第六章 飞机机载设备

第六章飞机机载设备分类：航空仪表设备机载无线电设备机载电气设备6.1航空仪表设备分类：1、按功用：驾驶导航仪表发动机仪表辅助仪表2、按原理测量仪表计算仪表调节仪表6.1.1驾驶导航仪表指示高度、速度的仪表指示航向和飞行姿态的仪表自动驾驶仪和自动飞行控制系统6.1.1.1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。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。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，所以选定的基准面不同，所测出的高度也不同。无线电高度表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。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。大气数据计算机通过统一测量总压、静压、总温等少量参数的传感器，通过计算就可以获取飞行高度、真实空速、马赫数、升降速度等飞行参数。组成：几个原始参数传感器，提供总压、静压、总温和迎角等参数。解算装置或计算机，实现参数计算、误差修正输出装置，为所需飞行参数信息的系统提供所需要的信息。再加上显示飞行参数的显示装置就成为大气数据系统。分类：1、机电模拟式大气数据计算机（采用机电模拟计算装置，压力伺服式的，为早期大气数据计算机，波音707）2、数字式大气数据计算机（采用微型计算机，压力传感器体积小、结构简单、精度高的星星传感器，70年代后采用的大气数据计算机，波音757，767）3、混合大气数据计算机（数字与模拟混合的大气数据计算机，波音747）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。6.1.1.2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。陀螺具有两个重要特性，即：定轴性进动性陀螺的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。陀螺的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。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。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）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。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。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（2）航空地平仪的指示部分有小飞机标志、人工地平线、俯仰刻度盘、倾斜刻度盘等组成。6.1.1.3自动驾驶仪和自动飞行控制系统目前，在民航、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指定的飞行状态，当飞机发生了偏离，则能使其恢复。自动驾驶仪与飞机上的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）自动驾驶仪的功用：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（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）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。自动飞行控制系统（1）组成自动飞行控制系统（2）功用：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。6.1.2发动机仪表发动机仪表的功用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分类温度表转速表压力表油量表发动机推力表等温度表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，然后由指示器进行指示。飞机上的温度表包括喷气温度表、滑油温度表、燃油温度表、进气温度表，此外还有座舱温度表、大气温度表等等。常用的温度表有热电式温度表和电阻式温度表两种。热电式温度表热电式温度表是利用热电效应来测量温度的仪表。它利用热电偶实现被测温度和热电动势之间的变换，因此可用于测量较高的温度。电阻式温度表电阻式温度表是利用导体或半导体的电阻随温度而变化的特性制成的仪表。它利用电阻去感受被测温度，将温度的高低转换成电阻值的大小。电阻式温度表在飞机上主要用于测量较低的温度，尤其适用于精度要求较高的测温场合。转速表转速表用于测量喷气发动机的涡轮轴转速或活塞发动机的曲轴转速。转速是发动机的一个重要参数，通过测量转速，可以了解发动机的功率和推力，可以确定发动机所承受的负荷。转速表根据其测量原理的不同，可以分为机械式转速表和电磁式转速表两大类。而电磁式转速表又可分为磁转速表、交流转速表、伺服转速表和脉冲数字式转速表。目前飞机上使用较多的是磁转速表和脉冲数字式转速表。磁转速表（1）磁转速表的工作过程包括传送、感受、转换、指示等环节发动机主轴的转速首先由传送元件传送到感受元件，感受元件根据转速的大小产生相应的涡流电磁力矩，转换元件将涡流电磁力矩转换为转动角度，再由指示器指示出来。磁转速表（2）磁转速表的指示器表面有两种，一种是按转/分刻度，用于活塞式发动机；另一种是按百分比刻度，用于燃气涡轮发动机，其基准是发动机的起飞转速。脉冲数字式转速表脉冲数字式转速表一般由数字式转速传感器和显示器组成。目前飞机上常用的数字式转速表有磁电式和光电式两种。磁电式数字转速表的磁电式传感器将发动机的转速转变为相应的脉冲信号频率，而后利用显示器测量信号的频率和周期，并直接显示出转速值。光电式数字转速表的传感器利用光电元件对光的敏感性来感受与转速想对应的光脉冲的作用，并转换成脉冲信号的频率输出。压力表压力表用来测量发动机燃油系统的燃油压力和滑油系统的滑油压力。目前飞机上使用较多的是直流二线式压力表和交流二线式压力表。压力表的感受元件是金属膜片（或膜盒），它将膜片受流体压力作用后的位移转换成相应的电信号，再带动指针进行显示。油量表油量表用来测量和指示飞机油箱内燃油的容积或重量。油量表有浮子式、电容式和叶轮式等不同型式。浮子式油量表浮子式油量表利用浮子将油面高度转换成浮子位移，经传动机构再转换成电刷在电阻上的相应位移，从而改变指示器中两个线圈的电流的比值。浮子式油量表一般用于测量汽油、滑油和液压油的油量。当油量减少到一定数量时，有的浮子式油量表能发出剩油警告信号。电容式油量表电容式油量表利用电容传感器把油面高度的变化转换为电容，再用自动平衡电桥测量电容来表示相应的油量。电容式油量表既可测量每组油箱的总油量，又可测量每个油箱的分油量；当剩油量达到一定值时，