直升机飞行控制（第3版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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杨一栋 等 著

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• 飞行控制
• 直升机
• 航空工程
• 控制系统
• 自动驾驶
• 飞行器
• 航空航天
• 工程技术
• 数学模型
• 动力学

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118099256

版次：3

商品编码：11659908

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-02-01

用纸：胶版纸

页数：261

内容简介

　　《直升机飞行控制（第3版）》从直升机飞 行控制的教学及工程实践要求出发，论述了直升机飞 行控制的基本原理，姿态控制及轨迹制导技术。主要 内容包括直升机飞行动力学基本特性，直升机的数学 建模，增稳与控制增稳，姿态经典控制，显模型跟踪 自适应控制，自动飞行的现代飞行控制方法，直升机 的轨迹自主生成与制导，无人直升机的着舰控制技术 及光传操纵系统。
　　《直升机飞行控制（第3版）》写作宗旨是突出物理实质，从物理概念入手 解析直升机复杂的飞行控制理论，使工程设计方法有 据可循。由于控制方法力求与固定翼飞机的控制相对 照与衔接，因此内容深入浅出，便于理解与自学。
　　《直升机飞行控制（第3版）》可作为飞行控制相关学科专业的本科生或研 究生的教材，也可供从事直升机飞行控制技术的人员 参考。

作者简介

　　杨一栋，浙江绍兴人，1961年毕业于南京航空学院并留校任教，从事飞行控制教学与研究工作。1990年任教授，1993年任博士生导师，享受国务院政府特殊津贴，省优秀研究生导师，试飞员理论培训优秀教员，被上海辞书出版社列为1989年及1999年两版《辞海》的主要编写人。近年来由国防工业出版社出版的主编著书籍有《空间飞行器再入返航制导与控制》、《舰载机着舰引导技术译文集》、《光传飞行控制》、《直升机飞行控制》（第1版及第2版）、《舰载机进场着舰规范评估》、《自动着舰引导系统验证指南》、《舰载飞机着舰引导与控制》、《舰载机着舰飞行训练认证指南》、《仪表和微波着舰引导系统》、《舰载机光学着舰引导控制要素》及《光学着舰助降系统》。2013年发表的著作有《无人机着舰制导与控制》、《着舰安全与复飞技术》、《舰载机等效模型及着舰控制规范》。

内页插图

目录

第1章 直升机的基本工作原理
1.1 绪言
1.1.1 直升机发展概况
1.1.2 直升机的分类
1.1.3 直升机的控制
1.1.4 主动控制技术在直升机控制中的应用
1.2 直升机旋翼气动特性
1.2.1 直升机的组成
1.2.2 旋翼系统的结构
1.2.3 旋翼的类型
1.2.4 旋翼基本参数
1.2.5 旋翼基本空气动力特性
1.3 桨叶的挥舞运动
1.3.1 垂直飞行的均匀挥舞
1.3.2 前飞时的周期挥舞
1.3.3 挥舞系数的物理解释
1.4 直升机的操纵原理
1.4.1 直升机稳定与操纵基本概念
1.4.2 直升机的操纵机构
1.4.3 直升机的操纵特点
思考题

第2章 直升机飞行动力学
2.1 坐标系及其转换
2.1.1 地球坐标系Oe-XeYeZe
2.1.2 地面坐标系Oe-XEYEZE
2.1.3 机体坐标系O-XYZ
2.1.4 速度坐标轴系O-XaYaZa
2.1.5 机体坐标系O-XYZ及地面坐标系OE-XEYEZE之间的关系
2.1.6 地理坐标与地面坐标的转换
2.1.7 三维空间坐标系之间的转换
2.2 作用于直升机上的气动力及气动力矩
2.3 直升机的平衡动力学
2.3.1 直升机的平衡方程
2.3.2 直升机悬停时的平衡
2.3.3 直升机平飞时的平衡
2.4 直升机的稳定性与操纵性
2.4.1 直升机的纵向静稳定性
2.4.2 直升机的航向静稳定性
2.4.3 直升机的横滚静稳定性
2.4.4 直升机的阻尼特性
2.4.5 直升机的操纵性
2.5 直升机运动方程
2.5.1 直升机动力学方程
2.5.2 小扰动线性化方程
2.5.3 自然直升机性能分析
2.6 小型无人直升机动力学建模及物理特性分析
2.6.1 直升机增稳动力学结构
2.6.2 数学模型的建立
2.6.3 增稳动力学的状态空间模型
2.6.4 小型直升机增稳动力学的结构
思考题

