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第十一章机载设备§11.2机载无线电设备§11.3机载电气设备回总目录§11.1航空仪表设备11.1.1航空仪表类型§11.1航空仪表设备11.1.2驾驶导航仪表11.1.3发动机仪表11.1.4中央屏幕指示系统概述11.1.5辅助仪表概述(1)现代飞机上仪表的数目很多，大型运输机上可达上百种。随着航空技术和电子技术的发展，飞机内的仪表设备也日趋现代化，尤其是屏幕显示仪表的应用明显增加，同一屏幕上所能显示的参数越来越多，这使得驾驶舱内仪表板上的仪表个数大大减少，更加方便于驾驶员的工作。概述(2)11.1.111.1.1航空仪表的类型航空仪表按其功用划分，可分三类：驾驶导航仪表发动机仪表辅助仪表航空仪表按其工作原理分类，有：测量仪表计算仪表调节仪表11.1.211.1.2驾驶导航仪表11.1.2.1指示高度、速度的仪表11.1.2.2指示航向和飞行姿态的仪表11.1.2.3自动驾驶仪和自动飞行控制系统11.1.2.111.1.2.1指示高度、速度的仪表高度、速度、马赫数、加速度、升降速度等都是重要的飞行参数。测量这些参数，对于准确判断飞行状态和正确操纵飞机有着十分重要的意义。飞机在飞行过程中，飞行参数变化后，飞机周围的大气参数也随之而发生变化。所以，在这类仪表中有不少仪表是基于测量大气参数来指示飞行参数的。全静压管全静压管又叫空速管或皮托管，用来收集气流的全压(又称总压)和静压。全静压管为一表面十分光滑的线型管子。全静压管一般包括全压、静压和加温等部分。机翼前缘处用机身头部用全压管静压孔静压孔排水孔排水孔加热器加热器全压室静压室全压接头静压接头高度表飞行高度指的是飞机的重心与某一基准面之间的垂直距离，它是主要的飞行参数之一。高度表的功用就是测量飞机的飞行高度。常见的高度表有气压式高度表和无线电高度表，此外还有惯性式、激光测高、同位式测高等。气压式高度表(1)气压式高度表是通过测量大气压力来间接测量高度的仪表，因为在标准大气中气压与高度具有一一对应的关系。真空膜盒指针组件调节旋钮表盘气压式高度表(2)因为气压式高度表是通过测量大气压力来测量高度的，所以：无法在飞行中时刻指示出飞机的真实高度。选定的基准面不同，所测出的高度也不同。无线电高度表(1)无线电高度表是无线电导航设备中的一种，它指示的是飞机的真实高度。当飞机在低空飞行时，尤其是进近着陆时，无线电高度表是最重要的。无线电高度表由雷达收发机、收发天线、显示器等组成，是通过测量电磁波发射信号相对于地面反射信号之间的时间间隔来获得高度读数的。无线电高度表(2)升降速度表升降速度(垂直速度)指单位时间内飞行高度的变化率。升降速度用于测量飞机的升降速度，还可以辅助地平仪反映飞机是否平飞，若与时钟配合使用，还可以计算出飞机在一段时间内上升(或下降)的高度。目前最常见的是气压式升降速度表。气压式升降速度表空速表(1)飞行速度指的是沿飞机重心运动轨迹切线方向的速度，飞行速度是飞机的重要飞行参数之一。飞机的飞行速度分：空速：飞机相对于空气的运动速度地速：飞机相对于地面的运动速度通常地速矢量是空速矢量与风速矢量的矢量和。对于高速飞行的飞机，除了需要测量空速外，还需要测量马赫数（M数）。空速表(2)空速表的功用是测量并指示飞机的飞行速度。现代飞机上常用的空速表有指示空速表、真实空速表和马赫数表三种。指示空速表指示空速也称表速。指示空速表根据海平面标准大气条件下，空速与动压之间的一一对应关系，利用压力表测出动压的大小来间接得到并指示空速。真空速表真空速指的是飞机相对于空气运动的真实速度。真空速表指示的是飞机当时当地的真实空速。马赫数表马赫数是真空速与飞机所在高度的音速之比。一般飞行M数超过0.6的飞机上都装有用于测量马赫数的马赫数表。全静压系统全静压系统也就是空速管系统。它收集气流的全压和静压，并输送给需要全压和静压参数的仪表及有关设备。