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1 绪论1

1.1 概述1

1.1.1 飞行仿真技术的发展历程1

1.1.2 飞行仿真技术的应用现状3

1.2 仿真分类及工作流程5

1.2.1 仿真分类6

1.2.2 仿真工作流程7

1.3 模型及建模方法11

1.3.1 模型11

1.3.2 建模方法12

1.4 建模与仿真的相关理论13

1.4.1 仿真算法与体系结构14

1.4.2 仿真语言与支撑环境14

1.4.3 复杂系统的建模与仿真15

1.4.4 综合自然环境的建模与仿真16

1.4.5 分布交互式仿真16

1.4.6 网格技术17

1.4.7 基于仿真设计和虚拟样机17

1.4.8 建模与仿真的校核、验证与确认18

1.5 本书结构与主要内容18

1.6 小结20

参考文献21

2 飞行控制系统研制与飞行仿真22

2.1 概述22

2.2 飞行控制系统组成和研制流程23

2.2.1 现代电传飞行控制系统的基本组成23

2.2.2 现代电传飞行控制系统的研制阶段25

2.2.3 现代电传飞行控制系统的研制流程26

2.3 飞行仿真技术应用26

2.3.1 飞行控制系统研制中的飞行仿真环境29

2.3.2 飞行仿真工作内容及特点33

2.4 小结41

参考文献41

3 飞行员培训与飞行仿真43

3.1 概述43

3.2 飞行员培训体系44

3.2.1 培训需求45

3.2.2 培训模式47

3.3 航空理论培训49

3.3.1 培训内容50

3.3.2 对仿真系统／设备的要求50

3.4 技术基础模拟训练53

3.4.1 培训内容54

3.4.2 对仿真系统／设备的要求54

3.5 全任务飞行模拟训练60

3.5.1 培训内容60

3.5.2 对仿真系统／设备的要求61

3.6 小结66

参考文献66

4 飞机运动建模与仿真68

4.1 概述68

4.2 飞机动力学和运动学方程69

4.2.1 风轴系中的力方程69

4.2.2 体轴系中的力和力矩方程70

4.2.3 方程组的讨论71

4.2.4 平面地球的近似74

4.3 大气自然环境77

4.3.1 标准大气模型77

4.3.2 大气扰动模型80

4.3.3 地球物理模型85

4.4 空气动力85

4.4.1 升力系数86

4.4.2 阻力系数86

4.4.3 俯仰力矩系数86

4.4.4 侧力系数87

4.4.5 偏航力矩系数87

4.4.6 滚转力矩系数88

4.5 动力装置88

4.6 起落架系统89

4.7 质量特性92

4.8 建模与仿真要求94

4.8.1 飞机运动建模要求95

4.8.2 飞机运动仿真要求96

4.9 仿真技术方案97

4.9.1 运动方程99

4.9.2 大气自然环境102

4.9.3 空气动力103

4.9.4 动力装置105

4.9.5 质量特性105

4.10 小结109

参考文献109

5 动力装置建模与仿真111

5.1 概述111

5.1.1 动力装置仿真技术现状及应用112

5.1.2 动力装置系统仿真特点113

5.2 动力装置组成与原理114

5.3 动力装置建模与仿真要求118

5.3.1 动力装置仿真要求118

5.3.2 动力装置建模要求120

5.4 动力装置系统建模124

5.4.1 发动机操纵系统建模124

5.4.2 发动机性能建模124

5.4.3 发动机控制系统建模133

5.4.4 辅助动力装置建模139

5.4.5 冲压空气涡轮建模140

5.5 动力装置仿真技术方案140

5.6 动力装置仿真系统验证141

5.7 小结142

参考文献143

6 起落架系统建模与仿真144

6.1 概述144

6.2 组成与原理144

6.3 建模与仿真要求145

6.4 系统建模148

6.4.1 垂直动态特性148

6.4.2 水平动态特性155

6.4.3 起落架支柱156

6.4.4 起落架结构振动157

6.4.5 机轮158

6.4.6 减震器159

6.4.7 起落架收放动态特性163

6.4.8 刹车受力分析165

