内容简介

本书为飞行器控制系统基本知识和基本原理简介的通俗教材。书中着重叙述了飞行

器的分类和特点，飞行控制与制导系统的基本原理和组成，飞行器姿态系统仪表及惯性导

航系统，大气数据仪表及综合显示系统，飞行控制系统的执行机构以及飞行器的供电系

统。

本书内容丰富、新颖，概念清楚，叙述条理，浅显易懂，文图并茂；具有较强的知识性和

趣味性，是学习飞行器控制系统入门知识的一本好书。

本书对象为大学低年级学生，也可作为从事飞行器技术的工程技术人员、生产管理干

部以及有关青年技术人员学习参考。

目录

第一章 绪 论

1.1 航空航天事业发展概况

一 航空发展简况

二 航天发展概况

三 我国的航空航天事业概况

1.2 飞行器的基本分类和特点

一 航空器

二 航天器

三 火箭和导弹

1.3 飞行器控制系统的基本功能和组成

一 简述

二 飞行器控制系统的基本功能和成

1.4 飞行器控制系统的过去和未来

思考题

第二章 飞行器的飞行控制与制导系统

2.1 飞机飞行控制系统

一 被控对象——飞机的运动特性

二 飞机姿态控制系统

三 飞机飞行轨迹控制系统

四 飞机的下滑着陆控制系统

五 飞机的导航系统

六 直升机的飞行控制系统

七 飞行控制技术的新发展

2.2 导弹制导系统

一 导弹制导系统的功能及组成

二 弹道导弹的制导系统

三 地空导弹制导系统

四 巡航导弹制导系统

2.3 航天器控制系统

一 人造地球卫星控制系统

二 空间探测器的星际航行中的导航和控制

三 航天飞机的飞行控制

思考题

第三章 飞行器姿态系统仪表及惯性导航

系统

3.1 陀螺仪及其特性

一 三自由度陀螺仪的基本特性

二 陀螺仪的分类

3.2 飞行器姿态角的测量装置

一 垂直陀螺仪

二 航向陀螺仪

3.3 飞行器角速度的测量

一 角速度陀螺仪的基本组成

二 角速度陀螺的测量原理

三 角速度陀螺仪在飞行器上的安装

3.4 其它惯性测量元件

一 侧滑测量仪

二 加速度计

3.5 飞机航向系统仪表

一 航向和航线

二 仪表罗盘简介

三 航向系统

3.6 惯性导航系统

一 简述

二 平台式惯性导航系统

三 捷联式惯导系统

思考题

第四章 大气数据仪表及综合显示系统

4.1 有关大气的基本知识

一 大气层

二 大气的密度、温度和压力

三 大气的密度、温度、压力与高度的关系

四 国际标准大气与大气的物理性质

4.2 气压高度表

一 飞行高度的定义

二 气压高度表的基本工作原理

三 气压式高度表的使用

4.3 升降速度表

一 升降速度表的基本工作原理

二 升降速度表的结构

4.4 空速表

一 空速与动压、静压和气温的关系

二 测量指示空速的原理

三 测量真空速的原理

4.5 马赫数表

4.6 攻角传感器

4.7 大气数据系统

4.8 电子综合显示系统

4.9 飞机驾驶舱的大变革

思考题

第五章 飞行控制系统的执行机构

5.1 电动舵机

一 航空电动舵机

二 几种典型导弹用电动舵机

5.2 气压式舵要

一 冷气式舵机

二 燃气式舵机

5.3 液压式舵机

一 液压舵机的结构组成

二 液压舵机的应用

思考题

第六章 飞行器电气系统

6.1 概述

6.2 电源系统

一 飞机电源系统

二 飞机发电机

三 航空蓄电池

四 二次电源

五 火箭电源系统

六 航天器电源系统

6.3 飞行器配电系统

6.4 关于全电飞机的概念

思考题

参考文献

静止卫星的定点捕获，就是通过一系列的轨道精确微调，使卫星恰好在预定地理经度的赤

道上空停止漂移。这一微调过程是通过卫星携带的小发动机的控制，逐步修正卫星的轨道，使

其逼近静止轨道，卫星停止漂移。该过程称为轨道控制，一般在轨道的拱点（近地点或远地点）

进行。轨道调整的过程很长，一般要几天或更长的时间才能完成。轨道控制由航天测控中心按

计划进行：调整卫星的姿态和转速，使其满足控制要求；精确测定轨道参数以确定调整量的大

小；最后在卫星到达定点位置之前，再作一次微小的轨道调整，使卫星停止漂移、准确定点。

（3）静止卫星的位置保持：卫星定点在某一经度位置上空后，由于地球形态，重力不均

匀，日、月引力等引起的轨道摄动，将会使卫星轨道发生变化，卫星逐渐漂离定点位置。结果使

得应用卫星对地球的覆盖范围发生变化，而且还会占据其他静止卫星的位置或发生互相干扰。