大气数据系统(1)大气数据系统又称大气数据计算机或高度速度中心仪。它是一种综合自动计算装置。在输入了少数几个原始参数后，经过自动计算就可以输出许多参数，但最基本的是六个，即高度、指示空速、马赫数、大气静温、大气密度和真空速，其它参数则可由此而派生。大气数据系统(2)输出的参数可以通过显示装置显示出来供驾驶员判读，也可以通过信号传感器传输给各种自动装置和系统，以提供足够的原始控制信息。大气数据系统(3)大气数据系统通常包括三大基本部分：原始参数传感器计算装置显示装置若按大气数据系统所使用的计算机来归类，其可分为模拟式和数字式大气数据系统两种类型。大气数据系统(4)静压传感器动压传感器总温传感器迎角传感器静压全压总温迎角模拟计算装置高度指示空速马赫数大气密度真空速静温输入模拟大气数据系统模拟式大气数据系统输出大气数据系统(5)大气数据系统目前已在民航大、中型飞机上得到了广泛的应用。通常，在装有大气数据系统的飞机上，同时还装有主要飞行参数的分立式应急仪表，一些大型民航客机上还装有两套大气数据系统，以增加可靠性加速度表加速度也称载荷因数表。通过测量飞机的加速度，可以了解飞机的载荷因数，通过计算还可以得出飞行速度和飞行距离等飞行参数。加速度表主要由重锤、弹簧、转轴、传送机构和显示装置等组成。11.1.2.211.1.2.2指示航向和飞行姿态的仪表指示飞机航向和飞行姿态的仪表一般都用罗盘和陀螺作为感受元件。陀螺及其特性陀螺指的是一个绕其对称轴作高速自由旋转的转子。陀螺具有两个重要特性，即：定轴性进动性陀螺定轴性陀螺的定轴性也称陀螺的稳定性，指的是当陀螺旋转时，能保持其自转轴在空间的方向不变。陀螺静止时陀螺旋转时陀螺进动性陀螺的进动性指的是当陀螺旋转时，在外力矩作用下，转子的自转轴总是力图使其沿最短的路径趋向外力矩的作用方向。指示航向的仪表航向指的是飞机重心的运动轨迹与某一基准线之间的夹角，它是主要的飞行参数之一。飞机上所用的指示航向的仪表主要有：磁罗盘陀螺半罗盘陀螺磁罗盘无线电自动定向仪航向系统……磁罗盘(1)磁罗盘是一个简单的自主式的利用磁引力特性工作的仪表，用于测量飞机的磁航向。磁罗盘的优点是构造简单，指示不需电源，在非磁矿地区上空作平直飞行时，指示稳定、准确、可靠等。但磁罗盘的指示不仅受外界磁场的影响，而且也受飞机飞行姿态和变速的影响。磁罗盘(2)磁罗盘的感受元件是水平支撑起来的磁条，磁条上固定一个0～360°的刻度环，并使磁条与0～180°(N-S)刻度线一致，同时用航向标线代表飞机纵轴。飞机的磁航向由航向标线所对准的刻度读取。陀螺半罗盘陀螺半罗盘是利用陀螺的定轴性工作的仪表，它可以测量飞机的转弯角度，经人工校正后还可以指示飞机的航向，但它不能独立地测量航向，必须与其它罗盘配合进行工作，所以称之为陀螺半罗盘，也叫陀螺方向仪。陀螺磁罗盘陀螺磁罗盘是在磁罗盘和陀螺半罗盘结合的基础上发展起来的一种性能较为良好的罗盘，它兼有二者的优点并弥补各自的不足，既能准确地指出飞行方向，又能测量飞机的转弯角度。ADF(1)无线电自动定向仪又叫无线电罗盘，简称ADF，它实际是一个装有定向天线的无线电信号接收机，所以它所指示的是相对于它所调谐到的无线电波的方向。只要飞机处于地面定向台的作用范围内，机载定向仪就可较准确地测定电台的方位，并由驾驶舱内的指示器指示出来。无线电自动定向仪一般工作于190～1570千赫的低、中频范围。ADF(2)ADF的机上设备由接收机、环形天线、垂直天线、指示器和控制盒等组成；地面配套设备是导航台(NDB)，用于专门为机载无线电罗盘发射测向信号。航向系统航向系统指的是由两个以上不同原理的罗盘所组成的测量航向的系统，也称罗盘系统。它不仅可以向飞行人员提供目视航向信号，而且还可以向其它有关设备提供航向电信号。航向系统主要由航向传感器、航向指示器、控制盒、放大器和无线电罗盘等组成。指示飞行姿态的仪表飞机上所用的指示飞行姿态的仪表主要有：转弯侧滑仪、航空地平仪等。