直升机飞行控制（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

内容简介

　　《直升机飞行控制（第2版）》从直升机飞行控制的专业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与控制技术。主要内容包括直升机飞行动力学基本特性、直升机的增稳与控制增稳、电传操纵方式下的显模型跟踪自适应控制、自动飞行控制结构模态、直升机的现代飞行控制技术、直升机轨迹生成与制导以及直升机光传操纵系统。
　　《直升机飞行控制（第2版）》内容力求突出物理实质，面向工程实际，并力图与固定翼飞机的飞行控制相对照与衔接，以便于理解与自学。
　　《直升机飞行控制（第2版）》可作为飞行控制相关学科专业的本科生或研究生选用教材，也可供从事直升机飞行控制的技术人员参考。

作者简介

　　杨一栋，1936年11月出生于浙江省绍兴市。1961年毕业于南京航空学院，从事飞行控制的教学与研究工作，1990年任教授，1993年任“导航、制导与控制”学科博士生导师，享受国务院政府特殊津贴。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《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）、《舰载机进场着舰规范评估》、《空间飞行器再入返航制导与控制》、《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》。

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
第2章 直升机飞行动力学
2.1 坐标系及运动参量
2.1.1 坐标系
2.1.2 作用于直升机上的气动力
2.2 直升机的平衡动力学
2.2.1 直升机的平衡方程
2.2.2 直升机悬停时的平衡
2.2.3 直升机平飞时的平衡
2.3 直升机的稳定性与操纵性
2.3.1 直升机的纵向静稳定性
2.3.2 直升机的航向静稳定性
2.3.3 直升机的横滚静稳定性
2.3.4 直升机的阻尼特性
2.3.5 直升机的操纵性
2.4 直升机运动方程
2.4.1 全量运动方程.
2.4.2 小扰动线性化方程
2.4.3 自然直升机性能分析
2.5 小型无人直升机动力学建模及物理特性分析
2.5.1 直升机增稳动力学结构
2.5.2 数学模型的建立
2.5.3 增稳动力学的状态空间模型
2.5.4 小型直升机增稳动力学的结构
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
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G、的增益阵艘的选取
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
……
第5章 直升机自动飞行控制系统
第6章 直升机现代飞行控制技术
第7章 直升机轨迹生成与制导
第8章 直升机光穿飞行控制系统
参考文献

精彩书摘

　　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
　　直升机在飞行过程中的平衡是驾驶员通过操纵机构使作用于直升机的诸力以及绕重心的诸力矩之和为零，保持某个定常飞行状态，称此时直升机处于平衡状态。
　　稳定性是指在飞行中原来处于平衡状态的直升机，若偶然受到干扰（如突风）破坏了力及力矩的平衡，使直升机偏离原来状态，当干扰消失后，直升机能自动恢复到原来的平衡状态，则认为它是稳定的；反之，若越来越偏离原来的状态，则认为是不稳定的。若停留在干扰消失时的偏离状态上，则称中性稳定。
　　静稳定性指直升机受到扰动后是否自动产生恢复力和恢复力矩。动稳定性指的是直升机受到扰动后的全过程，即动态性能，它往往以物体恢复到它原来位置所需的时间来度量。
　　直升机的操纵是指直升机原来处于平衡状态，当驾驶员操纵后，直升机的飞行状态发生了改变，建立了新的平衡状态。操纵性指按驾驶员的意图对直升机施加力和力矩后完成机动飞行的能力。直升机的操纵性一般用操纵灵敏度、操纵响应、操纵功效等来表示。
　　直升机的平衡及操纵，主要是通过保持（对平衡而言）或改变（对于操纵而言）旋翼的空气动力合力的大小和方向以及尾桨的空气动力的大小来实现的。直升机之所以能在空中作各种复杂的运动，关键在于驾驶员可以利用操纵机构来任意调节旋翼空气动力合力F，即调节合力F的大小和方向。
　　在直升机上，旋翼产生的气动合力，可按坐标轴系分解为旋翼拉力、侧向力和纵向力。垂直飞行或悬停状态下，旋翼气动力大致与地面垂直。显然，改变旋翼气动合力F的大小，便产生上下运动，即引起直升机的升、降和悬停；如果使旋翼气动合力F的左右倾斜，即改变旋翼的侧向力，直升机便产生滚转运动及侧向偏移；如果使旋翼气动合力F前后倾斜，即改变旋翼的纵向力，直升机便产生俯仰运动，以改变直升机的前飞速度。
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前言/序言

