“飞行控制系统数字化设计”是“飞机数字化工程”的重要组成部分,其目标是提出一种飞控系统数字化设计方法,以提高飞控系统设计效率、设计质量并降低设计成本。针对上述目标,本文对飞控系统数字化设计中的设计环境构建、顶层建模方法和多领域模型集成方法三项关键技术开展深入研究。论文首先阐述了飞控系统数字化设计的概念和内涵。提出了包含顶层建模、领域建模与模型封装、多领域模型集成以及跨层次模型调度的飞控系统数字化设计方法。并根据数字化设计方法,确立了包含需求分析、顶层建模、领域模型设计、领域模型封装、多领域模型集成、虚拟样机集成和虚拟样机交付七个步骤的数字化开发流程。深入研究飞控系统数字化设计顶层建模方法。为了在方案论证阶段就对飞控系统进行数字建模与仿真分析验证,提出了模块—功能—行为—结构框架下基于Sys ML Profile的飞控系统顶层建模方法。其次,在抽象出多种领域模型共性的基础上,研究了基于Sys ML“light-weight”扩展机制的原子模型和耦合模型构建方法,并对原子模型和耦合模型进行形式化定义。然后,依据建立的原子模型和耦合模型,研究了飞控系统顶层静态结构建模方法和动态行为建模方法。最后研究了通过事件流和数据信息流对顶层模型中的原子模型和耦合模型进行层次化调度的方法。顶层建模方法可以在系统方案论证消除设计中的逻辑错误,避免到设计后期才发现由于逻辑错误而造成循环设计。深入研究飞行控制系统领域层的多领域模型集成方法。首先针对飞控系统数字化设计中不同领域模型异构的特点,提出了基于元对象机制和适配器的多领域模型集成方法。其次,研究了机械结构CATIA模型与动力学ADAMS模型的集成方法、动力学ADAMS模型与控制系统SIMULINK模型的集成方法、控制系统SIMULINK模型与制导、导航RHAPSODY模型的集成方法。然后研究了由顶层模型、机械结构模型、动力学模型、控制系统模型以及制导、导航模型集成的飞控系统虚拟样机协同仿真方法。研究了飞控系统数字化设计环境。针对飞控系统特点和数字化设计的概念、内涵和目标,分析了数字化设计环境所必须具备的特征,并基于商用货架技术构建了一种四层次结构(元素模型设计层、原子模型设计层、虚拟部件设计层和虚拟样机集成层)的飞控系统数字化设计环境,为快速设计飞控系统虚拟样机奠定基础。最后,以某型微型飞行器的飞控系统设计为例,验证本文数字化设计方法的可行性。首先进行飞控系统需求分析,依据需求模型进行飞控系统顶层建模。然后基于顶层模型中各个原子模型对应的飞控系统子系统进行领域模型建模和多领域模型集成。最后集成顶层模型和多领域模型得到飞控系统虚拟样机,并从系统行为、功能和性能多方面验证飞控系统虚拟样机设计效果,进而验证飞控系统数字化设计方法的可行性。