着舰降落是舰载直升机飞行任务里必不可少的阶段,由于流场环境变差及降落平台不规则运动等因素,在该阶段的飞行事故率较高。为对着舰过程进行研究,本文主要对直升机着舰过程进行了仿真实现,建立了舰机模型和交互系统,为使着舰过程能够直观表现,进一步设计了三维仿真视景。本文首先根据叶素理论和挥舞动力学方程估算旋翼气动力,之后建立了直升机的非线性系统模型。针对直升机系统自身的强耦合、欠驱动和非线性特性,传统的单输入单输出控制设计难以满足逐渐增加的控制性能需求,本文通过设计逆系统模型对原系统反馈线性化,以实现各通道间解耦控制,又针对动态逆控制的鲁棒性不足,按照滑模变结构方法补偿设计。其次对着舰路径规划并获得完整的飞行导引律,随着直升机靠近舰船,位置控制的要求逐渐增加,导引律按照精度逐渐增强的层次设计。对远端返航的直升机利用收敛的李雅普诺夫向量场接入预设进场轨迹;对于中、近阶段的飞行制导,通过数学解算得到变化平滑的基准轨迹信息。最后针对数字飞行仿真直观性不足,不易实时观察舰机运动关系的问题。本文结合可视化视景程序Flight Gear(FG)对直升机和舰船三维模型和通信网络配置,建立了三维着舰仿真系统,并对整个着舰过程进行了可视化仿真验证。