因此，必须在一定的时间内对卫星进行一次位置保持控制。位置保持控制的时间间隔视位置精

度要求而定，一般每1～3月进行一次。

2.卫星姿态控制系统

卫星的姿态控制包括姿态稳定和姿态机动两个方面。姿态稳定是指保持卫星已有的姿态

不受外界影响。姿态机动则是卫星从一种姿态改变到另一种姿态的过程。实现上述功能的装

置或系统称为卫星姿态控制系统。

卫星在轨道上运行时，为了完成它所承担的任务，必须具有一定的姿态。对地观测卫星的

照相机或遥感器要对准地面；通信卫星、广播卫星的天线对准地球上的服务区；卫星的太阳能

电池对准太阳等，都要求卫星保持所要求的姿态。实现卫星姿态控制通常有两种方法，即被动

姿态控制和主动姿态控制。控制精度的要求随卫星的任务而异，如通信、广播卫星要求天线指

向精度约为波束宽度的十分之一度。对地观测卫星需要分辨和识别目标并定位，要求有较高的

姿态准确度（十分之几度）和姿态稳定度（几角秒/每秒）。

（1）被动姿态控制：利用航天器本身的动力特性和环境力矩来实现姿态稳定的方法，称

为被动姿态控制。例如卫星的自旋稳定、重力梯度稳定、太阳辐射压力稳定等。自旋稳定所依

据的基本原理是，自旋物体在无外力矩作用时其动量矩在空间守恒（即动量矩大小和方向保持

不变）。快速旋转的卫星在外力矩作用下仍然能够在短期内维持姿态稳定，但自旋轴方向逐渐

漂移。被动姿态控制系统的主要优点是几乎不消耗能量，结构简单，适合长期使用，但控制精度

较低。现代卫星在过渡轨道上的姿态控制，还多用这种方法。

（2）主动姿态控制：依据姿态误差形成控制指令，产生控制力矩来实现姿态的控制。主动

姿态控制系统由姿态敏感器、控制器和执行机构（或力矩器）组成，其原理结构如图2.3－2所

示。

姿态敏感器是卫星姿态控制系统测量部件。它感受卫星的姿态变化，送出与姿态变化参量

成比例的电量信号。常用的姿态敏感器有光学敏感器，如地球敏感器、太阳敏感器、恒量敏感器

和月球敏感器等；惯性敏感器，如陀螺仪和惯性平台；射频敏感器和磁敏感（磁强计）等。

控制器是利用姿态信息形成控制指令的电子装置。它可以是简单的综合逻辑电路，也可以

是复杂的信息处理变换装置，或控制计算机。

执行机构是姿态控制系统的重要组成部件，其功用是产生控制力矩，实现对姿态的稳定和

机动。卫星中常用的执行机构有喷气执行机构、磁力矩器和飞轮。喷气执行机构，简称推进器，

它利用排出的高速气体或离子流，相对于航天器（卫星）产生的反作用力形成控制力矩。因此，

喷气执行机构又称质量排出式执行机构。磁力矩器是利用电磁线圈产生的电磁力矩实现对航

天器的姿态控制。飞轮是航天器应用较广的一种执行机构。它是一种由电机驱动高速旋转的

飞轮，根据角动量守恒的原理，依靠飞轮和航天器之间的角动量交换来实现卫星的姿态控制。

因此，它又称动量交换式执行机构。

卫星相对于本体轴具有三个自由度。对卫星在空间的运动实施姿态的稳定和机动，必须采。

用三轴姿态控制系统。三轴姿态控制系统通常都采用主动姿态控制的方法。三轴姿态控制适

用于在各种轨道上运行的、具有各种指向要求的、载人或不载人的航天器，也适用航天器的返

回、交会、对接和变轨等控制过程。

3.卫星轨道控制

前述已知，卫星的运行轨道即是其质心的运动轨迹。要想控制卫星的轨道，必须对卫星的

质心施以外力作用，才能改变卫星的轨道。卫星轨道控制包括轨道机动和轨道保持两方面。完

成上述控制任务的控制系统称为卫星轨道控制系统，通常又分为非自主式和自主式两类卫星

轨道控制系统。

变轨和轨道机动控制的作用是，在某一点或某一区间改变卫星的速度向量，使其从一个飞

行轨道转移到另一个飞行轨道上。变轨前后的两个轨道可以在同一平面内，也可不在同一个平

面内。这种控制常用的初始轨道调整，地球同步卫星的轨道转移、地球静止卫星的定点和站址

变化等。

轨道保持的功能是，通过轨道控制系统保持卫星轨道的一个或几个要素保持不变。人造地

球卫星的轨道保持主要有下列几种形式：地球静止卫星的位置保持、对地观测卫星的轨道保

持、具有轨道扰动补偿器的自主轨道保持和相对于其它卫星的位置保持等。静止卫星位置保持

的作用在于使卫星相对于地球的位置保持不变。这就要求轨道周期与地球自转周期相等，偏心

率和倾角都接近于零。通信、广播卫星和中继卫星都要求有较高的位置保持精度，使相邻卫星

发射和接收电波不产生相互干扰，同时也便于地面接收站天线的跟踪。

卫星轨道控制系统的结构组成形式和工作原理与卫星的导航方式有关。