目錄 前言 第1章 緒論 1 1.1 研究背景及意義 1 1.2 失控事故研究分析 2 1.3 安全包線及防護(hù)措施研究現(xiàn)狀 6 1.3.1 失控量化理論 7 1.3.2 基于平衡狀態(tài)分析的操縱包線確定及應(yīng)用 8 1.3.3 可達(dá)性分析及保護(hù)方法研究現(xiàn)狀 11 1.3.4 穩(wěn)定域及保護(hù)方法研究現(xiàn)狀 17 1.3.5 參數(shù)限制邊界保護(hù)控制方法 20 1.3.6 文獻(xiàn)總結(jié)與分析 22 1.4 本書主要內(nèi)容 23 第2章 飛機(jī)非線性動(dòng)力學(xué)模型 25 2.1 飛機(jī)六自由度動(dòng)力學(xué)模型 25 2.1.1 NASA GTM飛機(jī) 25 2.1.2 動(dòng)力學(xué)模型 26 2.1.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 27 2.2 力及力矩模型 28 2.2.1 氣動(dòng)力及力矩模型 28 2.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)推力及力矩模型 30 2.3 控制律設(shè)計(jì) 31 2.4 環(huán)境影響因素 31 2.4.1 結(jié)冰模型 32 2.4.2 陣風(fēng)模型 33 2.5 仿真模型有效性驗(yàn)證 33 2.5.1 著陸過(guò)程仿真 33 2.5.2 陣風(fēng)對(duì)飛行安全的影響 35 2.5.3 機(jī)翼結(jié)冰對(duì)飛行安全的影響 36 2.6 本章小結(jié) 37 第3章 基于流形理論的飛機(jī)動(dòng)力學(xué)邊界確定 38 3.1 穩(wěn)定域相關(guān)基本概念 38 3.2 飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)邊界 39 3.3 基于流形理論的動(dòng)力學(xué)邊界確定 40 3.3.1 流形理論 41 3.3.2 穩(wěn)定流形計(jì)算方法 41 3.3.3 計(jì)算方法精確性驗(yàn)證 42 3.4 Monte Carlo穩(wěn)定域計(jì)算方法及其改進(jìn)方法 45 3.4.1 傳統(tǒng)Monte Carlo穩(wěn)定域計(jì)算方法 46 3.4.2 改進(jìn)Monte Carlo穩(wěn)定域計(jì)算方法 47 3.4.3 改進(jìn)Monte Carlo穩(wěn)定域計(jì)算方法的優(yōu)越性 49 3.5 基于動(dòng)力學(xué)邊界的失控問(wèn)題分析 50 3.5.1 干凈飛機(jī)動(dòng)力學(xué)邊界確定 50 3.5.2 機(jī)翼結(jié)冰飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)邊界確定 53 3.5.3 失控問(wèn)題分析 54 3.6 本章小結(jié) 56 第4章 動(dòng)力學(xué)邊界控制 58 4.1 控制特征對(duì)動(dòng)力學(xué)邊界的影響 58 4.1.1 控制參數(shù)變化對(duì)動(dòng)力學(xué)邊界的影響規(guī)律 59 4.1.2 控制指令變化對(duì)動(dòng)力學(xué)邊界的影響規(guī)律 60 4.1.3 動(dòng)力學(xué)邊界控制概念 61 4.2 基于動(dòng)力學(xué)邊界控制的失控保護(hù)理念 61 4.3 穩(wěn)定域的擴(kuò)張控制 64 4.3.1 穩(wěn)定域與反向可達(dá)集的聯(lián)系 64 4.3.2 可達(dá)集計(jì)算穩(wěn)定域的特性 66 4.3.3 受控系統(tǒng)穩(wěn)定域的擴(kuò)張條件 67 4.4 穩(wěn)定域的移動(dòng)控制 71 4.4.1 動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的移動(dòng)特性 71 4.4.2 受控系統(tǒng)穩(wěn)定域的移動(dòng)條件 72 4.5 基于單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)的穩(wěn)定域控制驗(yàn)證 73 4.5.1 穩(wěn)定域大小控制條件的驗(yàn)證 75 4.5.2 穩(wěn)定域位置控制條件的驗(yàn)證 76 4.6 動(dòng)力學(xué)邊界控制方法 78 4.6.1 動(dòng)力學(xué)邊界的大小控制方法 78 4.6.2 動(dòng)力學(xué)邊界的移動(dòng)控制方法 79 4.7 本章小結(jié) 81 第5章 基于動(dòng)力學(xué)邊界控制的飛行安全預(yù)警方法研究 82 5.1 飛行安全預(yù)警方法 82 5.2 基于二分法的飛行風(fēng)險(xiǎn)量化 84 5.3 基于矩陣分析的飛行安全量化方法 85 5.3.1 矩陣分析量化方法 85 5.3.2 矩陣分析量化方法精確性驗(yàn)證 86 5.3.3 矩陣分析量化方法局限性分析 87 5.4 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的飛行安全量化方法 89 5.4.