《民用航空概论》课件模块六

民用航空概论XXXXXXXX教师专业课件教案微课扫码题库建课互评考试平台学习工具你需要的，都在文旌课堂模块一民用航空及其发展简史模块二

民用航空安全管理模块四

民用航空器的基本构造与系统目录模块七

民用航空器的设计制造与维修模块八

空中交通管理模块九

民用机场与地面保障服务模块十

航空运输经营管理模块三

航空器的飞行与操纵模块五

航空器的动力系统模块六

民用航空器的机载设备民用航空器的机载设备

模块六民用航空器的机载设备6.1航空仪表6.2航空器的导航系统及设备6.3航空器的自动控制设备6.4其他机载设备项目导读机载设备作为民用航空器的“感知、决策与执行中枢”，是驾驶员的“眼睛”和“手脚”，直接决定着飞行的安全性、可靠性与舒适性，是现代民用航空器不可或缺的组成部分。本模块将系统介绍各类机载设备，帮助学生理解航空仪表、航空器的导航系统及设备、航空器的自动控制设备、其他机载设备的工作原理与应用，构建完整的机载设备知识体系。能够简述航空仪表的类别、基本导航参数，知晓主要航空仪表的用途。能够识别电子综合仪表的主要显示区域。能力目标通过学习实践，深入理解机载设备的重要性，培养勤奋好学的进取精神。通过学习和调研，树立系统性思维，增强维护设备、保证飞行安全的责任意识。素质目标熟悉航空仪表分类；掌握传统飞行仪表；了解电子综合仪表。掌握空中导航及其基本导航参数；熟悉无线电导航系统及设备；了解惯性导航与卫星导航系统。理解自动驾驶和飞行轨迹控制；了解自动着陆；熟悉机载通信、雷达设备，以及飞行数据记录系统。知识目标课程思政通过学习和实践，深刻认识技术创新对航空器发展的推动作用，树立科学技术是第一生产力的观念，增强钻研航空技术、服务专业工作的主动性。通过调研，感悟机载设备的可靠性对航空安全的重要意义，强化建设航空强国、保障航空安全的使命感和责任感，增强民族自信心和自豪感。6.1航空仪表概念航空仪表是飞机的“感知与显示中枢”。它通过各类传感器采集飞行参数、发动机参数及系统状态参数，经表盘或电子屏呈现，辅助驾驶员实时掌握飞行情况。如高度、速度、姿态6.1航空仪表如图所示为部分常见的传统飞行仪表。分类航空仪表主要分为传统飞行仪表和现代电子综合仪表系统两大类。传统飞行仪表的工作原理是现代电子综合仪表系统的基础。（a）姿态指示仪

（b）高度表

（c）磁罗盘（d）发动机转速表

（e）升降速度表

（f）空速表6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表传统飞行仪表主要用于检测并显示飞行参数，即飞机飞行时的线运动参数和角运动参数。具体包括哪些参数呢？飞行参数飞行高度速度加速度升降速度飞机姿态角姿态角速度……俯仰角侧倾角航向角6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表1．大气数据仪表大气数据仪表是通过测量外界大气的物理参量，如静压、总压、总温、迎角等，来测量飞机的高度、速度、马赫数、迎角等参数的一类仪表。6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表1．大气数据仪表（1）气压式高度表。气压式高度表是利用大气压力随高度变化的原理来测量飞行高度的航空仪表，如图所示。它所测出的高度称为气压高度，即从标准海平面至飞机的垂直距离，而非飞机距正下方地面的实际高度。6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表1．大气数据仪表（2）速度表。速度表是测量并显示飞机速度的航空仪表。常见的速度表有哪些呢？空速表升降速度表6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表1．大气数据仪表（2）速度表。指示空速直接反映了机翼所承受的气流动压，是驾驶员判断飞机是否接近失速临界值的依据。是利用压力法测量飞机

空速

的航空仪表。飞机相对于气流的运动速度空速表指示空速真空速6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表1．大气数据仪表（2）速度表。飞机上一般使用空速管测量飞机的空速，它安装在气流流动稳定的地方，如翼尖、垂直尾翼顶部、机头正中、机头下方等位置。空速管正前方开口感受气流总压，侧壁小孔感受静压，仪表内的开口膜盒（见图）感受动压，并驱动指针指示当前指示空速。动压=总压-静压空速表指示空速真空速6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表1．大气数据仪表（2）速度表。空速表指示空速真空速升降速度表是测量飞机