6.4.9 前轮转弯操纵166

6.5 系统仿真与验证166

6.5.1 仿真原理166

6.5.2 仿真模型167

6.5.3 仿真验证175

6.6 小结175

参考文献175

7 飞行控制系统建模与仿真177

7.1 概述177

7.2 组成与原理178

7.2.1 电传飞行控制系统的组成及工作原理179

7.2.2 自动飞行控制系统组成与工作原理183

7.2.3 高升力控制系统组成与工作原理184

7.3 建模与仿真要求187

7.3.1 建模要求187

7.3.2 仿真要求191

7.3.3 数据要求191

7.4 仿真原理192

7.5 系统建模194

7.5.1 计算机系统仿真194

7.5.2 传感器系统仿真198

7.5.3 伺服作动系统仿真200

7.5.4 控制显示系统仿真203

7.5.5 座舱操纵系统仿真203

7.6 模型验证204

7.7 小结204

参考文献205

8 飞机航电系统建模与仿真206

8.1 概述206

8.2 系统组成及原理206

8.2.1 系统组成206

8.2.2 工作原理207

8.3 建模与仿真要求207

8.3.1 建模要求208

8.3.2 通用要求210

8.3.3 数据要求211

8.4 系统仿真原理212

8.4.1 仿真方法212

8.4.2 仿真构架213

8.4.3 硬件仿真215

8.5 系统建模216

8.5.1 显示控制系统216

8.5.2 通信导航识别系统220

8.5.3 雷达系统224

8.5.4 组合导航系统229

8.5.5 大气机系统234

8.5.6 飞行管理系统238

8.5.7 空中交通告警与防撞系统242

8.5.8 增强型近地告警系统247

8.5.9 电子对抗系统255

8.6 系统调度258

8.7 系统验证258

8.7.1 设备验证259

8.7.2 模型验证260

8.8 小结262

参考文献262

9 飞机机电系统建模与仿真264

9.1 概述264

9.2 机电综合管理系统264

9.2.1 系统组成与原理265

9.2.2 建模与仿真要求266

9.2.3 系统仿真原理266

9.2.4 系统建模266

9.2.5 系统仿真验证267

9.3 液压系统268

9.3.1 系统组成与原理268

9.3.2 建模与仿真要求269

9.3.3 系统仿真原理270

9.3.4 系统建模270

9.3.5 系统仿真验证280

9.4 燃油系统280

9.4.1 系统组成与原理281

9.4.2 建模与仿真要求282

9.4.3 系统仿真原理283

9.4.4 系统建模284

9.4.5 系统仿真验证294

9.5 供电系统294

9.5.1 系统组成与原理294

9.5.2 建模与仿真要求296

9.5.3 系统仿真原理297

9.5.4 系统建模298

9.5.5 系统仿真验证313

9.6 环境控制系统314

9.6.1 系统组成与原理314

9.6.2 系统建模与仿真要求320

9.6.3 系统仿真原理321

9.6.4 系统建模322

9.6.5 系统仿真验证330

9.7 防火系统330

9.7.1 系统组成与原理330

9.7.2 建模与仿真要求331

9.7.3 系统仿真原理332

9.7.4 系统建模333

9.7.5 系统仿真验证338

9.8 照明系统338

9.8.1 系统组成与工作原理339

9.8.2 建模与仿真要求342

9.8.3 仿真仿真原理343

9.8.4 系统建模346

9.8.5 系统仿真验证346

9.9 氧气系统347

9.9.1 系统组成与原理347

9.9.2 建模与仿真要求347

9.9.3 仿真原理348

9.9.4 系统建模348

9.9.5 系统仿真验证350

9.10 小结350

参考文献350

10 飞行环境建模与仿真352

10.1 概述352

10.2 模拟座舱仿真353

10.2.1 座舱系统主要功能353

10.2.2 座舱系统仿真要求353

10.2.3 座舱系统的实现方法353

10.3 人感仿真355

