直升机结构与系统-第7章

第07章仪表和电子系统《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统7.1电子仪表概述7.1.1航空仪表的分类航空仪表分为飞行仪表、发动机仪表和其他系统仪表。飞行仪表提供的数据，帮助飞行员驾驶直升机完成安全经济的飞行。位于正、副飞行员的仪表板上。飞行仪表用于测量直升机的各种运动参数。飞行仪表包括大气数据仪表、姿态系统仪表、航向仪表和指引仪表。•大气数据系统仪表有高度表、升降速度表、指示空速表、大气静温表和空气总温表等；•姿态系统仪表有地平仪、转弯仪和侧滑仪等；•航向系统仪表有磁罗盘、陀螺罗盘和陀螺磁罗盘等；•指引系统仪表有姿态指引仪、水平指引仪等。发动机仪表位于中央仪表板上，发动机仪表是指发动机工作系统中的各种参数测量仪表，如转速表、扭矩表、排气温度表、燃油压力表、滑油压力表、滑油温度表、燃油油量表、燃油流量表和滑油油量表等。《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统其他系统仪表是指在直升机的其他系统或设备中使用的测量仪表，如直升机液压系统、灭火系统的各种压力表；此外，还有起落架收放位置指示器和直升机电气设备使用的电流表、电压表等。它们通常位于驾驶舱的顶板上。7.1.2航空仪表的发展历程与布局航空仪表发展5个阶段1.机械仪表阶段仪表的初创时期，多数仪表为单个整体直读式结构，也称为直读式仪表。即传感器和指示器组装在一起的单一参数测量仪表。表内敏感元件、信号传送和指示部分均为机械结构，例如早期的空速表和高度表。这种表的最大优点是结构简单、工作可靠、成本低廉。它的缺点是灵敏度较低、指示误差较大。2.电气仪表阶段此时的仪表称为远读式仪表，如远读式磁罗盘、远读式地平仪等。•所谓“远读”是指仪表的传感器和指示器没有装在同一个表壳内，它们之间的控制关系是通过电信号的传输实现的，因相距较远，故称为远读式仪表。优点：用电气传输代替机械传动，可以提高仪表的反应速度、准确度和传输距离。将仪表的指示部分与其他部分分开，使仪表板上的仪表体积大为缩小，改变了因仪表数量增多而出现的仪表板拥挤状况。另外，仪表的敏感元件远离驾驶舱，减少了干扰，提高了敏感元件的测量精度。缺点：整套仪表结构复杂、部件增多、重量增加。《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统3.机电式伺服仪表阶段能够自动调节的小功率伺服系统仪表，即机电式伺服仪表。•伺服系统又称为随动系统。是一种利用反馈原理来保证输出量与输入量相一致的信号传递装置。对仪表信号，采用伺服系统方式来传送，信号能量得到放大，提高了仪表的指示精度和带负载能力，可以实现一个传感器带动几个指示器，有利于仪表的综合化和自动化。4.综合指示仪表阶段把功能相同或相关的仪表指示器有机地组合在一起，形成统一指示的综合仪表。例如，综合罗盘指示器、组合地平仪和各种发动机仪表的相互组合等都是一表多用的结构形式。5.电子综合显示仪表阶段电子飞行仪表的第一代产品：主要仪表的显示部分已广泛采用衍射平视仪和彩色多功能显示器，出现了EFIS（电子飞行仪表系统）和EICAS（发动机指示和机组警告系统），但是综合程度有限，仍配置有较多的机电仪表和备用仪表。电子飞行仪表的第二代产品：彩色电子显示系统有了进一步的发展，出现了高综合的电子飞行仪表系统，其特点是驾驶舱用大屏幕CRT显示器显示数据，仅配置很少的备用仪表。电子飞行仪表的第三代产品：即平板显示系统问世。仪表数据显示用液晶显示器（LCD）取代了彩色阴极射线管（CRT），它的显示亮度大且分辨率高，特别是体积小（无须电子枪，法向长度短）、重量轻、耗电量小。优点：①显示灵活多样，可以显示字符、图形、表格等，采用不同的颜色显示；②容易实现信号的综合显示，减少了仪表数量，仪表板布局简洁，便于观察；③电子式显示器的显示精度高；④采用固态器件，寿命长，可靠性高；⑤价格不断下降，性能价格比高；⑥符合机载设备数字化的发展方向。《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统总之，航空仪表的发展过程是从机械指示发展到电子显示，信号处理单元从纯机械到数字、计算机系统，仪表的数量经历了从少到多，又从多到少的发展过程。