第4章飞行器机载设备

第4章飞机机载设备，4.1传感器，4.2飞机仪表和显示系统，4.3飞机导航系统，4.3飞机飞行控制系统，4.4其他机载设备，4.1传感器，飞机仪表和显示系统。飞机通过传感器测量各种直接参数，间接参数由机载计算机计算。在被系统处理之后，间接参数被转换成可显示的参数，这些参数由显示系统以指针、数字或图形的形式显示，或者被传输到自动控制系统以产生控制指令，该控制指令直接控制飞机改变飞行状态或响应外部事件。4.1传感器、飞机仪表和显示系统、待测飞机状态参数可归纳为以下几类：(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)生命支持系统参数机舱温度、湿度、气压、氧气含量、氧气储存量等。(5)飞行员生理参数飞行员脉搏、血压、清醒状态等。(6)武器瞄准系统参数目标距离、速度、高度、雷达告警、攻击告警等。(7)其他系统参数动力系统参数、设备完好程度、结构损坏程度等。4.1传感器、飞机仪表和显示系统，4.1.1飞机参数测量的基本方法1。压力传感器(1)压阻，4.1传感器，飞机仪表和显示系统，4.1.1飞机参数测量的基本方法1。压力传感器(2)共振，4.1传感器，飞机仪表和显示系统，4.1.1飞机参数测量的基本方法2。温度传感器(1)电阻式温度传感器的金属导体的电阻随着温度升高而增加；半导体的电阻随着温度的升高而增大，或者随着温度的升高而减小。电阻值与温度有一定的函数关系，因此可以通过测量电阻值来测量温度。前者称为热阻，而后者称为热敏电阻。4.1传感器、飞机仪表和显示系统、4.1.1飞机参数测量的基本方法2。温度传感器(2)热电偶型温度传感器热电偶的高温端称为热端(工作端)，另一端称为冷端(自由端)。热电偶法更适用于高温测量，如活塞式发动机气缸盖温度、喷气发动机排气温度等大多用这种方法测量。4.1传感器、飞机仪表和显示系统，4.1.1飞机参数测量的基本方法2。温度传感器(2)热电偶型温度传感器，4.1传感器，飞机仪表和显示系统，3。转速传感器磁阻脉冲传感器是一种非接触式数字传感器，它是一种基本元件，用于在机械运动中在物体表面粘贴磁感应条，检测其运动或旋转产生的脉冲，并将其转换成脉冲电信号。它可用于测量转速、位移、频率、液位位置等参数。也可用作钢制零件的定位、限位和行程开关等的接近开关。它特别适用于高速运转部件的非接触测量，如发动机主轴。4.1传感器、飞机仪表和显示系统、4 .加速度传感器、摆式加速度计、液体浮动加速度计、4.1传感器、飞机仪表和显示系统、5 .迎角传感器迎角传感器是测量飞机轴线和气流之间角度的传感器。4.1传感器、飞机仪表和显示系统，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，飞机仪表和显示系统，4.1.2主要飞行状态参数的测量1。测量飞行高度(1)气压高度表在地球重力场中，气压随着高度的增加而降低，并有一定的函数关系。这种功能关系由国际标准大气给出(见第2章)。气压高度测量方法通过测量飞机位置的大气压力，通过转换间接获得飞行高度。4.1传感器、飞机仪表和显示系统、4.1传感器、飞机仪表和显示系统、4.1.2主要飞行状态参数的测量1。飞行高度的测量(2)无线电高度表飞机通过天线向地面发射无线电波，当到达地面时会产生反射。飞机上的接收器接收反射波，通过计算可以确定高度。4.1传感器、飞机仪表和显示系统，4.1.2主要飞行状态参数的测量，2。飞行速度的测量(1)气动空速指示器、4.1传感器、飞机仪表和显示系统、气动空速指示器示意图、4.1传感器、飞机仪表和显示系统、组合空速指示器示意图、4.1传感器、飞机仪表和显示系统、气动垂直速度计、4.1传感器、飞机仪表和显示系统、4.1.3空气数据系统现代飞机的飞行控制系统、发动机控制系统、导航系统和仪表显示系统需要精确的信息，例如静压、动压、温度、密度、高度、高度变化率、指示空速、实际空速等这些参数只是总气压、静压和总温度的函数。如果使用单个传感器和仪表系统(如气动空速指示器)分别提供这些信息，不仅会增加体积、重量和成本，还会给维护带来不便，并影响这些信息的测量精度。