飞行器电气系统如同人体的心血管系统,对飞行器来说至关重要。通过电缆网把各分立的分系统连接起来成为一个整体,使不同类型、不同规格的电能按一定的程序和要求在各分系统中传输,成为联系各分系统的纽带。本书首先介绍了飞行器电气系统的基础知识以及主要电气设备的组成和功能,包括电源系统、电缆网、机载总线、火工品等;从工程设计角度,介绍了飞行环境对电气系统的影响;专设章节讲述了电气系统电磁兼容性设计、接地设计、BIT设计和可靠性设计等专题。本书力图从飞行器全弹电气综合设计出发,将前沿工程实践与基础理论深度融合,回应时代对复合型飞行器电气人才的需求。
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1997年9月-2001年7月,西北工业大学,航天学院,学生探测制导与控制,学士
2001年9月-2004年4月,西北工业大学,航天学院,探测制导与控制,工学硕士
2003年9月-2010年7月,西北工业大学,航天学院,探测制导与控制,工学博士2004年4月,毕业留西北工业大学任教,入职航天学院,现为副教授、博士生导师飞行器测试与仿真技术发表论文46篇,其中SCI检索8篇,EI检索14篇,其他核心期刊检索17篇。
[1]Minzhou Dong, Xinkai Xu and Feng Xie. Constrained Integrated Guidance and Control Scheme for Strap-Down Hypersonic Flight Vehicles with Partial Measurement and Unmatched Uncertainties, Aerospace, 2022-12, WOS:000899852700001. (SCI,2.6,Q2)
第1章 概 论 157
1.1 飞行器概述 157
1.1.1 航空器 157
1.1.2 航天器 161
1.1.3 火箭和导弹 162
1.2 飞行器组成 164
1.2.1 飞行器结构 164
1.2.2 飞行控制系统 165
1.2.3 动力系统 166
1.2.4 有效载荷 168
1.2.5 电气系统 169
1.3 电气系统的作用 170
1.4 电气系统的组成 170
1.5 电气系统总体设计的基本原则 173
1.6 电气系统的设计步骤 174
1.7 电气系统的发展趋势 175
第2章 飞行环境及对电气系统的影响 25
2.1 环境条件 25
2.2 飞行环境分类 25
2.3 自然环境的影响 27
2.3.1 温度(高、低温)影响 27
2.3.2 湿度的影响 28
2.3.3 盐雾的影响 28
2.3.4 霉菌的影响 29
2.4 力学环境的影响 29
2.5 电磁环境的影响 30
2.6 环境适应性 32
2.7 环境试验标准研究 33
2.7.1 国外环境试验标准 34
2.7.2 我国环境试验标准 35
第3章 飞行器电源系统设计 40
3.1 电源系统的组成 40
3.2 主电源 41
3.3 电池 42
3.3.1 电池的分类 42
3.3.2 电池发展过程 44
3.3.3 电池组成及工作原理 44
3.3.4 化学电池发展过程 45
3.3.5 化学电池主要性能参数 50
3.3.6 热电池 53
3.3.7 太阳能电池 57
3.4 发电机 59
3.4.1 发电机工作原理 59
3.4.2 发电机的发展过程 60
3.4.3 发电机在导弹上的应用 61
3.5 主电源选取原则 62
3.5.1 导弹电源系统的特点 62
3.5.2 无人机电源系统的特点 62
3.5.3 主电源选择的基本原则 62
3.5.4 主电源的选择 63
3.6 主电源技术指标论证 63
3.7 二次电源 66
3.7.1 二次电源供电模式 67
3.7.2 二次电源设计 67
3.8 供配电系统的设计 73
3.8.1 功用和要求 73
3.8.2 供配电系统的主要元件 73
3.8.3 配电方式 73
3.8.4 输电方式 75
3.8.5 供电控制 76
3.8.6 供电保护元件 78
3.9 电源测试技术 81
3.9.1 电源功能测试 81
3.9.2 热电池测试 81
3.10 导弹电源系统发展趋势 83
第4章 电缆网设计 84
4.1 电缆网概述 84
4.2 电缆网设计基本思路 86
4.3 电缆网的基本技术要求 87
4.4 电缆网的基本形式 87
4.4.1 辐射式电缆网 88
4.4.2 电缆网元件选择 88
4.5 电连接器 96
4.5.1 电连接器结构 97
4.5.2 电连接器的接合方式 97
4.5.3 连接器的端接方式 99
4.5.4 专用插头座 100
4.5.5 电连接器一般要求 102
4.6 接口关系的设计 102
