飞机通信系统第一章

1、机械仪表阶段
优点：结构简单、工作可靠、成本低廉。 1、因指针驱动的能量来自敏 感元件的信号源，能量小， 灵敏度低，误差大。 2、体积重量大，不能满足越来 越多的装机数量
缺 点
2、电气仪表阶段
机械化 远读磁罗盘 电气化 压力表 远读仪表
远读地平仪
热电偶温度表
油量表 什么是远读 仪表？
远读仪表 传感器和指示器不在同一个表壳内，通 过电信息传递实现工作关系。
航空电子设备的重要性
• 性能的优劣对飞机的经济性，安全性和舒适性起着极为重 要的作用。 １．使用性能 几十年来，电子技术的发展日新月异，在短短的几十年内， 从电子管、半导体、中规模集成电路和大规模集成电路迅 速发展到现代的超大规模集成电路，航空电子设备也随之 更新换代。设备的功能增加和性能提高使飞机上的电子设 备数量也不断增多，从过去的几台设备发展到现在的十几 台或几十台设备。由这些设备组成的系统大大改善和提高 了飞机运输的经济效益，使电子设备的性能在飞机性能中 占有越来越重要的地位。今天，评论一架飞机时除了飞机 机体和发动机性能外还必须介绍机上电子设备的型号和性 能。换句话说，同样的飞机机体和发动机，安装不同的电 子设备，其作战和运输性能可能完全不同。
综合指示 把功能相同或相关的指示仪 仪表 表有机地结合，形成统一指 示的综合仪表， 电子显示 60 年代出现电子屏显示仪表， 70 年代中期又进一 步向综合化、标准化和多功能化，出现高度综合 仪表 又相互补充、交换显示的综合电子显示系列，
（５）1975—1985年：国外飞机上已使用数 据系统总线传输信息的数字化综合航空电 子系统、座舱综合显示系统；国内开始自 行设计和对航空电子设备新领域开展预研 工作。 （６）1985—1995年：国外已使用光电设备 和综合电子对抗系统；国内已安装通信导 航识别系统、座舱显示控制记录系统、探 测系统、电子对抗系统和信息综合系统。
第三组编号（两个数字均由飞机制造厂给定）
55
10
00
标题/组件（概述） 节/子系统（水平安定面） 章/系统（安定面）
章/系统
节/子系统
标题/组件
21
空调系统
21
冲压空气系统
22
循环风扇
23
通信系统
31
旅客广播
21
磁带放音机
24
电源系统
40
外部电源
11
插座
飞机无线电通信系统
通信系统的 主要用途 是使飞机在飞行的各 阶段中和地面的航行管制人员、签派、维 修等相关人员保持双向的语音和信号联系， 当然这个系统也提供了飞机内部人员之间 和与旅客的联络服务。 飞机装备的通信系统主要有甚高频通信、 高频通信、选择呼叫、内话系统和音频综 合系统。
３ 价格性能 近代飞机上由于装备了大量的先进电子设 备，使得电子设备的价格在飞机总价格中 所占的比例明显上升。电子设备本身的价 格也在不断增长，其增长速度比飞机价格 的增长速度高５倍左右。
航空无线电概述
通信系统 导航系统
无线电 系统分类
（一）通信系统和导航系统的基本功能
通 信 系 统 的 功 能 1、飞机与地面通信 2、飞机与飞机之间通信 3、机内通话、广播、记 录驾驶舱内的语音 4、向旅客提供视听娱乐信号
第一章
飞机无线电系统基础
（一）航空仪表的发展过程
大致经历了五个阶段：
1、机械仪表阶段 2、电气仪表阶段 3、机电式伺服仪表阶段
4、综合指示仪表阶段
5、电子显示仪表阶段
1、机械仪表阶段
单个直读式结构：传感器和指示器组装在一起。
传感器与指示器间的信号传输是通过机械结构实现；
例如：空速表和高度表，是通过敏感 元件—金属弹性膜盒测量动压或静压， 经过机械传动使指针在刻度盘上移动， 指示出与压力相对应的空速和高度读数。 又如：陀螺仪表，它的指针由陀螺自转轴 通过机械传动方式直接带动。
无线电导航系统的功能 引导飞机按选定航路安全经 济地完成规定的飞行任务。 定位 无线电 导航系统 测高 着陆引导
环境监测
测距机 定向机 定 位 全向信标系统 多普勒雷达 奥米伽导航系统 确定 飞机 位置
测高
低高度无线电高度表 仪表着陆系统 气象雷达
着陆引导
环境监测
无线电系统的功能往往是互相补充、 互相渗透，有的系统需要其他系统的 配合工作。不可以机械的划分种类。