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)量化方法 90 5.4.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)量化方法可行性驗(yàn)證 91 5.5 基于安全預(yù)警方法的事故案例分析 92 5.5.1 陣風(fēng)誘導(dǎo)失控案例 92 5.5.2 結(jié)冰誘導(dǎo)失控案例 93 5.6 本章小結(jié) 96 第6章 基于動(dòng)力學(xué)邊界控制的失控保護(hù)策略研究 97 6.1 失控保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念 97 6.2 增益調(diào)度控制與動(dòng)力學(xué)邊界的聯(lián)系 99 6.2.1 增益調(diào)度控制律設(shè)計(jì) 100 6.2.2 基于增益調(diào)度控制律的動(dòng)力學(xué)邊界特性 102 6.3 基于動(dòng)力學(xué)邊界擴(kuò)張控制的失控保護(hù)策略 104 6.3.1 動(dòng)力學(xué)邊界擴(kuò)張控制律設(shè)計(jì) 104 6.3.2 陣風(fēng)情況下邊界保護(hù)案例 107 6.3.3 結(jié)冰情況下邊界恢復(fù)案例 111 6.4 基于動(dòng)力學(xué)邊界移動(dòng)控制理論的失控安全操縱策略 115 6.4.1 基于動(dòng)力學(xué)邊界移動(dòng)控制理論的自動(dòng)控制策略 115 6.4.2 基于動(dòng)力學(xué)邊界移動(dòng)控制理論的駕駛員操縱策略 117 6.4.3 陣風(fēng)情況下駕駛員操縱應(yīng)對(duì)策略 119 6.5 基于動(dòng)力學(xué)邊界控制的安全應(yīng)對(duì)策略 120 6.6 本章小結(jié) 122 第7章 基于動(dòng)力學(xué)邊界控制的飛行控制律設(shè)計(jì)方法 123 7.1 橫航向動(dòng)力學(xué)建模 123 7.2 本體動(dòng)態(tài)特性及增穩(wěn) 125 7.3 橫航向執(zhí)行機(jī)構(gòu)非線性特性對(duì)穩(wěn)定邊界的影響 127 7.4 基于靜不穩(wěn)定航空器最大穩(wěn)定邊界的控制能力優(yōu)化研究 133 7.5 穩(wěn)定邊界與常用頻域設(shè)計(jì)指標(biāo)關(guān)聯(lián)規(guī)律研究 136 7.6 本章小結(jié) 141 第8章 基于動(dòng)力學(xué)邊界控制的飛行訓(xùn)練仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì) 142 8.1 飛行訓(xùn)練仿真系統(tǒng) 142 8.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及相關(guān)的技術(shù)保障 144 8.2.1 動(dòng)力學(xué)邊界數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建 144 8.2.2 實(shí)時(shí)安全系數(shù)顯示 146 8.2.3 實(shí)時(shí)駕駛員操縱安全提示 146 8.2.4 視景處理 147 8.2.5 實(shí)時(shí)結(jié)冰模型 147 8.2.6 訓(xùn)練數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理 147 8.2.7 界面設(shè)置 148 8.3 飛行訓(xùn)練仿真系統(tǒng)功能 149 8.3.1 著陸訓(xùn)練 149 8.3.2 訓(xùn)練結(jié)果及事故分析 150 8.3.3 結(jié)冰安全著陸訓(xùn)練 152 8.4 本章小結(jié) 155 參考文獻(xiàn) 156