在现代屏幕显示的驾驶舱中，仍然保留了陀螺地平仪、气压式高度表、空速表等若干块指针式备用仪表，如图7—1所示。《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统在直升机上，老式的空速表是模拟式测量仪表，指针在刻度盘上连续地指示出空速值。飞行员使用模拟式测量仪表具有获得准确数值慢，获得数值变化趋势快的特点。现代航空仪表均采用数字技术，而数据以数字和模拟两种方式显示，这样，飞行员既可以较快地得到准确的数据，又可以较快地获得该数据的变化趋势，这是现代数字式仪表的特点。《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统7.1.3航空仪表显示数据的基本“T”形格式分离式仪表显示数据的基本“T”形格式该仪表板是正飞行员的飞行仪表板，从仪表板上粗黑线框出的形状可以看出，左边的马赫—空速表，中间的姿态指引仪（ADl），右边的气压式高度表，下边的水平状态指示器（HIS）或称航道罗盘构成了“T”形格式。即使小型直升机驾驶舱中的飞行参数也以上述格式显示。《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统电子式仪表显示数据的基本“T”形格式如图7—4所示，该显示器称为主飞行显示器（PFD）。从显示器上粗黑线框的形状同样可以看出，左边的空速带、中间的姿态指示球、右边的气压式高度带、下边的航向带，也都构成“T”形格式。7.2全静压系统及仪表7.2.1全压和静压大气流动形成的气压，称为动压；任何高度的大气层所具有的气压，称为静压。动压和静压的总和称为全压。概述《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统常用气压探头（1）组合气压探头前端全压孔张开连接到全压管路。静压管路连接到探头内部静压腔，该腔通过探头旁边的静压口或静压孔探测直升机外部静压。《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统静压由安装于直升机机身上的静压盘上的孔探测。两个静压孔安装于机身左右两边，并且连接到相同的静压管路。全压管路直接与全压腔相连，敏感大气全压。（2）空速管/静压口《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统交替系统空速管、组合探头或静压口可以交替使用。飞行员可以选择由哪一个空速管、静压管或静压口提供到仪表端口。当系统一部分故障时，这些系统可以给飞行员提供选择的机会。《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统加热在直升机飞行中，气压管或空速管可能会结冰，它会干扰气体的流动，当全压或静压管完全堵塞时，将导致全静压系统不能测量出正确的压力值。加热丝安装于空速管前沿末端，加热可以防止整个空速管表面结冰。气压误差空气流过直升机会在机身周围形成紊流，这会造成由全静压探头和静压口探测的静压与实际机身周围的静压存在误差。为了减小这一误差，静压口一般开在机身结构上紊流干扰较小的地方。厂家通过飞行实验确定这一位置。当校验全静压仪表时，将一起计算这些误差。7.2.2全静压系统与管路全静压系统直升机的全静压系统由全压管、静压孔以及备用静压孔组成（见图7—9）。正常情况下，全压管向左仪表板上和右仪表板上的空速表提供全压信号，而静压却采取并联供压的形式，即来自左右侧的静压并联后再同时向左/右仪表板上的所有大气数据仪表提供静压，以减小飞机姿态改变时可能出现的误差。如果使用了备用静压源选择装置，左/右仪表板上的静压都来自备用静压孔。《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统全静压管路（1）管路连接管道通过带有橡胶衬套的特殊的螺帽连接到适配器。螺帽靠衬套的摩擦力防止松脱（见图7—10）（2）识别管路的末端和中间用胶带标记着“气压仪表”。它们也可用标准颜色代码“橙色/灰色”表示，以及标准信号代码“白底黑线”表示。除此之外，也可以用系统进行识别，如带有厂家代码的全压或静压标签，这在直升机手册中有所描述（见图7—11）。