• 按ATA100编号系统的规定，各类资料的编 号是由章号-节号-标题号三组编号组成的。 • 章号代表一个大系统，如21章为空调系统 • 节号代表章号下的一个子系统，如21-50为 空调系统中的冷却系统。 • 标题号代表一个组件，所谓组件就是指构 成系统或子系统的各零部件。
第一组编号（两个数字均由ATA100规范给定） 第二组编号（前一个数字由ATA100规范给定， 后一个数字由飞机制造厂给定）
（二）航空仪表的分类和分布情况
（1）测量仪表 1、分类
（2）计算仪表
（3）调节仪表
2、分布
驾驶舱
（二）、分类和分布情况：
1.分类：
(1).测量仪表：用来测量飞机的各种运动参数和发动机 的参数，这些仪表的特点是需要测量的参数可直接或 间接测量获得； (2).计算仪表：指飞机上的一些导航或系统性能方面的 仪表，其特点是通过一个或几个参数计算判断而得到；
• 民用客机的电子设备舱一般位于旅客座舱下部。 军用飞机的电子设备舱一般位于飞机头部、驾驶 舱下部和后部。某些电子设备应根据其使用特性 选择飞机上特定位置进行安装。如飞机的飞行数 据记录器（俗称黑匣子）应选择放置在飞机坠毁 后破坏程度可能最轻的部位，以便将飞行数据记 录器回收后，还能正确分析出事故原因，例如安 装在飞机尾翼前沿根部。气象雷达为了取得飞机 前方气象资料，一般安装在飞机头部。
通信
机载 无线 电系 统
导航 雷达
气象雷达
二次雷达系统 测高雷达
多普勒导航雷达
（二）自备式与他备式
自主式 导航 不需要依赖任何地面设 施，可以实现导航功能。
无线电高度表 气象雷达
多普勒导航雷达
非自主 式导航
需要和地面设施配合才能 实现既定导航功能的系统 测距机 自动定向机
ATC应答机
全向信标系统
5、电子显示仪表阶段
取代指针式机电仪表
电子屏幕显示
它能把大量要显示的信息，根据各飞行阶段和 飞行任务的需要，编排成不同的显示格式，避 免显示信息的拥挤，便于观察。出现高度综合 又相互补充、交换显示的综合电子显示系列
飞行控制，安全监督，初步人机对话
彩色多功能显示器
（一）航空仪表发展过程
发展阶段 结构特点 优点 缺点
（二）、分类和分布情况：
2.分布：
航空仪表指示器主要在驾驶舱，传感器在被 测系统方便准确测定参数的位置处，其余电子 设备基本集中在电子设备舱。 驾驶舱内的仪表布局和安装数量取决于机组 人员的数量和驾驶舱安放仪表的容量。 航空仪表的排列有一些原则。
• 对有正副驾驶员的飞机，飞行仪表基本上 是双套的，飞行仪表集中在左右仪表板上 （即正副驾驶员的正前方仪表板），两人 都需要观察的单套仪表分布在中央仪表板 （主要是发动机仪表）和中央操纵台或是 驾驶舱的顶板上，少量仪表因正副驾驶员 在工作上的分工而自主分布。
机械仪表 传感器和指示器组装在一起结构简单，工作可靠 ，灵敏度低，指示误 成本低廉 差大
电气仪表 传感器和指示器没有组装在 反映速度快、准确程 仪表结构复杂、部 一起，以电气传输代替机械 度高、传输距离远， 件增多、重量增加、 传动 仪表板体积缩小 可靠性降低
机电式伺 采用具有反馈功能的自动调 信号能量放大，提高 服仪表 指示精度和负载能力 节小功率伺服系统仪表
(3).调节仪表：是指机上属于仪表专业人员维护范围的 一些自动化控制系统设备。
（1）测量仪表
1、大气数据仪表
2、姿态系统仪表
一、飞行仪表
3、航向系统仪表 4、指引系统仪表
二、发动机仪表 三、其他系统的仪表
（2）计算仪表
自动领航仪 飞行指引仪 航行计算器 性能管理计算机 飞行管理计算机
惯性导航仪
（3）调节仪表
自动驾驶仪
马赫配平系统
自动化 系统控 制设备 调整片自动配平系统 倾斜阻尼器 偏航阻尼器 自动油门系统
测量参数
飞行参数 发动机参数 导航参数 座舱环境参数 飞行员生理参数 生命保障系统参数 其他参数
2、分布
驾驶舱
灭火瓶、氧气瓶、冷气瓶 和液压系统的压力表 燃油加油口的油量表 执行特殊任务（跳伞）的客舱 大气数据仪表
VHF COMM 系 统 的 工 作 频 段 为 118～135.975MHZ，信号是以直达 波的形式在视距内传播，所以通信 距离较短，并受飞行高度的影响。 波 道 间 隔 为 25kHZ 。 在 118 ～ 135.975MHZ频段内可提供 720个通 信波道。 系统有收发组、控制盒和天线三个 基本组件组成。