经典力学基础：从牛顿定律到拉格朗日-哈密顿体系 作者： 詹姆斯·R·墨菲（James R. Murphy） 译者： 王晓明，李芳 出版社： 科学技术出版社 版次： 第四版 ISBN： 978-7-5045-1234-5 --- 简介： 《经典力学基础：从牛顿定律到拉格朗日-哈密顿体系》（Fourth Edition）是一本全面、深入且极具启发性的经典力学教材，旨在为物理学、工程学、天文学以及相关交叉学科的本科生和研究生提供坚实的理论基础和扎实的数学工具。本书不仅系统地涵盖了伽利略与牛顿力学的核心概念，更着重于引导读者跨越到更抽象、更具普适性的分析力学框架——拉格朗日和哈密顿力学。 本版在继承前三版严谨性与清晰度的基础上，进行了大量的修订和增补，尤其强化了对现代物理学前沿问题的数学铺垫，确保内容与当前学术研究的深度和广度保持同步。 第一部分：牛顿力学的新视角（The Newtonian Framework Re-examined） 本书伊始，并未将牛顿定律视为理所当然的公理，而是将其置于相对论的萌芽背景下进行审视。 第一章：运动学的几何基础 本章详细阐述了运动的描述，从笛卡尔坐标系过渡到柱坐标系、球坐标系等曲线坐标系。重点在于速度和加速度的张量表示，引入了欧拉角在描述刚体运动中的应用，并深入讨论了惯性系与非惯性系之间的关系。通过对科里奥利力、离心力和陀螺效应的细致剖析，为理解复杂的旋转系统打下基础。 第二章：三大定律的严格表述 牛顿第一定律（惯性原理）被提升到更基本的地位，与相对性原理初步挂钩。第二定律（$mathbf{F} = mmathbf{a}$）在微分形式上得到严格的推导，强调了动量守恒的内在联系。第三定律在涉及接触力和场力时，探讨了其局限性，并介绍了广义的动量守恒定律。本章引入了约束力的分类——光滑约束、完美约束和非完整约束的概念，为后续的变分原理做铺垫。 第三章：守恒定律与积分 本章的核心是能量、动量和角动量守恒的数学表述。详细讨论了保守力场、势能的概念，并引入了勒让德变换的初步思想，以更简洁的方式描述能量。角动量部分深入探讨了二维和三维运动中的守恒性质，特别是对于中心力问题的精确求解方法，如开普勒问题的现代解法。 第四章：刚体动力学（Rigid Body Dynamics） 刚体被视为一个无限多的质点系统，系统性地推导了刚体的平移和转动方程。张量分析是本章的关键，详细介绍了惯性张量的构造、主轴的确定以及欧拉角在描述刚体瞬时运动中的作用。针对陀螺仪的进动和章动问题，提供了精确的数学模型和近似解法。 第二部分：从变分原理到分析力学（From Variational Principles to Analytical Mechanics） 这是本书的灵魂所在，旨在引导读者从基于力的牛顿力学转向基于能量和泛函的分析力学。 第五章：变分原理与德阿朗贝尔原理 本章是进入分析力学的桥梁。首先介绍了泛函、泛函导数（欧拉-拉格朗日方程）的数学工具。随后，详细阐述了德阿朗贝尔原理（D'Alembert's Principle）作为一种普遍的虚拟功原理，如何将动力学问题转化为静力学问题。这一原理被证明是导出拉格朗日方程的基础。 第六章：拉格朗日力学（Lagrangian Mechanics） 拉格朗日力学作为描述系统的强大工具被引入。本章系统定义了拉格朗日量 $L = T - V$，并严格推导了欧拉-拉格朗日方程在各种坐标系下的形式。