大气数据系统是提供全面、高精度的大气数据信息系统。它由核心部件空气数据计算机、压力和温度传感器、迎角和侧滑传感器、输入和输出接口和显示器组成。4.1传感器、飞机仪表和显示系统、4.1传感器、飞机仪表和显示系统、4.1.4飞行姿态角的测量1。陀螺仪(1)机械陀螺仪、4.1传感器、飞机仪表和显示系统、4.1.4飞行姿态角测量1。陀螺仪(2)静电陀螺仪，4.1传感器，飞机仪表和显示系统，4.1.4飞行姿态角的测量1 .陀螺仪(3)激光陀螺仪，4.1传感器，飞机仪表和显示系统，4.1.4飞行姿态角的测量2 .磁罗经，真航向，磁导航角和磁偏角，4.1传感器，飞机仪表和显示系统，4.1.4飞行姿态角的测量3 .陀螺仪地平线，4.1传感器，飞机仪表和显示系统，4.1.5飞机显示系统1。飞机上的机械、电气和电动机械仪表利用显示部件之间的相对运动来显示测量的参数值，如指针盘、指示刻度带、标记、图形显示、机械计数器等。这种显示器的优点是结构相对简单，显示清晰。指针盘和指示刻度带的显示过程可以反映被测参数的变化趋势。它们的缺点是组件之间的摩擦会影响显示精度。使用寿命短，易受振动和冲击的影响；低亮度环境需要照明；实现综合显示并不容易。4.1传感器，飞机仪表和显示系统，4.1.5飞机显示系统，2。电子显示系统表格具有以下优点：(1)显示灵活多样，形象生动，显示形式如文字、图形、表格等。并且可以用颜色显示；(2)易于实现综合显示，减少了仪器数量，仪表板布局简单，易于观察。(3)由于消除了机械仪器摩擦和振动带来的附加误差，显示精度显著提高；(4)采用固态器件，使用寿命长，可靠性高。(5)随着集成度的提高，重量不断降低，价格不断降低。4.1传感器，飞机仪表和显示系统，4.1.5飞机显示系统，2。电子显示系统表，4.1传感器，飞机仪表和显示系统，4.1.5飞机显示系统，3。头盔显示系统的主要功能是：(1)控制直升机动转塔武器瞄准和射击；(2)跟踪、拦截目标，指示导弹攻击目标；(3)传递目标数据(这里指飞机和空域之间目标信息的非语言交流)；(4)目视启动控制装置。例如，如果飞行员的视线对准一个开关，该开关将被高亮显示。左手按下一个特殊的触发按钮，开关就可以启动了。4.1传感器、飞机仪表和显示系统、4.1传感器、飞机仪表和显示系统、4.1.5飞机显示系统4。显示系统发展趋势随着语音技术和触摸屏技术的成熟，显示器将发展成为大屏幕全景显示器。它将整个仪表板集成到一个大的触摸显示屏上。飞行员只需触摸屏幕上的某个位置就可以相应地改变显示格式，调出更多的数据信息，并发出指令使系统执行任务。目前，飞行员主要通过视觉和触觉飞行。就听力而言，除了交流和对话之外，相对容易些。未来，显示系统可以通过语言告知显示信息，飞行员也可以通过语音进行指挥控制，调动飞行员的听觉，减轻视觉负担。4.2飞机导航系统，4.2.1无线电导航系统)4.2.2惯性导航系统)4.2.3卫星导航系统4.2.4图像匹配导航系统4.2.5天体导航系统4.2.6组合导航系统)，4.2飞机导航系统，4.2.1无线电导航系统1。测向无线电导航系统(1)自动测向仪(ADF)自动测向仪是一种导航设备，它使用定向天线接收飞机地面导航站发射的无线电波，并确定无线电波与飞机纵轴之间的角度。4.2飞机导航系统，4.2飞机导航系统，4.2.1无线电导航系统1。测向无线电导航系统(2)甚高频无线电测距系统(VOR)由一个全向信标站和一个机载接收系统组成。地面全向信标发射的无线电波的幅度是可变的(称为调幅)，幅度的变化规律由两个低频余弦信号控制。一种称为参考相位信号，它在所有方向上同时达到最大值。另一种称为可变相位信号，它在正北极和参考相位信号同时达到最大值(相位差为0)，而在其他方向，它与参考相位信号的相位差与方位角一致。飞机上的接收系统从导航站接收信号后，测量参考相位信号和可变相位信号之间的相位差，以确定飞机位于地面导航站的哪个位置。4.2飞机导航系统，4.2飞机导航系统，4.2.1无线电导航系统2。测距无线电导航系统DME系统在962和1213 MH之间工作。