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第一章 大气扰动与飞行1

1.1 大气扰动与飞行安全1

1.2 大气扰动对飞行的影响3

1.3 大气扰动与飞行研究的发展和现状7

第二章 大气扰动现象及其模型化描述11

2.1 概念和定义11

主要符号表13

2.2 低空风切变现象及其类型14

2.2.1 锋面风切变14

2.2.2 与地面强风有关的风切变17

2.2.3 与对流风暴有关的风切变18

2.3 微下冲气流风切变强度和时空尺度24

2.4 风切变的工程化模型27

2.4.1 微下冲气流风切变的线性化模型27

2.4.2 微下冲气流的简化流体动力学模型31

2.4.3 地面边界层风切变的对数模型36

2.4.4 地面边界层风切变的指数模型38

2.4.5 矢量切变的描述39

2.4.6 地面边界层急流模型41

2.4.7 锋面流动风切变模型43

2.4.8 离散突风46

2.5 大气紊流现象及一些统计结果48

2.5.1 大气紊流现象48

2.5.2 大气紊流场的一些统计结果50

2.6 平稳随机过程的数学描述53

2.6.1 单变量随机过程的相关和频谱53

2.6.2 多变量随机过程的特性56

2.7 大气紊流的频谱特性58

2.7.1 关于大气紊流的基本假设58

2.7.2 紊流场的相关函数59

2.7.3 紊流场的频谱函数62

2.8.1 Dryden模型63

2.8 大气紊流模型63

2.8.2 Von Karman模型65

2.8.3 Drydne模型和Von Karman模型的比较66

2.8.4 紊流梯度频谱和交叉频谱67

2.8.5 紊流模型在飞机响应问题中的应用70

第三章 变化风场中飞行器的运动方程73

3.1 坐标系和运动变量的定义73

3.1.1 坐标系73

3.1.2 各坐标系之间的关系74

3.1.3 补充关系76

3.2 飞行器的质心运动方程77

3.2.1 一般形式77

3.2.2 在大地坐标系中的质心运动方程78

3.2.3 在机体坐标系中的质心运动方程78

3.2.5 航迹坐标系中质心运动方程的简化79

3.2.4 在航迹坐标系中的质心运动方程79

3.2.6 在气流坐标系中的质心运动方程81

3.3 飞行器的转动方程81

3.4 风速和风梯度的空气动力效应82

3.5 飞行器运动方程的线性化84

3.5.1 运动方程线性化的目的和条件84

3.5.2 质心运动方程的线性化85

3.5.3 转动方程的线性化86

3.5.4 纵向运动方程组87

3.5.5 横侧运动方程组88

3.5.6 动力学导数的表示法89

第四章 飞机对大气紊流的响应91

4.1 线性系统的传递函数矩阵91

4.1.1 状态方程和输出方程91

4.1.2 开环传递函数91

4.1.3 闭环传递函数93

4.2 输出(响应)的频谱和方差的计算94

4.2.1 输出(响应)频谱的计算94

4.2.2 输出(响应)方差的计算95

4.3 飞机运动的输出矢量和输出方程96

4.4 飞机对大气紊流的响应--算例98

4.4.1 纵向运动中飞机的响应99

4.4.2 横侧运动中飞机的响应102

4.5 等效确定性输入方法103

第五章 低空风切变对飞机运动特性的影响107

5.1 引言107

5.2 变化风场中的速度矢量几何108

5.3 风和风切变的描述110

5.4 变化风场中的飞机运动方程112

5.5 变化风对过载的影响113

5.6 常值风场中的飞行性能114

5.7 变化风场中的飞行性能116

5.7.1 水平风加速度对飞行性能的影响119

5.7.2 铅垂风加速度对飞行性能的影响121

5.7.3 水平风加速度和铅垂风加速度的综合影响126

5.8 微下冲气流对起飞爬升性能的影响127

5.8.1 微下冲气流一维分量的飞行性能边界128

5.8.2 二维微下冲气流的飞行性能边界137

5.9 飞机在变化风场中等空速飞行时的需用推力143

5.10 飞机在变化风场中飞行时的能量特性145

5.11 风切变危险性尺度150

5.12 风切变飞行指引系统的飞行力学基础152

5.12.1 在风切变中手动操纵飞行的困难152

5.12.2 风切变飞行指引系统原理153

5.13 风切变对飞机动态特性的影响156

5.13.1 飞机对风切变响应的一般研究方法156

5.13.2 飞机对风切变响应的简化分析研究157

5.14.1 从风切变事故中吸取的教训161

5.14 从风切变事故中吸取的教训和飞行机组操作模式161

5.14.2 飞行机组的操作模式162

5.14.3 机组对风切变的预防措施163

5.14.4 遵守标准操作程序164

5.14.5 风切变改出技术164

第六章 大气扰动的仿真和测量166

6.1 大气紊流的数值仿真166

6.1.1 概述166

6.1.2 白色噪音信号的生成166

6.1.3 Dryden模型大气紊流的相关函数167

6.1.4 成形滤波器参数的确定169

6.1.5 大气紊流信号序列的生成171

6.1.6 方法的检验和改进172

6.1.7 大气紊流二维场的数值仿真173

6.2.1 概述174

6.2 大气扰动中飞行的数值仿真174

6.2.2 在大气紊流中飞机飞行的数值仿真175

6.2.3 在确定风场中飞机飞行的数值仿真177

6.3 机载风速测量原理182

6.3.1 在位式机载风速测量原理182

6.3.2 测量传感器安装位置影响的修正183

6.3.3 输入误差对风速测量误差的影响184

6.4 机载低空风切变探测告警回避一体化技术简介185

附录188

附录一 飞行训练模拟机使用的风切变模型188

附录二 二维微下冲气流的24个涡对叠加模型193

附录三 模态集结法及其在飞行力学中的应用194

附录四 计算(sI-A)逆阵的子程序197

附录五 生成和检验一维紊流速度序列的程序198

参考文献200