第4章飞行器机载设备

§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4.1.2 主要飞行状态参数的测量 1．飞行高度的测量 (2)无线电高度表 飞行器通过天线向地面发射无线电 波，到达地面后会产生反射，飞行器上 的接收机接收反射波，通过计算就可以 确定高度了。
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4.1.2 主要飞行状态参数的测量 2.飞行速度的测量 (1)气压式空速表
§ 4.2
4.2.2
飞行器导航系统
惯性导航系统
§ 4.2
4.2.2 惯性导航系统 2．两类惯性导航系统 平台式惯性导航系统。
飞行器导航系统
特点：有惯导平台，利用惯导平台可以保证加速度计永处于惯性空间 水平面内，并有确定的指向，不受地球重力加速度影响，但构造复Hale Waihona Puke Baidu， 造价昂贵。 捷联式惯性导航系统。 特点：没有机电式惯性平台，将加速度计直接安装在飞行器上，测得 轴直接与飞机机体轴一致。平台的功能通过计算机计算来实现。形成 “软件平台”。结构简单是最大优点。但对计算机要求较高。
§ 4.2
飞行器导航系统
§ 4.2
飞行器导航系统
4.2.1 无线电导航系统 2.测距无线电导航系统 DME系统工作在962～1213MH之间。飞行器上的询问器 以某一频率每隔1／150 S 到1／24 S发射一次信号 (即重复频率为24 Hz到150 Hz之间)。发射电波的时 间很短，而休止时间相对很长，这样的信号称为脉冲 信号——询问脉冲。地面导航台接收到询问器发出的 信号，检验后以另一个频率发射脉冲——应答脉冲。 询问器的接收机接收应答脉冲，测量出从发出询问脉 冲到应答脉冲之间的时间间隔，即可换算出飞行器到 地面导航台的斜距。如果把VOR台和DME应答器设置在 同一个导航台，则飞行员可以根据机上设备的指示， 以极坐标的方式确定飞行器相对于导航台的位置。
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
气压式空速表原理图
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
组合式空速表原理图
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
气 压 式 升 降 速 度 表
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4．1．3 大气数据系统 现代飞行器的飞行控制系统、发动机控制系统、 导航系统和仪表显示系统等需要准确的静压、动压、 温度、密度、高度、高度变化率、指示空速、真实空 速等信息，而上述这些参数只是空气总压、静压、总 温的函数，如果像采用气压式空速表等单个的传感器 和仪表系统各自提供这些信息，不仅增加体积、重量 和成本，而且不便维护，同时影响这些信息的测量精 度。 大气数据系统就是提供一种综合的、高精度的大 气数据信息系统。它由核心部件大气数据计算机、压 力和温度传感器，迎角和侧滑角传感器以及输入、输 出接口和显示器等几部分组成。
飞行器的自动控制(驾驶)。
§ 4.2
4.2.2 惯性导航系统
飞行器导航系统
1．惯性导航的组成和工作原理 由牛顿第二定律可知，当物体受外力作同时，将会沿外力作用 方向产生加速度，若已知的初始位置，初始速度和运动中的加 速度，则通过两次积分可以求得任一时刻的速度和位置。 2．特点 惯性导航系统是由惯性器件构成的自主式导航设备； 无需地面或空间其它任何辅助设备可自行获得飞行导航参数 由于存在测量误差，而使定位误差随时间积累，制造精度要求 高。 3．惯性导航系统的组成 惯性测量组件（陀螺仪和加速度计） 惯导平台 计算机 显示器
生控制指令，直接操纵飞行器改变飞行
状态或对外部事件作出反应。
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
需要测量的飞行器状态参数可归结为以下几类： (1)飞行参数—飞行高度、速度、加速度、姿态角 和姿态角速度等； (2)动力系统参数—发动机转速、温度、燃油量、 进气压力、燃油压力等； (3)导航参数—位置、航向、高度、速度、距离等； (4)生命保障系统参数—座舱温度、湿度、气压、 氧气含量、氧气储备量等； (5)飞行员生理参数—飞行员脉搏、血压、睡醒状 态等； (6)武器瞄准系统参数—目标的距离、速度、高度、 雷达警告、攻击警告等； (7)其他系统参数—电源系统参数、设备完好程度、 结构损坏程度等。