第3章 直升机的增稳与控制增稳系统
3.1 直升机结构图形式的数学模型
3.2 增稳与控制增稳系统原理及设计方法
3.2.1 增稳与控制增稳系统工作原理
3.2.2 增稳系统设计方法
3.3 典型控制增稳系统结构分析
3.3.1 具有漏泄积分器的增稳系统
3.3.2 具有姿态角微分信息的控制增稳系统
3.3.3 一种重型直升机的控制增稳系统
3.3.4 有前后两旋翼的重型直升机的控制增稳系统
3.3.5 具有高度自动化水平的重型直升机的控制增稳系统
3.3.6 具有模型跟踪的控制增稳系统
思考题

第4章 直升机显模型跟踪控制系统
4.1 显模型跟踪解耦自适应控制系统设计
4.1.1 基本MFCS工作机理
4.1.2 显模型的设计
4.1.3 控制阵G3的设计
4.2 系统的跟踪性能及解耦机理分析与仿真验证
4.3 系统参数优化
4.3.1 控制阵G3的增益阵R的选取
4.3.2 G4阵的选取
4.3.3 G1，G2，G5阵的选取
4.3.4 显模型带宽的选取
4.3.5 采样周期的选取
4.4 性能评估
4.4.1 跟踪性能
4.4.2 解耦性能
4.4.3 鲁棒性
4.5 具有非线性特性的显模型跟踪系统的控制策略
4.6 基于MFCS的直升机协调转弯控制
4.6.1 直升机航向协调控制模态结构配置
4.6.2 航向协调控制的动特性响应
思考题

第5章 直升机自动飞行控制系统
5.1 直升机自动飞行控制一般结构
5.2 各类自动飞行模态一般控制律
5.2.1 三轴姿态保持模态
5.2.2 空速保持模态
5.2.3 地速保持模态
5.2.4 自动悬停模态
5.2.5 气压高度保持模态
5.2.6 航向保持模态
5.2.7 自动区域导航模态
5.2.8 对目标的自动航向修正模态
5.2.9 垂直速度保持模态
5.2.10 自动飞行控制系统结构
5.3 基于MFCS的自动飞行模态设计
5.3.1 外回路结构配置
5.3.2 传递矩阵T的确定
5.3.3 外回路FCS Iu，v，h，ψ控制律设计
5.3.4 FCS Iu，v，h，ψ性能验证及分析
5.3.5 Fcs lu，v，h，抗气流扰动特性
5.4 直升机自动过渡飞行控制系统设计
5.4.1 高度的自动过渡
5.4.2 前向速度的自动过渡
5.4.3 按指数规律拉平
5.4.4 自动过渡的高度与速度控制系统
5.4.5 自动过渡控制系统的性能
思考题

第6章 直升机现代飞行控制技术
6.1 引言
6.2 高增益控制阵解耦的显模型跟踪控制系统设计
6.2.1 高增益显模型跟踪系统
6.2.2 控制阵解耦的内回路结构
6.2.3 设计举例
6.2.4 数字仿真验证
6.2.5 外回路设计
6.3 隐模型解耦控制系统设计
6.3.1 引言
6.3.2 隐模型解耦控制的结构配置
6.3.3 状态反馈阵和前馈补偿阵的设计
6.3.4 内回路设计的仿真验证
6.3.5 隐模型解耦控制外回路设计
6.4 H∞回路成形控制设计
6.4.1 H∞回路成形控制的基本结构配置及设计方法
6.4.2 内回路的设计指标
6.4.3 外回路设计技术
6.4.4 H∞回路成形内回路设计举例
6.5 基于显模型的飞行轨迹制导系统设计
6.5.1 控制器设计
6.5.2 仿真与分析
思考题

第7章 直升机轨迹生成与制导
7.1 引言
7.2 制导系统的一般结构
7.3 直升机舰上起飞过程及轨迹生成
7.3.1 ZE轴的轨迹生成
7.3.2 XE轴的轨迹生成
7.4 直升机着舰过程及轨迹生成
7.4.1 返航进场阶段轨迹生成
7.4.2 降落段轨迹设计
7.5 直升机起降自主飞行的仿真验证
7.5.1 LQR显模型飞控系统设计
7.5.2 自主起飞轨迹跟踪仿真
7.5.3 返航进场段轨迹跟踪仿真
7.5.4 着舰降落段轨迹跟踪仿真
思考题

第8章 无人直升机进场着舰轨迹制导系统
8.1 无人直升机三维基准轨迹的生成
8.1.1 直升机及舰在不同坐标系中的运动轨迹
8.1.2 无人直升机三维期望基准轨迹表达式
8.1.3 基于着舰点的三维期望轨迹的生成
8.2 无人直升机进场着舰三维制导系统结构
思考题