4.6.1 电缆网结构设计 103
4.6.2 电缆安装与敷设 106
4.7 电缆故障及检测方法 106
4.7.1 常见故障类型 106
4.7.2 测试原理 107
4.7.3 电缆故障粗测方法 107
第5章 飞行器机载总线技术 111
5.1 总线概述 111
5.2 总线通讯过程 112
5.3 总线的分类 113
5.3.1 内部总线 113
5.3.2 系统总线 116
5.3.3 外部总线 118
5.4 串行通信和并行通信 119
5.5 同步通信和异步通信 120
5.6 机载总线发展历程 121
5.7 弹载总线发展历程 123
5.8 常用总线 123
5.8.1 ARINC429 124
5.8.2 MIL-STD-1553B 126
5.8.3 FC总线 132
5.8.4 AFDX 134
5.8.5 CAN 135
5.8.6 RS232、RS422和RS485总线 141
5.9 总线网络发展趋势 145
第6章 火工品及点火回路设计 148
6.1 火工品概述 148
6.1.1 定义 148
6.1.2 功能 148
6.1.3 分类 149
6.2 设计要求 152
6.3 电性能分析 153
6.3.1 触发电压与电流 154
6.3.2 静电敏感度 154
6.3.3 电磁兼容性 154
6.3.4 电阻特性 154
6.3.5 时间响应特性 155
6.4 电性能测试方法 155
6.5 敏感与顿感火工品 156
6.5.1 敏感火工品 156
6.5.2 钝感火工品 157
6.6 火工品点火电路的基本要求 157
6.7 点火回路的基本组成 158
6.8 点火回路的工作过程 159
6.9 点火回路的设计要点 159
6.10 点火回路设计实例 160
6.10.1 简单点火回路实例 160
6.10.2 带保护火工品点火回路实例 166
6.11 火工品点火电路的安全技术 168
6.11.1 保护插头 168
6.11.2 供电正负母线分组控制 169
6.11.3 点火控制 169
6.11.4 供电负母线控制信号锁定 169
6.11.5 故障隔离电路 169
6.11.6 点火回路电磁兼容性设计 171
第7章 电气系统电磁兼容性设计 173
7.1 电磁兼容性的概念 173
7.2 电磁兼容技术的发展 174
7.3 飞行器与电磁环境 175
7.3.1 飞行器的电磁环境 175
7.3.2 电磁环境对飞行器的影响 175
7.3.3 电磁兼容的重要性 176
7.4 飞行器的电磁兼容设计 177
7.4.1 供电系统电磁兼容性设计 177
7.4.2 信号的电磁兼容性处理 178
7.4.3 人体静电的预防和消除 182
7.4.4 电缆网电磁兼容性设计 182
7.4.5 电磁屏蔽技术 185
7.4.6 电气系统电磁兼容性的设计 187
第8章 电气系统接地技术 195
8.1 接地的概念 195
8.2 接地与搭接技术 197
8.3 接地的作用 198
8.4 接地线的种类 199
8.5 接地方式分类 200
8.6 户外临时制作接地线的方法 202
第9章 飞行器电气系统内建测试(BIT)技术 204
9.1 BIT技术定义与分类 204
9.2 BIT测试过程 205
9.2.1 检测故障机理及方法 205
9.2.2 故障隔离机理及方法 209
9.3 BIT设计的一般过程 210
9.4 BIT设计指标权衡 211
9.5 BIT迭代优化策略 212
9.6 BIT技术与ATE的关系 214
9.7 BIT技术发展趋势 214
第10章 电气系统可靠性设计 217
10.1 可靠性概述 217
10.1.1 可靠性的概念 217
10.1.2 电气系统可靠性的重要意义 218
10.1.3 设计是保证可靠性的关键 218
10.1.4 可靠性指标的确定 219
10.2 可靠性预计 219
10.2.1 可靠性预计的前提 220
10.2.2 可靠性预计步骤 220
10.2.3 可靠性预计方法及选取 221
10.3 可靠性分配 223
10.3.1 可靠性分配的基本原则 224
10.3.2 可靠性分配方法 225
10.4 可靠性试验 228
10.4.1 可靠性试验的目的 228
10.4.2 可靠性试验内容 229
10.4.3 可靠性试验类型 229
10.4.4 可靠性试验流程 230
10.4.5 可靠性试验抽样方案 230
10.4.6 可靠性设计方法 230
10.4.7 元器件的选择和控制 231
10.4.8 降额设计 231
10.5 可靠电路设计 232
10.5.1 冗余设计 232
10.5.2 环境设计 232
10.5.3 减小可靠性退化设计 233