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4.1.5 飞行器显示系统 2.电子显示系统表
优点是： (1)显示灵活多样，形象逼真，显示形式有字符、 图形、表格等，并可以用彩色显示； (2)容易实现综合显示，所以减少了仪表数量，使 仪表板布局简洁，便于观察； (3)由于消除了机械仪表因摩擦、振动等引起的附 加误差，显示精度显著提高； (4)采用固态器件，寿命长，可靠性高； (5)随着集成化程度的提高，重量不断减轻，价格不 断下降。
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4.1.1 飞行器参数测量的基本方法 1．压力传感器 （1）压阻式
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4.1.1 飞行器参数测量的基本方法 1．压力传感器 （2）谐振式
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4.1.1 飞行器参数测量的基本方法 2．温度传感器 (1)电阻式温度传感器 金属导体的电阻随温度升高而增大； 半导体的电阻有的随温度升高而增大， 有的随温度升高而减小。电阻值与温度 都有确定的函数关系，因此测量其电阻 值就可以测量温度。前者称为热电阻， 后者称为热敏电阻。
§ 4.2
4.2.3
飞行器导航系统
卫星导航系统
1.卫星导航系统的组成 导航卫星：24个卫星分布在对赤道倾角为55°的六个
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4．1．4 飞行姿态角度的测量 2．磁罗盘
真 航 向 、 磁 航 角 和 磁 偏 角
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4．1．4 飞行姿态角度的测量 3．陀螺地平仪
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4.1.5 飞行器显示系统 1．机械仪表
飞行器上的机械式、电气式和电动式机械仪表， 均是利用显示部件间的相对运动来显示被测参数值， 如指针一刻度盘、指标一刻度带、标记、图形显示、 机械式计数器等。这类显示器的优点是结构相对简单， 显示清晰。指针一刻度盘和指标—刻度带的显示过程 能反映被测参数的变化趋势。它们的缺点是部件间存 在的摩擦影响显示精度；寿命短、易受振动、冲击的 影响；在低亮度环境中需要照明；不易实现综合 显示。
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4.1.1 飞行器参数测量的基本方法 2.温度传感器 (2)热电偶式温度传感器 热电偶中温度高的一端叫热端 (工作端)， 另一端叫冷端(自由端)。热电偶方式比 较适合于高温测量，例如活塞发动机汽 缸头温度、喷气发动机排气温度等大都 采用这种方式测量。
§ 4.1
§ 4.2
飞行器导航系统
4.2.1 无线电导航系统(Radio Navigation System) 4.2.2 惯性导航系统(Inertial Navigation System) 4.2.3 卫星导航系统(Satellite Navigation System) 4.2.4 图像匹配导航系统(Image Matching Navigation System) 4.2.5 天文导航系统(CelestiaI Navigation System) 4.2.6 组合导航技术(Combined Navigation System)
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4.1.5 飞行器显示系统 2.电子显示系统表
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4.1.5 飞行器显示系统 3.头盔显示系统
主要功用有： (1)控制直升机活动炮塔武器进行瞄准射击； (2)跟踪和截获目标，给导弹攻击指示目标； (3)传递目标数据(这里是指飞机之间、空地之间 进行目标信息的非语言通讯联络)； (4)目视启动控制装置，例如飞行员的视线对准一 个开关，这个开关便会显亮，加上左手 按压专门的触发按钮，便可启动这个开关；
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4．1．4 飞行姿态角度的测量 1．陀螺仪 (1)机械陀螺
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4．1．4 飞行姿态角度的测量 1．陀螺仪 (2)静电陀螺
