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第1章 绪论1

1.1 航空电子学的重要性与任务1

1.1.1 人机界面系统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8

1.2.1 最小重量9

1.2.2 环境要求9

1.2.3 可靠性9

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14

2.2.3 全息平显19

2.2.4 平显电子组件24

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31

2.3.1 引言31

2.3.2 头盔设计要素31

2.3.3 头盔瞄准器32

2.3.4 头盔显示器33

2.3.5 头盔跟踪系统37

2.3.6 头盔显示器和虚拟座舱38

2.4 计算机辅助光学设计40

2.5 平显与头盔显示器41

2.5.1 引言41

2.5.2 军用飞机上的平显和头盔显示器41

2.6 下视显示器43

2.6.1 引言43

2.6.2 民用飞机下视显示器44

2.6.3 军用飞机下视显示器45

2.6.4 光栅叠加显示信息的生成46

2.6.5 数字式移动彩色地图显示47

2.6.6 固态备用显示仪表49

2.7 数据融合51

2.8 智能显示管理52

2.9 显示技术53

2.9.1 平显53

2.9.2 头盔显示器53

2.9.3 下视显示器54

2.10 控制和数据输入58

2.10.1 引言58

2.10.2 触摸式控制面板59

2.10.3 直接语音输入59

2.10.4 语音输出系统61

2.10.5 集成声频／触摸输入功能的显示器61

2.10.6 眼球跟踪器62

第3章 空气动力学和飞机控制64

3.1 引言64

3.2 空气动力学基础64

3.2.1 升力和阻力64

3.2.2 迎角65

3.2.3 升力系数与阻力系数65

3.2.4 基本空气动力学示例66

3.2.5 俯仰力矩与空气动力中心67

3.2.6 尾翼的作用68

3.3 飞机稳定性69

3.3.1 纵向稳定性70

3.3.2 气动不稳定飞机71

3.3.3 机体升力72

3.4 飞机动力学73

3.4.1 机体坐标系——速度与加速度分量的定义73

3.4.2 欧拉角——俯仰、滚转、偏航角的定义74

3.4.3 小扰动运动方程76

3.4.4 空气动力导数与力矩导数77

3.4.5 纵向与侧向运动方程82

3.5 纵向操纵与响应85

3.5.1 纵向操纵85

3.5.2 杆力／g86

3.5.3 平尾／升降舵偏转产生的俯仰角速度响应86

3.5.4 定常前飞速度假设下的俯仰响应87

3.5.5 q／η传递函数与俯仰响应示例92

3.6 侧向操纵94

3.6.1 副翼操纵与倾斜转弯94

3.6.2 方向舵操纵96

3.6.3 短周期偏航运动97

3.6.4 滚转-偏航-侧滑复合运动97

3.7 伺服飞行控制98

3.7.1 引言98

3.7.2 PCU传递函数99

3.8 自动增稳系统101

3.8.1 有限权限自动增稳系统101

3.8.2 全权限自动稳定系统104

第4章 电传飞行控制105

4.1 概述105

4.2 电传飞行控制的特点105

4.2.1 电传系统的基本概念与特征105

4.2.2 电传飞行控制的优点109

4.3 控制律114

4.3.1 俯仰角速度指令控制118

4.3.2 控制回路中的延迟124

4.3.3 滚转角速度指令控制128

4.3.4 操纵品质与飞行员诱发振荡129

4.3.5 现代控制理论130

4.4 冗余和故障生存131

4.4.1 安全性与完整性131

4.4.2 余度配置131

4.4.3 表决与统一132

4.4.4 四余度系统结构135

4.4.5 共模故障136

4.4.6 非相似余度137

4.5 数字实现139

4.5.1 数字实现的优点139

4.5.2 数字数据问题140

4.5.3 软件141

4.5.4 故障模态与影响分析146

4.6 光传飞行控制147

4.6.1 概述147

4.6.2 光传飞行控制系统148

4.6.3 光传感器149

第5章 惯性传感器与姿态测量152

5.1 概述152

5.2 陀螺仪与加速度计152

5.2.1 概述152

5.2.2 角动量陀螺153

5.2.3 微型振动质块速率陀螺157

5.2.4 光学陀螺160

5.2.5 加速度计170

5.2.6 斜置轴传感器构型174

5.3 姿态测量175

5.3.1 概述175

5.3.2 平台稳定系统175

5.3.3 捷联系统177

5.3.4 圆锥运动184

5.3.5 北—东—地当地坐标系下的飞机姿态185

5.3.6 互补滤波简介188

第6章 导航系统191

6.1 简介及基本原理191

6.1.1 简介191

6.1.2 导航基本概念195

6.1.3 DR导航的基本原理195

6.2 惯性导航197

6.2.1 简介197

6.2.2 基本原理及舒拉摆198

6.2.3 平台轴205

6.2.4 初始对准和陀螺罗经对准208

6.2.5 方位陀螺漂移的影响210

6.2.6 垂直导航通道210

6.2.7 导航坐标系的确定212

6.2.8 捷联惯性导航系统213

6.3 辅助惯导系统与卡尔曼滤波器214

6.4 姿态航向基准系统219

6.4.1 引言219

6.4.2 采用磁航向基准的方位监控223

6.5 GPS——全球定位系统226

6.5.1 简介226

6.5.2 GPS概述227

6.5.3 GPS的基本原理228

6.5.4 导航方程的求解231

6.5.5 GPS和INS的组合232

6.5.6 差分GPS233

6.5.7 未来扩展的卫星导航系统235

6.6 地形参考导航238

6.6.1 简介238

6.6.2 地形等高线导航238

6.6.3 地形特征匹配239

6.6.4 民用TRN239

第7章 大气数据和大气数据系统241

7.1 引言241

7.2 大气数据信息及其使用241

7.2.1 大气数据测量241

7.2.2 大气数据信息及其重要性242

7.3 大气数据定律与相互关系的推导245

7.3.1 高度与静压之间的关系245

7.3.2 地表压力的变化248

7.3.3 大气密度与高度的关系249

7.3.4 声速250

7.3.5 压力与速度的关系251

7.3.6 马赫数253

7.3.7 校正空速253

7.3.8 静态大气温度254

7.3.9 真空速255

7.3.10 压力误差256

7.4 大气数据传感器及其计算257

7.4.1 简介257

7.4.2 大气数据系统压力传感器257

7.4.3 大气数据计算261

7.4.4 迎角传感器263

第8章 自动驾驶仪与飞行管理系统265

8.1 引言265

8.2 自动驾驶仪266

8.2.1 基本原理266

8.2.2 高度控制266

8.2.3 自动驾驶仪航向控制267

8.2.4 自动驾驶仪与仪表指示／微波引导着陆系统的复合控制274

8.2.5 自动着陆278

8.2.6 卫星着陆导航系统282

8.2.7 速度控制和油门自动控制283

8.3 飞行管理系统284

8.3.1 引言284

8.3.2 飞行计划286

8.3.3 导航和制导288

8.3.4 飞行轨迹优化和性能预测289

8.3.5 垂直剖面的飞行轨迹控制290

8.3.6 工作模式291

8.3.7 4D飞行管理292

第9章 航空电子系统的集成294

9.1 引言与背景294

9.2 数据总线系统298

9.2.1 电子数据总线系统299

9.2.2 光纤数据总线系统303

9.2.3 下一代数据总线307

9.2.4 并行数据总线308

9.3 综合模块化航空电子系统308

9.4 商用现货（COTS）311

第10章 无人飞行器313

10.1 无人飞行器的作用313

10.2 无人飞行器机载系统315

术语317

符号目录322

缩略语表332