第9章 直升机光传操纵系统
9.1 光传飞行控制系统概述
9.1.1 光传操纵系统发展及研究现状
9.1.2 光传操纵系统总体配置
9.2 光传操纵系统的关键技术
9.2.1 光传操纵系统的关键组件
9.2.2 光纤数据总线技术
9.2.3 光传余度技术
9.3 光纤多路复用技术
9.3.1 空分复用
9.3.2 时分复用
9.3.3 波分复用
9.3.4 时分波分联合复用
9.4 直升机上的光传操纵系统
9.4.1 直升机光传操纵系统结构配置
9.4.2 直升机显模型光传操纵系统验证
思考题
附录A 某型无人直升机小扰动线性化数学模型
附录B UH一60直升机动力学模型
附录C 某10kg级模型直升机非线性全量数字模型
参考文献

前言/序言

现代飞行器设计与理论：深入解析复杂系统的工程实践 本书聚焦于当代航空航天领域中，尤其是固定翼和旋翼飞行器设计的前沿技术与核心理论。旨在为航空工程师、飞行器设计师以及高级工程专业的学生提供一个全面、深入且与时俱进的知识框架，以应对日益复杂的飞行任务需求和严苛的适航标准。 第一部分：空气动力学基础与高级建模 本书从空气动力学的基本原理出发，迅速过渡到现代高超音速飞行器和先进旋翼系统所需的复杂流体力学分析。 章节一：边界层与高升阻力管理 本章详细探讨了湍流边界层的演化、转捩点的精确预测及其对气动性能的影响。重点分析了如何通过主动与被动流动控制技术（如等离子激励器、微型射流和表面纹理化）来延迟分离、降低阻力，并提高临界迎角。内容涵盖了三维翼型在非均匀流场中的计算流体力学（CFD）建模，特别是关于复杂外形（如鸭翼、边条翼）与机身干扰阻力的分离与叠加方法。 章节二：跨音速与高超音速气动学 深入剖析了激波结构、激波/边界层相互作用（Shock Wave/Boundary Layer Interaction, SWBLI）的非线性效应。对于高超音速飞行器，本章详细阐述了化学非平衡效应、再塑性流的建模，以及乘波体（Waverider）设计理念。讨论了如何利用计算方法优化气动热载荷分布，确保飞行器在极高速度下的结构完整性。 章节三：高级气动弹性力学（Aeroelasticity） 超越传统的静气动弹性分析，本章着重于现代复合材料结构在动态载荷下的响应。涵盖了颤振分析的非线性模型、抖振（Buffet）的概率评估，以及如何将结构健康监测（SHM）数据实时反馈到气动弹性修正算法中。特别讨论了柔性机翼（Flexible Wing）的变弯度（Morphing Wing）设计对气动效率和结构寿命的综合影响。 第二部分：先进推进系统集成与性能分析 本部分将理论推导与工程实践相结合，探讨了对现代飞行器性能至关重要的先进推进系统的设计、集成与优化。 章节四：涡轮发动机的气动热力学设计 本章详细介绍了高涵道比涡扇发动机的核心部件设计。重点在于高压比压气机的叶片载荷优化、低压涡轮的蠕变与疲劳寿命预测，以及燃烧室的低排放燃烧技术（如LDI燃烧室）。深入分析了先进材料（如陶瓷基复合材料CMC）在涡轮叶片中的应用及其对热效率提升的贡献。 章节五：混合式推进与电力推进系统 针对新兴的电动垂直起降（eVTOL）和混合动力飞机，本章系统地介绍了分布式电力推进（DEP）的架构。涵盖了高功率密度电机设计、电池热管理系统（BTMS）的优化，以及如何解决大功率电能管理系统在瞬态负荷下的稳定性问题。讨论了推进系统与飞行控制系统之间耦合的复杂性。 章节六：喷气与涡轮叶片的气动噪声预测 本章关注航空器声学性能的工程实现。详细介绍了使用基于有限元法（FEM）和边界元法（BEM）的声学辐射模型，用于预测风扇噪声、喷流噪声和结构噪声。探讨了如何通过优化叶尖形状、锯齿形喷口设计以及吸声材料的应用来满足日益严格的国际机场噪音限制标准。 第三部分：飞行器结构、材料与可靠性 本部分聚焦于支撑飞行器实现其任务目标的先进结构设计、材料选择以及系统可靠性保障。 章节七：复合材料的损伤容限设计 深入分析了碳纤维增强聚合物（CFRP）等先进复合材料在承受极端载荷时的失效机制。重点介绍了分层、基体开裂和纤维断裂的耦合损伤模型。讨论了基于概率的损伤容限（Damage Tolerance）设计方法，包括对复合材料层合板的冲击后性能评估与修复技术。 章节八：轻量化与拓扑优化 本章介绍了如何利用拓扑优化算法设计具有最佳强度重量比的结构部件。涵盖了对增材制造（3D打印）技术生成的复杂内部晶格结构（Lattice Structure）进行静力学和模态分析的方法。