转弯侧滑仪(1)侧滑指的是相对气流与飞机对称面不平行的飞行状态；而相对气流与飞机对称面之间的夹角称为侧滑角。转弯侧滑仪由转弯仪和侧滑仪两部分组成。转弯侧滑仪(2)回转弯仪回侧滑仪转弯仪转弯仪是一种角速度陀螺仪，它利用陀螺的进动性进行工作。以指针的偏转方向指示飞机的转弯方向，以指针的偏转角度来反映飞机转弯的快慢程度。图侧滑仪侧滑仪一般由小球、弧形玻璃管和阻尼液等组成。小球相当于单摆的摆锤，弧形玻璃管的曲率半径相当于摆长，小球能在玻璃管中自由滚动。小球偏离中央位置的距离和方向，就反映了飞机侧滑的严重程度和侧滑的方向。图航空地平仪(1)航空地平仪又称陀螺地平仪、垂直地平仪或姿态指示器，它的功用是在飞机上建立一个精确而稳定的垂直或水平基准，用来测量飞机的俯仰角和倾斜角。俯仰角指飞机纵轴与地平面之间的夹角。倾斜角指飞机对称面与通过纵轴的铅垂面之间的夹角，也就是飞机绕纵轴转动的角度。航空地平仪(2)航空地平仪利用陀螺仪的方向稳定性，以陀螺仪作为工作基础，并利用摆的方向选择性对陀螺仪进行修正，在飞机上建立一个精确而稳定的垂线基准。航空地平仪的主要组成部分有陀螺仪、修正器、随动装置和指示部分等。航空地平仪(3)航空地平仪(4)航空地平仪的指示部分由小飞机标志、人工地平线、俯仰刻度盘、倾斜刻度盘等组成。认读时，人工地平线所对准的俯仰刻度值即为飞机的相对俯仰角；小飞机翼尖所对准的倾斜刻度值即为飞机的相对倾斜角。11.1.2.311.1.2.3自动驾驶仪和自动飞行控制系统目前，在民航中、小型飞机上一般都装有自动驾驶仪，而在大型飞机上则装有自动飞行控制系统。自动驾驶仪是一种自动控制系统，它能操纵飞机使其保持在任何选定的飞行状态，当飞机发生了偏离，则能使其恢复。自动驾驶仪与机上其他自动操纵设备）所组成的综合自动化操纵系统，就称为自动飞行控制系统。自动驾驶仪(1)1)按给定的平飞姿态和航向保持飞机平直飞行；2)按给定的俯仰角或升降率操纵飞机上升或下降，有的还能将飞机自动引如平飞或自动进入预选高度；3)按给定的倾斜角或航向操纵飞机转弯;4)操纵飞机按给定的轨迹飞行；5)稳定指示空速或马赫数。自动驾驶仪的功用自动驾驶仪(2)自动驾驶仪的组成自动驾驶仪一般包括给定装置、测量装置(传感器)、放大器、舵机和回输装置等。自动驾驶仪(3)测量装置主测信号测量装置给定装置回输装置给定信号放大器舵机主控信号控制信号辅助信号飞机自动驾驶仪的基本工作过程自动驾驶仪(4)自动驾驶仪也是通过操纵舵面来控制飞机的，由于飞机有三个舵面，因而自动驾驶仪一般具有三个通道，即俯仰通道、倾斜通道和航向通道，分别控制升降舵、副翼和方向舵。自动驾驶仪(5)按所用的能源形式，可分为气动式、电动式、气动液压式和电动液压式，目前应用最广泛的是电动式和电动液压式。；按回输信号的种类，可分为位置回输式和速度回输式两种。位置回输又叫硬回输，位置回输式自动驾驶仪也叫做比例式自动驾驶仪；速度回输又叫软回输，速度回输式自动驾驶仪又称为积分式自动驾驶仪。按功用，可分为控制飞机角运动的自动驾驶仪和控制飞机轨迹的自动驾驶仪。自动驾驶仪的分类自动飞行控制系统(1)测量装置程序装置无线电接收装置算置计装指示器自动驾驶仪自动俯仰配平M数配平自动油门其它自动装置飞机飞机飞机发动机自动飞行控制系统的一般组成自动飞行控制系统(2)利用自动飞行控制系统，可以实现飞机操纵的综合自动化，从而使飞机能可靠地在起飞后直至进入着陆的飞行过程中，以既安全又经济的速度、良好的配平状态，沿着预定的航线飞行。除此之外，自动飞行控制系统还可以引导飞机自动着陆。自动飞行控制系统的功用11.1.311.1.3发动机仪表发动机仪表的功能是测量并指示发动机的工作状态。飞行中，飞行人员通过观察发动机仪表的指示，了解发动机的工作状态，并控制发动机的工作，以便完成各项飞行任务。发动机仪表温度表(1)温度表主要由温度感受部分和指示部分组成。其感受部分利用感温器感受被测对象的温度，并依据感温器的某些物理量与被测温度之间的单值函数关系，经过转换电路的转换变成易于测量的电压值，