《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统（4）衬套橡胶衬套只能一次性使用，任何时候断开连接处，需使用新的衬套。螺帽不要拧得过紧，因为拧得过紧容易引起气压渗漏，还可能使管道产生凹痕或变形，导致阻碍气流的流动。（5）管路排水为了排掉管路中的水分，一般在系统最低处安装排水孔，它允许在不干扰系统管路的情况下进行排水（见图7—12）。（3）安装管路需在适当的位置用“P”形夹子支撑，并与其他结构进行有条理的安装。在特殊位置上也要求有电气连接。•如果排水装置内积满水，水将会在管路中流动。如果水还没有结冰，就会在管路中前后流动。这种运动将会使水像活塞作用一样，使仪表上的气压不规则变化。总压管中有水会引起空速表指示不规则。静压管中有水会引起所有仪表读数不规则。•如果水结冰，就可能完全堵塞仪表的管路，导致在高度表上指示固定读数，在升降速度表上指示0。如果全静压管路都堵塞，空速表指示固定读数，也会出现多指或少指，这取决于哪个系统堵塞。《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统气压探头的检查（1）装机前气压探头的气密性检查①目视检查损坏、氧化和腐蚀，确保所有的孔没有堵塞；②使用气密性测试仪作为气压源和标准空速表，用橡胶管密封静压槽，连接到探头，用手指将排水孔堵住；③缓慢增压直到130kn或150mile/h；④50s后读数的下降不超过10％，13kn或15mile/h；⑤将连接到静压探头的软管夹紧密封，从排水孔将手指移开，空速表指针平缓地回到零，证明排水孔是干净的。（2）气压探头电气检查①检查完探头气密性后，需按照以下程序检查加热丝的绝缘电阻：使用500V兆欧表，将兆欧表的一个表笔连接加热丝，另一表笔连接管道探头的金属部分，接通兆欧表，最小读数为20MΩ。②断开兆欧表，然后把安培表串联到加热管路，使系统提供正常电压。③接通供电电路，注意工作电流会使探头很热，不能用手触摸。记录电流大小计算加热丝的功率。断开电源，断开供电电路，并重新连接兆欧表。④兆欧表立即工作，最小读数为20MΩ。《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统7.2.3高度表简介机械式高度表基本上是一种测量气压的无液式气压表。任一指定高度获得的气压值必须等于ICAO（注：InternationalCivilAviationOrganization缩写）标准气压下所得的高度值。ICAO标准大气表规定了气压值对应的基准高度。•这种机械式高度表的工作依赖于一种假设，假设温度变化率和空气密度与ICAO标准大气状况一致。机械式高度表就是通过测量大气压力，然后将气压值转化为高度值的。气压设置如果天气状况变化，气压也会随之变化，就可能使指示高度存在较大误差。为克服这一问题，可以给精密高度表设置一个校准的“气压设置刻度”，它以毫巴或水银英寸为单位。仪表的气压刻度设置范围为850mb~1050mb。在地面时，可通过设置旋钮调整仪表机构，使指针指示正确读数。在飞行中，可以通过给高度表提供地面、海平面或其他直升机基准来修正读数。为使这种修正有效，一般参照ICCL国际通信代码中的3种气压值。《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统高度的概念直升机的飞行高度是指直升机在空中距某一个基准面的垂直距离。测量高度的基准面不同，得出的飞行高度也不同。飞行中使用的飞行高度大致可分为以下4种，如图7—13所示。（1）绝对高度•直升机从空中到平均海平面的垂直距离，称为“绝对高度”。（2）相对高度•直升机从空中到某一既定机场场面的垂直距离，称为“相对高度”。（3）真实高度•直升机到正下方最高点水平面（如地面、水面、山顶等）的垂直距离。《直升机结构与系统》第七章仪表和电子系统（4）标准气压高度•直升机从空中到标准气压海平面（即大气压力等于760mmHg的气压面）的垂直距离，称为“标准气压高度”。标准气压高度是国际上通用的高度，直升机在飞入航线时使用的高度。其主要目的是：防止同——空域、同一航线上的直升机在同一气压面上飞行时两机发生相撞。精密高度表的结构精密高度表有一个圆柱形的密封塑料表壳连接到直升机的静压系统。因此，该表壳内存在外界静压。铍铜膜盒压力传