航向空速与单位换算.ppt

2.2航向的测量计算,本节主要内容: 航向及种类 航向的测量 航向的换算,一、航向及种类,（一）航向 飞机纵轴前方的延长线叫航向线,航向线的方向,即飞机纵轴前方的指向,叫做航向(HDG)。 航向角 从经线北端顺时量到航向线的角度。范围为0360。,返回,纵轴在同一直线上，但航向角不同,1.航向角多少？,2.飞机右转时，航向增大还是减小？左转呢？,真航向与磁航向,真航向（TH) true heading 磁航向（MH） magnetic heading,罗航向,(1)罗经线：飞机上磁罗盘的磁条所指的南北方向线 (2)罗差：罗经线偏离磁经线的角度,叫罗差(DEV) (3)罗航向(CH),DEV(Compass Deviation): 以磁北为基准，若罗经线北端偏离磁北，偏东为正，偏西为负 MH=CH+(DEV),罗差的符号规定,返回,罗,飞行某时刻，磁罗盘指数120，罗差为偏东2，该地磁差为偏西4，求真航向角,罗差(Compass Deviation)查用与修正 罗差不受地理位置的影响，但与飞机航向有关 罗差由地面仪表人员校正测量(Swinging the Compass测定罗差) ，并绘制成表提供给飞行人员查用，在罗差很小的航向上飞行可以直接使用磁航向。,二、罗盘系统,直读磁罗盘（安装在驾驶舱内，受飞机磁场影响较大） 远读磁罗盘（安装在驾驶舱外，受飞机磁场影响较小） 陀螺罗盘 陀螺半罗盘 磁条式陀螺磁罗盘 感应式陀螺磁罗盘,1、直读磁罗盘Magnetic Compass,直读磁罗盘的构造及工作原理,直读磁罗盘的优点,体积小，重量小，结构简单，不易故障 无需供电 非矿区、平直飞行时指示稳定。 作为各类飞机必备的备份仪表,直读磁罗盘的缺点,飞机机动飞行时存在较大误差 高纬度地区地磁水平强度弱，不能稳定指示航向 指示的是罗航向，需修正罗差 因此不易单独测量航向，常常与陀螺罗盘配合测量航向,直读磁罗盘误差,（1）倾斜误差 飞机沿_飞行时无倾斜误差,（2）俯仰误差,飞机沿_飞行时无俯仰误差,R,Rsin ,（3）转弯误差 飞机转弯建立坡度时，罗牌受重力和离心力的作用，随同飞机一同倾斜（其坡度大小与飞机坡度相同）。此时，地磁垂直分力Z在罗牌平面内产生分力，使罗牌发生偏转，产生转弯误差。 转弯误差的大小跟航向，转弯坡度和飞行地区的纬度都有关系。 转弯坡度越大，地磁垂直分力在罗牌平面内的分力越大，误差越大。 纬度越高，磁倾角越大，地磁垂直分力越大，误差越大。,（4）加速误差,在北半球，由于地磁垂直分力的作用，使罗盘磁条北端向下倾斜。为了使罗盘磁条保持水平，制造罗盘时，罗盘磁条的支点在磁条重心以北。 当飞机增减速度、侧滑及航向摆动时，罗牌重心在惯性力的作用下，形成一个旋转力矩，迫使罗牌偏转。 加速误差可达1015之多。,磁罗盘的优缺点,体积小，结构简单，不易故障 机动误差较大，高纬度指示不准 需修正罗差,2、陀螺罗盘（Gyroscopic Compass）,核心部件：陀螺,陀螺是一种惯性元件，它是一绕自转轴高速旋转的转子构成。,定轴性（稳定性Rigidity in space ）：,陀螺高速旋转时力图保持其在惯性空间内方位稳定的特性,转子受到外力的作用时，会向力矩矢量方向进动,进动性（Precession） ：,Z,Y,X,陀螺罗盘指示磁航向,调整水平修正器，使陀螺自由进动到大地水平面内； 对照磁罗盘的指示，调整方位修正器，使陀螺自转轴自由进动到磁北方向，即陀螺罗盘航向标线此时要指示磁航向； 如何判断陀螺自转轴进动到了磁北方向？ 由于定轴性的作用，飞机飞行过程当中陀螺自转轴恒指磁北，而与飞机固定的航向指标将指示飞机磁航向。,陀螺罗盘指示大圆航向,在大圆航线的起点，调整方位修正器和水平修正器，使自转轴和起始经线保持一致，飞机在飞行过程能否正确指示航向？,飞机在沿大圆航线飞行过程中，陀螺自转轴和经线一起在惯性空间内转动，由于地球自转和飞机位置的改变使得陀螺自转轴偏离起始经线方向，同时陀螺不再保持水平，如果不加调整，飞机无法正确指示航向。 调整方法：通过水平修正器和方位修正器修正自转轴与起始经线的误差，同时保持水平，修正量：方位地sin 水平地cos,实际修正过程：起飞前输入大圆航线起点和终点 的纬度，系统即可在沿大圆航线飞行过程中通过 方位修正马达和水平修正马达自动完成修正。,陀螺罗盘测量航向的优缺点,优点：不受磁极和磁矿区的影响，经过修正可以准确指示航向、转弯角以及大圆航线。 缺点： 不能独立测量航向，必须根据其他罗盘的指示人工给定基准线； 由于地球自传，使陀螺自转轴与经线间存在相对运动，引起自走误差。误差值：23度/15分钟，必须每15分钟进行校正。 飞机倾斜或俯仰时，会引起支架倾斜误差，消除方法：利用陀螺稳定器或随动环，使外框轴始终保持在地垂线上。,(三)陀螺磁罗盘 1、组成：磁传感器，陀螺 传感器，指示器等 2、测量航向：磁航向 3、分类： (1)磁条式陀螺磁罗盘 (2)感应式陀螺磁罗盘 4、优点 5、缺点,(四)航向系统 由两种或两种以上原理不同的罗盘组成的测量飞机航向的系统。 