在舰载机所有工作阶段中,引导着舰阶段的危险系数最高,最容易出现严重事故,因此舰载机着舰安全性问题是航空母舰最重要的技术问题之一。舰载机进舰着舰过程充满风险,进场飞行阶段的状态偏差容易造成舰载机撞舰事故或无法钩索而复飞,着舰末段的落点偏心偏航容易造成阻拦索断裂或舰载机因左右受力不均而侧翻,因此有效分析引导着舰过程风险和采取相应的控制策略对着舰过程的安全性有重大理论研究和实际应用意义。本文将以舰载机着舰安全性为研究目标,针对人工着舰方式和自动着舰方式,分别开展风险分析并采取有针对性的控制策略抑制风险。首先,从舰载机飞行员实际行为特性、动作特点以及行为策略出发,建立一种具有高拟人特性的飞行员着舰行为模型,以离散动作序列操控舰载机。采用分层设计的思路,将飞行员模型分解为重要信息感知模型、着舰危险度模型、关注模式切换器、期望动作计算器、操纵动作随机误差概率模型以及延迟环节等,并且引入能力指标的概念,包括信息感知能力、动作响应能力、分心能力以及动作精准度,通过能力指标不同的组合可模拟不同等级飞行员着舰水平的差异。设计了飞行员模型的着舰指挥官(Landing Signal Officer,简称:LSO)通信接口,可响应LSO指令并可与LSO辅助决策系统协同仿真。其次,建立舰载机引导着舰过程风险模型,根据舰载机引导着舰过程的不同阶段,将引导着舰过程风险划分为进场飞行风险和着舰风险并分别开展研究。设计以基线法为基础的舰载机进场飞行风险的建模方法,在大量飞行模拟器试验样本数据的基础上,确定了进场飞行风险的区域划分和包络分布,量化进场飞行风险的模型参数。同时,通过分析舰载机着舰过程轨迹特点,提出实时预测舰载机飞行轨迹和落点的方法,利用飞行员模型在飞行模拟器上获取大量的仿真样本,绘制典型舰载机轨迹线性节点包络,建立实时的着舰状态与未来的可能落点之间的非线性函数,根据节点包络集确定着舰风险模型的核心参数。充分考虑人工着舰和自动着舰过程不同的关注信息,将引导着舰过程风险分解为自动着舰风险和人工着舰风险,为两种着舰方式的控制策略奠定风险模型基础。再次,针对人工着舰方式,设计了LSO辅助决策技术抑制人工着舰风险的控制方案。制定了构建LSO指令集的原理和具体步骤,先通过指令的合理性分析确定指令的可触发边界和飞行员动作类型及幅值,然后设计量化指令边界的仿真验证方法,并针对典型指令开展详细的仿真验证工作,根据人工着舰风险确定指令的最佳触发边界,形成LSO横纵向指令集,并建立LSO辅助决策模型与飞行员着舰行为模型的协同仿真系统,针对四种典型工况,对协同仿真系统开展仿真验证工作,通过结果对比验证了利用LSO辅助决策技术抑制人工着舰风险的有效性。最后,针对自动着舰方式,设计了抑制自动着舰风险的多引导律及其切换策略。根据自动着舰风险模型以及舰尾流扰动,在模型预测控制(Model Predictive Control,简称:MPC)的基础上,分别设计时变权值MPC引导律、带有着舰风险项的MPC引导律以及抑制舰尾流扰动引导律。时变权值MPC性能指标中状态项和控制项的权值矩阵由进场飞行风险模型实时计算,在滚动优化过程中可有效抑制进场飞行风险。带有着舰风险项MPC性能指标中新增风险项由着舰风险模型实时计算,在滚动优化过程中可有效抑制着舰风险。结合正不变集和二次有界相关理论,设计了抑制舰尾流扰动的引导律,在优化过程中既能够有效抑制舰尾流扰动,又能够消除着舰状态偏差。所有引导律均采用线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequalities,简称LMIs)加以求解。并且,本文提出了以上三种着舰引导律的切换策略,使舰载机能够在不同阶段使用不同的引导律,有针对性的抑制自动着舰风险和扰动。