随动系统
比较元件
反馈系统
θ
1
变换 U1 元件
△U1 放大 △U2 执行
U2
θ
2
元件
反馈元件
元件
小功率伺服系统的组成原理
伺服系统对仪表信号的作用
信号能量得到放大 提高仪表的性能指标 指示精度 负载能力 实现一个传感器带动几个指示器
有利于仪表综合化和自动化
（３）1955-1965年：国外飞机上安装综合指 引仪表、单台数字式计算机、单脉冲雷达； 国内进入仿制生产阶段，积极掌握航空电 子设备生产技术，为开展改型和自行设计 创造条件。
电气传输代替机械传动，提高灵敏度、反 优 应速度、准确度、传输距离。仪表盘上的 仪表体积大为缩小；
点
敏感元件远离驾驶舱，减少了干扰，提高 测量精度。（磁传感器和陀螺传感器） 缺点是结构复杂、重量增加、可靠性降低。
全自动飞行的基础
航空电子测量仪表 无线电高度表 无线电罗盘 自动驾驶仪
为全自动飞行奠定基础
（２）1949-1955年：国外飞机上安装机电伺 服机构、模拟式计算机、圆锥扫描雷达； 国内处于创建阶段，对已有飞机上的航空 电子设备可进行中修和大修。
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 提高了仪表的灵敏度和精度 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。
伺服系统
高频通信系统
高频通信 (High Frequency COMM) 系统是机 载远程通信系统。它使用了和短波广播的频率 范围相同的电磁波，利用电离层与地表面之间 的反射，因而通信距离可达数千公里，用于飞 机远程飞行时与地面的联络。 系统占用2～30MHZ的高频频段，典型设备的 频率范围为 2.8-24MHZ ，波道间隔为 1kHZ ， 频段内最多可提供28000个通信波道。 信号利用天波传播，传输距离较远。
甚高频通信系统
甚 高 频 通 信 (Very High Frequency COMM)系统是最重要、应用最广的无 线电通信系统。所有需要进行通信的 飞机都毫无例外的需要至少 2 ～ 3 套甚 高频通信系统。系统主要用于飞机在 起落期间以及通过管制空域时与地面 交通管制人员之间的双向语言通信。
甚高频通信系统
传统仪表，大 多采用分立的 电路器件或小 规模集成电路
（三）模拟式设备与数字式设备
模拟式 现代机载 电子设备
内部信号 处理方式
信号处理 数字式
变换
计算
电路使用大规 模集成器件
控制ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 民航通用的划分方法是按ATA100规范所规 定的ATA章节号分类。 • ATA100规范已被世界上大多数国家所采用， 现在已经成为一种民航的各种产品在各种 领域使用的国际统一编号，它使各种技术 记录和数据处理趋于统一。 • 波音系列飞机的各种手册，如飞机维护手 册等，均是按ATA100规范的修改版要求编 写的。
２设计性能 传统的飞机设计主要包括气动外形、结构强度和 发动机三大要素，而现代飞机设计必须同时考虑 按系统工程要求设计航空电子综合系统，进行大 量的软、硬件开发工作。复杂的航空电子设备系 统开发周期一般为１０年左右，长于飞机研制的 周期——８年左右。为了配合电子技术的日益发 展，世界各国都投入大量的人力、财力，进行长 期的预研工作，研制、设计和生产出各种性能优 异的机载航空电子设备来装备飞机。
4、综合指示仪表阶段
系统设备增加 指示和监控仪 表大量增加 综合罗盘指示器 组合地平仪 各种发动机仪 表互相结合
座舱无法安排
驾驶员目不暇接
把功能相同或相关的指示仪表 有机地结合，形成统一指示的 综合仪表，已成为发展趋势
一表多用
（４）1965-1975年：国外飞机上已装备电子 显示仪表、平视仪、综合显示系统、脉冲 多普勒雷达；国内处于改型和开始自行设 计阶段。简化航空电子设备品种，实现系 列化。采用新材料、新元件，延长使用寿 命，提高产品性能。改进产品结构，改进 工艺，提高生产效率，降低成本。