本文系统地研究了飞行管理系统中的性能管理和4D导航原理,推导了了飞机飞行轨迹的性能优化模型并进行了软件仿真。完成了包括性能优化计算、自动油门控制和实时系统仿真平台在内的全系统初步仿真。本仿真系统既可用于轨迹优化和推力控制技术的理论分析研究,也可以作为飞行剖面管理模块,与导航、自动驾驶和CDU等功能构成飞行管理系统的全面仿真,为进一步研究飞行管理系统奠定基础。(1)对目前民用飞机飞行管理系统常用的性能优化技术进行了理论分析,讨论了飞机的运动方程、性能指标等关键问题。使用能量状态近似法对固定距离下最小直接操作成本进行了推导,得到了爬升、巡航、下降段的优化轨迹指标和相应的控制量。利用MATLAB软件设计了最优轨迹计算程序,并根据某型飞机性能数据进行了仿真运算,生成了优化的飞行轨迹剖面。(2)根据飞机飞行对时间准确性的需求,对飞行末端区域4D导航理论进行了研究,推导了利用巡航段参数生成末端区域水平轨迹、高度剖面和速度剖面的算法,并由推导的算法综合生成4D导航指令,并根据相关算法设计程序并仿真实现。