1、组成：传感器、指示器、控制器等 2、特点 3、航向的选择,课堂练习,若飞机的MH应为120 ,已知罗差为5 ，用直读磁罗盘保持罗航向应为？ 若飞行区域的磁差为2 , 则真航向应为？,结束,第三节 空速及测量系统,空速分类 飞机空速系统与测量原理 误差修正 马赫数表和组合空速表,空速与飞行管制 确定飞行纵向间隔标准的依据之一 预测飞行冲突的重要因素 控制飞机准时到达目的地的重要参数,一、空速定义与分类,空速定义 飞机相对与空气的运动速度 单位：km/hr, nm/hr(knot),mile/hr 1nm/hr=1kt=1.852km/hr=1.151mile/hr 空速表达式 条件：标准大气条件，平均海平面，K1.4为绝热指数，g为重力加速度，R29.97kg.m/kg.k；T为大气温度；q为动压；p为静压,空速分类 IAS： Indicated Airspeed 指示空速 CAS：Calibrated Airspeed 修正空速 EAS：Equivalent Airspeed 当量空速 TAS: True Airspeed 真空速,IAS,仪表误差 位置误差,CAS,压缩性误差 随着飞行高度增加、飞行速度增加，空气压缩性系数变大。,EAS,密度误差,TAS,空速表原理,全静压系统被堵塞，空速表、高度表的示数如何变化？,Blockage,二、飞机空速系统设计与测量原理,全/静压系统Pitot-Static System 大气数据仪表Air Data System 大气数据计算机 ADC 全温探头Pitot tube 迎角(Angle Of Attack)感应元件,全/静压系统 （每种表的输入参量？）,Vne,Range of full flap,Caution Range,Range of flap up,Vs0,Vfe,Vs1,Vno,3、空速表,马赫数,空速与当地声速之比称为马赫数,4、电动马赫空速表,马赫空速表指示飞机的空速、空速极限、马赫数和目标空速。在表上可以自动或人工选择目标空速，并提供最大马赫空速的音响警告。马赫空速表包括数字式空速显示窗，模拟式空速指针，橙白相间的最大空速指针，目标空速游标和数字式马赫空速显示窗。表上的空速基准调节旋钮用于人工设置目标空速游标。,大气数据计算机ADC,全温探头 温度传感器又称总温探头，是大气数据计算机重要的信号源，装在机身外部没有气流扰动的蒙皮上，其对称轴与飞机纵轴平行。,迎角传感器 右图为测量迎角()和侧滑角()，通常将传感器设计成能伸出到飞机外的气流中，但安装处应无扰动气流。常用的传感器通常有两种形式如图所示,三、气动空速表误差及修正,机械误差 V机 及修正 制造不精确、机件磨损、膜盒弹性变化、 CAS IAS V机 空速少指为正，多指为负 V机由地面维护人员定期调节和校验，并绘制成曲线或表格形式，供飞行人员使用。,压缩性误差及修正 空速表是根据平均海平面、标准大气条件下的动压与空速的关系，通过表内的开口膜盒感受动压大小，经传动机构带动空速指针而设计出来的。随着飞行高度的增加，飞行速度的增加，空气的抵抗压力的能力逐渐变差，即压缩性系数变大，从而导致压缩性误差。 在MSL标准大气条件下：,在飞行高度H处， 令上述两式相比可得：,压缩性修正,密度误差及修正,实际修正方法,仅考虑密度误差，直接由表速换算得到真空速 当高度不高时，可以按一定关系估算。,思考：,等表速爬升，真空速的变化？ 等Ma数爬升，真空速的变化？ 高速飞行时常用马赫数表征速度，为何？,四、飞行马赫数与马赫数表,高速飞机 电动马赫空速表,五、组合型空速表（真空速表）,2.5基本领航计算,本节主要内容有： 各类单位之间的换算 速度、时间、距离的换算,一、单位换算,(一)距离换算 1、距离单位有：公里(KM)、英里(SM)、海里(NM) 2、换算关系为： 1NM1.15SM1.852KM 3、换算尺型 4、举例：124公里等于多少海里？多少英里？ (77英里67海里),(二)速度单位,1、常用的速度单位 公里/小时、英里/小时、 海里/小时、米/秒 2、换算关系 1NM/h1.15SM/h1.852KM/h 3、换算尺型 4、举例 450KM/h是多少NM/h？多少SM/h？多少米/秒？ （280 SM/h 243 NM/h 125米/秒）,(三)重量单位,1、常用的重量单位是：公斤、磅 2、换算关系为：1公斤2.205磅 3、换算尺型 4、举例 13500磅是多少公斤？（6120公斤）,(四)容积单位,1、常用的容积单位 公升、英加仑、美加仑 2、换算关系为： 1公升0.2642美加仑 =0.2204英加仑 3、换算尺型 4、举例 3000美加仑是多少英加仑？多少公升？ （2500英加仑11400公升）,(五)气压单位,1、常用的气压单位 毫米汞柱、英寸