10.3.1 概述355

10.3.2 仿真对象356

10.3.3 仿真需求356

10.3.4 仿真原理357

10.3.5 系统建模360

10.3.6 系统验证365

10.4 动感模拟368

10.4.1 概述368

10.4.2 动感仿真设备种类368

10.4.3 仿真需求369

10.4.4 仿真原理370

10.4.5 系统建模371

10.4.6 系统验证377

10.5 综合环境仿真378

10.5.1 概述378

10.5.2 系统组成及原理378

10.5.3 建模与仿真要求379

10.5.4 系统仿真原理380

10.5.5 系统建模382

10.5.6 系统验证391

10.6 视景仿真392

10.6.1 概述392

10.6.2 组成与原理392

10.6.3 仿真需求392

10.6.4 仿真原理394

10.6.5 视景系统建模396

10.6.6 实时场景管理401

10.6.7 系统验证402

10.7 声音仿真403

10.7.1 概述403

10.7.2 组成与原理403

10.7.3 仿真要求403

10.7.4 仿真原理405

10.7.5 声音模拟建模409

10.7.6 系统验证410

10.8 小结410

参考文献411

11 建模与仿真的校核、验证与确认技术413

11.1 概述413

11.1.1 问题的提出413

11.1.2 VV＆A的基本概念414

11.1.3 VV＆A技术现状414

11.2 VV＆A的基本理论与方法415

11.2.1 VV＆A一般性过程415

11.2.2 VV＆A的基本原则418

11.2.3 VV＆A团队420

11.2.4 VV＆A方法420

11.3 仿真系统可信度评估技术421

11.3.1 可信度的基本概念及指标体系421

11.3.2 可信度评估与VV＆A423

11.3.3 可信度评估方法423

11.4 复杂仿真系统VV＆A全生命周期解决方案425

11.4.1 基于可信度指标体系的VV＆A过程426

11.4.2 基于HLA标准的复杂仿真系统VV＆A过程428

11.4.3 飞行模拟器的VV＆A过程430

11.5 飞行模拟器性能测试与评估432

11.5.1 飞行模拟器模型验证方法432

11.5.2 飞行模拟器性能测试软件设计技术433

11.6 飞行模拟器鉴定437

11.6.1 飞行模拟器鉴定的工作流程437

11.6.2 飞行模拟器鉴定的主要内容437

11.6.3 飞行模拟器鉴定的数据要求438

11.7 小结438

参考文献439

12 典型飞行仿真设备与系统440

12.1 概述440

12.2 全数字仿真系统440

12.2.1 系统功能441

12.2.2 系统组成441

12.2.3 系统研制中的作用445

12.3 工程模拟器446

12.3.1 系统功能446

12.3.2 系统组成446

12.3.3 系统研制中的作用456

12.4 人机组合试验环境457

12.4.1 系统功能458

12.4.2 系统组成458

12.4.3 系统研制中的作用461

12.5 飞行训练模拟器461

12.5.1 系统功能462

12.5.2 系统组成462

12.5.3 系统研制中的作用475

12.6 小结476

参考文献476

13 飞行仿真技术发展与挑战478

13.1 概述478

13.2 仿真计算机技术的发展趋势478

13.3 建模与仿真技术的发展趋势480

13.3.1 网络化建模与仿真技术481

13.3.2 复杂环境的建模与仿真技术481

13.3.3 智能系统建模技术482

13.3.4 复杂系统／开放复杂巨系统的建模与仿真技术483

13.3.5 多学科虚拟样机技术484

13.3.6 普适仿真技术485

13.3.7 云仿真技术486

13.3.8 嵌入式仿真技术486

13.4 飞行仿真技术的应用发展趋势487

13.4.1 飞行仿真技术在国防工业的应用发展趋势487

13.4.2 飞行仿真技术在航空领域的发展趋势488

13.5 小结489

参考文献490

缩略语491

索引495