制295

8.3 飞行管理系统296

8.3.1 引言296

8.3.2 无线电导航调谐299

8.3.3 导航299

8.3.4 飞行计划301

8.3.5 飞行轨迹优化和性能预测304

8.3.6 垂直剖面的飞行轨迹控制304

8.3.7 工作模式306

8.3.8 四维飞行管理307

扩展阅读309

第9章 航空电子系统的综合310

9.1 引言与背景310

9.2 数据总线系统314

9.2.1 电子数据总线系统315

9.2.2 光纤数据总线系统319

9.2.3 并行数据总线324

9.3 综合模块化航空电子系统324

9.4 商用货架（COTS）328

扩展阅读329

第10章 无人飞行器330

10.1 无人飞行器的作用330

10.2 无人飞行器机载系统331

10.3 无人飞行器现状简介332

10.3.1 “守望者”战场监视系统332

10.3.2 “捕食者”无人机系统333

10.3.3 “雷神”无人机样机334

10.3.4 “雷鸟”X-6便携式侦察直升无人机335

扩展阅读336

术语337

符号索引342

缩略词表352