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4．1．4 飞行姿态角度的测量 1．陀螺仪 (3)激光陀螺
4.1.2 主要飞行状态参数的测量 1．飞行高度的测量 (1)气压式高度表 在地球重力场中，大气压力随高度 的增加而减小，并且有确定的函数关系。 这个函数关系由国际标准大气给定 ( 见 第二章 ) 。气压测高法就是通过测量飞 行器所在位置的大气压力，通过换算间 接得到飞行高度的。
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
§ 4.2
飞行器导航系统
4.2.1 无线电导航系统 1．测向无线电导航系统 (2)全向信标系统(VHF Omnidirectional Range 简称VOR）
由全向信标台和机上接收系统组成。地面全向信标台 发射的电波幅度是变化的(称为调幅)，幅度的变化规 律受两个低频余弦信号控制。其一称为基准相位信号， 在所有方向上都同时达到最大值；而另一个称为可变 相位信号，在正北方与基准相位信号同时达到最大值 (相位差为0°)，而在其他方向，它与基准相位信号 的相位差与所在的方位角相一致。飞行器上的接收系 统，接收来自导航台的信号后，测量出基准相位信号 与可变相位信号之间的相位差，就可以确定出飞行器 位于地面导航台哪个方位上。
传感器、飞行器仪表与显示系统
4.1.1 飞行器参数测量的基本方法 2.温度传感器 (2)热电偶式温度传感器
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
3．转速传感器 磁敏电阻脉冲传感器是一种非接触式数 字化传感器，它是将机械运动中的物体表面 粘贴上磁敏条，通过检测其移动或转动产生 的脉冲，并将其转变为脉冲电信号的基础元 器件。可用于测量转速、位移、频率、液面 位置等参数，还可以作为接近开关应用于钢 铁部件的定位、限位和行程开关等方面。特 别适合于像发动机主轴等高速运转部件的非 接触式测量。
§ 4.2
飞行器导航系统
4.2.1 无线电导航系统 3．测距差无线电导航系统
§ 4.2
4.2.2
飞行器导航系统
惯性导航系统
惯性导航是通过测量飞行器的加速度，经运 算处理得到飞行器当时的速度和位置的一种
综合性导航技术。它的主要功能是：自动测
量飞行器各种导航参数及飞行控制参数，供
飞行员使用或与其他控制系统配合，完成对
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4.1.5 飞行器显示系统 4.显示系统发展趋势
随着语音技术，触摸屏技术的成熟，显示器将发展为 大屏幕全景显示器。它将整个仪表板集成为一块大的 触摸显示屏，飞行员只需触及屏幕某一位置，就可以 相应地改变显示格式，调出更多的数据信息，也可以 发出指令使系统执行任务。目前飞行员主要是通过视 觉和触觉进行飞行，在听觉方面，除通讯对话外相对 比较轻松。今后，显示系统可以通过语言来通报显示 信息，飞行员也可以通过语音进行指令控制，用以调 动飞行员的听觉，减轻视觉负担。
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4．加速度传感器
摆式加速度计
液浮式加速度机
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
5．迎角传感器 迎角传感器是测量飞机轴线相对气流的 夹角的传感器。
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
4.1.2 主要飞行状态参数的测量 1．飞行高度的测量
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
第4章飞行器机载设备
§ 4.1 § 4.2 § 4.3 § 4.4 传感器、飞行器仪表与显示系统 飞行器导航系统 飞行器飞行控制系统 其他机载设备
§ 4.1
传感器、飞行器仪表与显示系统
飞行器通过传感器测量各种直接参数， 由机载计算机计算得到间接参数，经系 统处理转变为可显示的参数，由显示系 统以指针、数字或图形方式显示出来， 或将这些参数传输给自动控制系统，产
§ 4.2
飞行器导航系统
4.2.1 无线电导航系统 1．测向无线电导航系统 (1)自动测向器(Automatic Direction Finder简称ADF) 自动测向器是在飞行器上用方向性天线接收 来自地面导航台发射的无线电波，并确定电 波来向相对于飞行器纵轴线的夹角的导航设 备。
§ 4.2
飞行器导航系统