内容涵盖了保守系统、非保守力（如耗散力）的处理，以及利用循环坐标（或称广义动量守恒量）简化方程的方法。通过具体的例子，如耦合的简谐振子、单摆和转子，展示了拉格朗日方法在处理复杂约束下的优越性。 第七章：约束与广义坐标 本章深入探讨了约束的数学描述。区分了完整约束、非完整约束和色诺依尔方程（Chetaev's equations）在处理某些特定约束时的应用。特别关注了穆斯开利什维利（Mukai’s）方法，用于在存在非完整约束时构造广义速度和拉格朗日量。 第八章：微扰理论与振动分析 在拉格朗日框架下，本章处理了非线性系统的近似解法。详细介绍了简正坐标的寻找，以及对线性振动系统的求解。随后引入了微扰理论（Perturbation Theory），包括定态微扰和含时微扰，用于处理弱非线性或外部驱动力作用下的系统。 第三部分：哈密顿体系与现代物理的衔接（Hamiltonian Mechanics and Connections to Modern Physics） 本书的后半部分聚焦于分析力学的最高形式——哈密顿力学，及其与量子力学和动力系统的深刻联系。 第九章：哈密顿力学（Hamiltonian Mechanics） 本章通过勒让德变换，从拉格朗日量 $L(q, dot{q}, t)$ 严格推导出哈密顿量 $H(q, p, t)$，其中 $p$ 是广义动量。详细推导了哈密顿正则方程，并强调了相空间（Phase Space）的概念。本章也涵盖了泊松括号（Poisson Brackets）的定义及其性质，将其作为衡量守恒量和时间演化的核心工具。 第十章：正则变换与辛几何 正则变换是哈密顿力学中的核心技巧。本章系统介绍了生成函数（Generating Functions）及其四种类型，用于寻找使得哈密顿量简化的坐标变换。深入探讨了辛结构（Symplectic Structure）在保持正则方程形式不变性中的作用，为高等几何物理打下基础。 第十一章：正则微扰与保守系统的稳定性 利用哈密顿框架，本章处理了更复杂的微扰问题，特别是哈密顿系统的微扰。详细讨论了KAM 定理的定性思想，即保守系统中“可积性”与“混沌”的边界。内容包括如何通过泊松括号分析守恒量，并评估系统在微小扰动下的长期稳定性。 第十二章：从经典到量子——路径积分的初探 本书的收官部分将经典力学与量子力学进行连接。引入了哈密顿-雅可比方程（Hamilton-Jacobi Equation），并展示了其与薛定谔方程在特定极限下的关系。最后，对费曼的路径积分表述进行了概念性的介绍，展示了从经典作用量到量子概率幅的深刻过渡，使得读者对整个物理学的宏伟蓝图有更清晰的认识。 --- 本书特色： 1. 数学工具的系统性培养： 贯穿始终地使用了张量分析、变分法和微分几何的基本工具，而非仅仅停留在代数方程的求解上。 2. 层次分明的结构： 从宏观的牛顿概念出发，逐步深入到微观的分析原理，逻辑过渡自然流畅。 3. 丰富的习题集： 每章末尾均配有难度分层的练习题，从概念验证到需要创新性数学技巧的难题，覆盖面广，是自学和课堂教学的理想材料。 4. 现代物理的桥梁： 明确将经典力学定位为理解狭义相对论、量子场论和经典混沌理论的必要阶梯。 本书适合作为物理系、航空航天工程系、应用数学系高年级本科生及研究生的标准教材，同时也是科研人员回顾和深化理论基础的优秀参考书。