飞机上的询问器每隔1/150秒至1/24秒以某一频率(即重复频率在24Hz和150Hz之间)发送一个信号。发射无线电波的时间很短，而休息时间相对较长。这种信号被称为脉冲信号询问脉冲。从询问器接收到信号后，地面导航站以另一频率发送脉冲响应脉冲。询问器的接收器接收响应脉冲，并测量发送询问脉冲和响应脉冲之间的时间间隔，从而可以转换飞机和地面导航站之间的倾斜距离。如果VOR和DME转发器设置在同一个导航站，飞行员可以根据机载设备的指示确定飞机相对于导航站的极坐标位置。4.2飞机导航系统，4.2.1无线电导航系统3。距离差无线电导航系统、4.2飞机导航系统、4.2.2惯性导航系统惯性导航是一种综合导航技术，它测量飞机的加速度，并通过计算获得飞机当时的速度和位置。其主要功能是自动测量飞机的各种导航参数和飞行控制参数，供飞行员使用或与其他控制系统配合完成飞机的自动控制(驾驶)。惯性导航的组成和工作原理由牛顿第二定律可知。当一个物体受到外力时，它会在外力的方向上产生加速度。如果运动中的初始位置、初始速度和加速度是已知的，则任何时候的速度和位置都可以通过两次积分得到。2.惯性导航系统是由惯性器件组成的自主导航装置。飞行导航参数可以在地面或空间没有任何其他辅助设备的情况下获得。由于测量误差，定位误差随着时间积累，并且要求制造精度高。3.惯性导航系统组件惯性测量单元(陀螺仪和加速度计)惯性导航平台计算机显示器、4.2飞机导航系统、4.2.2惯性导航系统、4.2飞机导航系统、4.2.2惯性导航系统2。两种类型的惯性导航系统平台。特点：提供惯性导航平台，保证加速度计始终在惯性空间的水平面上，方向明确，不受地球重力加速度的影响。然而，结构复杂且成本昂贵。捷联惯性导航系统。特点：无机电惯性平台，加速度计直接安装在飞机上，被测轴线与机身轴线直接一致。该平台的功能是通过计算机计算实现的。形成一个“软件平台”。简单的结构是最大的优势。然而，对计算机的要求相对较高。4.2飞机导航系统4.2.3卫星导航系统1。卫星导航系统组合导航卫星：24颗卫星分布在与赤道成55倾角的6个轨道平面上，每个轨道有4颗星，在任何时候至少有4颗星在地平线以上，仰角为7.5，可供使用。地面站：监控站、主控站和上行注入站的用户设备：全球定位系统接收机、4.2飞机导航系统、4.2.3卫星导航系统、4.2飞机导航系统、4.2.3卫星导航系统2。导航原理：通过同时测量四颗卫星上的伪距(相对距离可通过确定信号到达时间和卫星根据自身时钟发送的信号时间来确定)、x、y、Z坐标和时钟差、4.2飞机导航系统、4.2.3卫星导航系统、4.2飞机导航系统、4.2.4图像匹配导航系统1。导航原理通过大地测量、航空摄影、卫星摄影或现有地形图和其他方法将地形数据(主要是地形位置和高度数据)制成数字地图，并将数字地图存储在飞机的计算机中。这些地图被称为原始地图。当飞机飞越数字化的预定空域时，飞机上的检测设备再次测量(记录)该区域，获得实际的表面特征图像，并将实时图像与预先存储的原始图像进行比较。因此，可以确定飞机的实际飞行地理位置和标准位置之间的偏差，用于飞机的导航。4.2飞机导航系统，4.2.4图像匹配导航系统图像匹配导航可分为地形匹配导航和场景匹配导航。4.2飞机导航系统，实时原始图纸地图，4.2飞机导航系统，2。数字地图，4.2飞机导航系统，4.2.4图像匹配导航系统3。地形匹配导航一维匹配，适用于山区，采用雷达高度计作为测量装置。4.2飞机导航系统，4.2.4图像匹配导航系统4。场景匹配制导二维控制，适用于平坦区域，利用图像成像设备记录目标附近的地形和飞行轨迹。天文导航是一种通过观测天体来确定飞机位置和航向的导航技术。天文学上，“星等”用来表示天体的相对亮度，以区分天体的亮度和强度。例如，北极星的星等是2.1。4.2飞机导航4.3、飞机飞行控制系统，飞机飞行控制系统可分为手动控制和自动控制。手动控制是指飞行员通过操纵装置操纵气动操纵面、发动机油门杆或阀门开关来控制飞机的飞行。自动控制是指通过飞行自动控制系统对发动机的气动操纵面和油门杆进行自动控制。司机只监控它。4.3飞机的飞行控制系统，4.3.1飞机