讨论了制造约束如何影响最终拓扑优化结果的实际可行性。 章节九：飞行器适航性与系统冗余设计 本章从系统工程的角度审视飞行器的安全性。详细阐述了冗余系统的设计原则，包括三重甚至四重模块化冗余（TMR/QMR）在飞行控制和导航系统中的实现。涵盖了故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）在关键系统可靠性评估中的应用，以及如何满足严格的适航性要求（如ARP4754A）。 第四部分：先进控制系统与导航技术 本部分探讨了实现高机动性、高自主性飞行所需的复杂控制算法与导航传感器的集成。 章节十：高动态飞行器控制律设计 本章侧重于非线性控制理论在现代战术飞机和无人机（UAV）中的应用。讨论了滑模控制（SMC）、模型预测控制（MPC）在处理强耦合非线性系统时的优势。重点讲解了增量步进控制（Incremental Command Augmentation System, ICAS）的设计流程及其在限制输入饱和方面的作用。 章节十：惯性导航与传感器融合 深入研究了光纤陀螺仪（FOG）、激光陀螺仪（HRG）等先进惯性测量单元（IMU）的工作原理和误差模型。详细介绍了扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在融合GPS/INS数据、提高导航精度和鲁棒性方面的应用。讨论了如何在信号受限或对抗环境下，利用视觉里程计（Visual Odometry）和地形匹配技术维持自主导航能力。 章节十二：网络化飞行控制与信息安全 随着飞行器系统互联性的增强，本章关注了机载实时信息网络的架构（如ARINC 664 Part 7/AFDX）。深入分析了时间触发（Time-Triggered）与事件触发（Event-Triggered）通信协议的性能差异，并探讨了针对网络延迟和数据篡改的抗攻击控制策略，以确保飞行决策链的安全完整性。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，首先映入眼帘的是那种沉稳、偏向学术研究的排版风格，图表质量极高，线条锐利，数据标注准确无误。我个人特别喜欢它在章节之间穿插的那些历史回顾和工程实例分析。它没有简单地罗列公式，而是试图将复杂的控制律与实际发生过的飞行事故教训联系起来。比如，在讨论“共振避免和抑振技术”时，作者并没有直接给出复杂的矩阵方程，而是通过一个简化的二自由度模型，形象地展示了什么是“速度敏感性”和“频率锁定”，这对于理解为什么某些特定速度区间是禁飞的，非常有帮助。 我花了大量时间研究了其中关于“人工力矩”与“倾斜控制”之间的耦合解耦问题。作者在这里的处理方式非常巧妙，他引入了一种基于观测器的状态估计方法，用以分离由于侧滑和爬升率变化带来的非期望控制输入。虽然数学推导略显繁复，但结合书后附带的流程图和方框图，我能清晰地看到信号是如何在不同组件之间传递和修正的。总体来说，这本书的叙事节奏是循序渐进的，它强迫读者不能跳过任何一个基础概念，直到你完全掌握了如何从气动力学输入一步步构建出稳定的飞行控制系统。它更像是一部严谨的“工程圣经”，而不是一本轻松的入门手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性体现在它对各种故障诊断和容错控制策略的详尽描述。在处理冗余系统和传感器失效时，作者给出了非常具体的决策树和状态估计流程。我对比了不同品牌的直升机在这方面的设计哲学，发现书中引用的许多成熟方案都具有极强的普适性。例如，在描述如何处理一个主控制器出现间歇性故障时，书中详细比较了“投票系统”与“备份系统切换”在延迟和安全性上的权衡，这在实际项目管理和适航认证阶段是至关重要的信息。 最让我印象深刻的是关于“旋翼效率与气动耦合”这一章的配图。它用三维等值线图展示了在不同攻角和侧滑角下，桨叶尖端的马赫数对气动效率的急剧影响。这不仅仅是理论计算，更像是对实际风洞实验结果的归纳总结。通过这些细节，读者可以非常直观地理解，为什么在某些飞行包线内，即使控制系统计算出完美的输入，实际的地面效应或气流分离也会导致性能下降。这本书的价值就在于，它将抽象的数学模型成功地“锚定”在了具体的物理现象之上，让控制系统的设计不再是纯粹的数字游戏，而是与空气动力学紧密相连的工程艺术。

评分☆☆☆☆☆

这本书，说实话，我刚拿到手的时候，心里其实是抱着一种审慎的期待的。毕竟是第三版了，意味着它肯定经历了几轮的打磨和更新，理论上来说应该比前两版更加成熟和周全。我主要关注的几个点，比如现代航电系统与传统机械控制的融合、高保真度飞行模拟器的应用，以及针对极端天气下复杂气动布局的控制策略，这些在前言里都有所提及。但实际阅读下来，我发现它在这些前沿话题上的深入程度，可能还没有达到我预期的那种“突破性”的革新。 举个例子，关于全权限数字发动机控制（FADEC）在直升机旋翼桨叶变距过程中的动态响应优化，书中用了相当大的篇幅来解释基础的PID控制环路和线性化模型。这对于初学者无疑是极好的铺垫，逻辑清晰，推导严谨。然而，对于一个已经对控制理论有一定了解的工程师来说，这些内容显得有些“老生常谈”了。我更期待看到的是关于非线性控制（如滑模控制或自适应控制）在应对桨叶结冰或强侧风干扰时，如何实时优化控制输入，以减小指令超调和提高飞行品质的案例分析。现在的描述，更像是对经典控制原理在直升机领域的一个优秀应用范例展示，而非对未来控制挑战的深度预研。尽管如此，其对基本气动弹性和控制力矩陀螺效应的细致阐述，确实为理解直升机固有不稳定性打下了坚实的基础，这一点值得肯定。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的评价是——极其扎实，但略显保守。它无疑是航空工程图书馆中必备的参考书之一，尤其适合那些需要进行控制系统设计初期验证的科研人员或高年级学生。作者显然投入了巨大的心血来确保每一个理论推导都能经得起最严格的审查。我特别欣赏它对“驾驶员-直升机”人机界面的讨论。在现代高端直升机中，飞行员不再是直接操作周期杆和总距杆，而是通过一个复杂的飞行控制计算机来间接影响直升机的姿态。书中详细剖析了设计不同“控制律模式”（如姿态保持模式、航向保持模式）时，如何平衡系统的响应速度与驾驶员的心理预期。 然而，在面对当前军用和民用领域都在积极探索的“全自主飞行”和“分布式推进系统”带来的新型控制挑战时，这本书显得有些力不从心。例如，对于多旋翼无人机群协同飞行中的分布式控制算法，或者在极端气动环境下（如低空急转弯或高速俯冲）对机体非线性气动力的实时修正，书中的论述还停留在经典控制的框架内，缺乏对现代计算流体力学（CFD）耦合实时控制的深入探讨。它更像是一个对“已成熟”的构架进行完美阐述的教科书，而不是引领下一代技术变革的先锋之作。读完后，感觉自己对“为什么能飞”理解更深了，但对“如何飞得更好、更智能”的探索空间还很有限。

评分☆☆☆☆☆

我这次阅读的体验非常“重型”，需要极大的专注力，但这绝对是值得的。这本书的语言风格非常严谨，几乎没有使用任何口语化的表达，每个术语都有明确的定义，并且在第一次出现时就进行了脚注标注。对于我这种习惯了快速浏览文献的读者来说，这是一个挑战，但也确保了理解的精确性。我尤其关注了书中关于“飞行品质指标”（Handling Qualities Criteria）的章节。它不仅仅罗列了美军和欧洲标准的数值范围，更深入地探讨了这些标准是如何通过大量的飞行员主观评价数据和客观的动态响应数据拟合出来的。 其中对“机动性与稳定性”这对永恒矛盾的论述，达到了教科书级别的深度。作者通过分析不同类型的直升机（如单旋翼、串列式双旋翼、共轴反桨）在同一套标准下的表现差异，清晰地揭示了气动布局对控制系统设计目标设定的根本性影响。这本书提供了一种从底层原理出发构建控制系统的思维方式，而不是仅仅教会你如何套用现有的控制律模块。如果你想知道为什么某些直升机在悬停时需要一个额外的“稳定力矩”输入来抵抗地面效应的消失，或者为什么高速巡航时需要主动调整桨叶的相位角来平衡气动载荷，这本书会给你一个非常详尽、基于物理的解释，而不是一个简化的经验公式。

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还没看，先来收豆子。豆子很重要！

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专业书慢慢看，收藏也不错。

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很好，是专业的书，要认真读书了

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好，物有所值

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一本烂书，非常烂

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不错，挺好的买了来试试用用，非常好

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不错哦，下次再选书

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一本烂书，非常烂