升降速度的航空仪表。如图所示，该仪表利用毛细管延迟气压传递的特性，使膜盒内外产生压力差，飞机升降时，膜盒变形带动指针指示升降状态。单位时间内高度的变化量，用于判断飞机是否平飞6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表1．大气数据仪表（2）速度表。空速表指示空速真空速如图所示的升降速度表：“0”位表示飞机平飞；指针在“0”上方表示飞机爬升；指针在“0”下方表示飞机下降。6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表1．大气数据仪表（3）温度指示器。是测量大气温度的航空仪表，由温度探头和配套指示器组成，所测温度为大气总温（TAT），又称滞止温度。一部分是静止的空气温度，称为静温；另一部分是空气因运动和冲击飞机受压缩后升高的温度，称为动温。它们之间的关系可表示为：总温=静温+动温。传统机型多采用独立的模拟或数字温度指示器，现代机型则普遍将其集成于电子综合仪表系统中。6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表2．飞行姿态仪表飞行姿态仪表是用来指示飞机飞行姿态的一类仪表，主要测量飞机的俯仰角、侧倾角等参数。按测量原理不同分类陀螺仪表惯性仪表

6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表2．飞行姿态仪表陀螺仪表利用陀螺高速旋转时的定轴性建立稳定的空间基准，通过测量飞机机体相对该基准的角位移来指示飞机飞行姿态。飞机上的陀螺通常为电动转子，支撑转子的

万向支架

可随飞机飞行姿态的变化而运动。（1）陀螺仪表。又称平衡环常见的陀螺仪表陀螺地平仪协调转弯仪6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表2．飞行姿态仪表（1）陀螺仪表。常见的陀螺仪表陀螺地平仪协调转弯仪陀螺地平仪（三自由度陀螺）是指示飞机侧倾角和俯仰角的飞行姿态仪表。它利用陀螺的定轴性建立了一个人工地平线标记（始终平行地面），其上的小飞机标记则随飞机姿态变化。当飞机倾斜时，小飞机标记相对人工地平线标记发生位移，从而直观显示出飞机的倾斜角度和方向，如图所示。（a）左爬升

（b）爬升

（c）右爬升（d）左平飞

（e）平飞

（f）右平飞（g）左下降

（h）下降

（i）右下降6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表协调转弯仪的工作原理是什么呢？协调转弯仪的工作原理6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表2．飞行姿态仪表（1）陀螺仪表。常见的陀螺仪表陀螺地平仪协调转弯仪协调转弯仪是指示飞机转弯方向、转弯速率与侧滑方向的飞行姿态仪表，又称转弯侧滑仪，如图所示。协调转弯仪通过单自由度陀螺来测量飞机的转弯角速度，并通过小球在玻璃管中的位移指示侧滑方向。小球居中表示无侧滑；偏向内侧表示内侧滑；偏向外侧表示外侧滑。6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表2．飞行姿态仪表（2）惯性仪表。惯性仪表可利用物体的惯性原理测量飞机的加速度，进而反映飞机机动飞行的状态。载荷因数表是典型的惯性仪表（见图），用于指示飞机在机动飞行中承受的载荷因数大小。在飞机机动飞行时，表内重锤在惯性力作用下产生位移，带动指针偏转，从而指示出飞机所受载荷因数的大小。现代电子式载荷因数表

则是将重锤的位移量转换为电信号，再换算为加速度值显示在驾驶舱的多功能屏上。即电子加速度计6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表机动飞行是相对于平稳巡航或定常飞行而言的，是指飞机主动、大幅度改变飞行状态（姿态、轨迹、速度、高度中的一项或多项）的飞行动作，通常会伴随较大的加速度变化。小贴士6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表3．航向仪表（1）磁罗盘。磁罗盘（见图）是指南针原理在飞机上的具体应用，它以磁棒代替磁针，测量飞机纵轴在水平面上的投影与磁经线北端的夹角，即磁航向。由于磁棒易受机载设备的磁场干扰，因此磁棒及其传感器通常安装在远离座舱的翼尖或尾翼等非磁性区域，并通过远距离传输将信号送至座舱指示器，构成远读磁罗盘。此外，飞机在机动飞行时，磁棒摆动会产生较大的指示误差，单独使用时航向精度较低。6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表3．航向仪表（2）陀螺磁罗盘。陀螺磁罗盘（见图）是利用陀螺的定轴性来测量和指示飞机航向的仪表，它包含航向陀螺仪（陀螺半罗盘）和磁罗盘两部分。航向陀螺仪能够提供一个稳定的方向基准，克服磁罗盘在飞机转弯或加减速时因摆动和加速误差而无法准确指示航向的缺点。磁罗盘则可作为方位基准源，自动修正航向陀螺仪因机械摩擦、地球自转等因素产生的漂移误差。二者协同工作，共同输出准确可靠的飞机磁航向。6.1航空仪表>>6.1.1传统飞行仪表延伸阅读为使驾驶员快速获取大量信息并及时做出决断，以上这些传统飞行仪表在仪表板上采用基准T型布局。驾驶员正前方的中央为陀螺地平仪，其左侧为空速表，右侧为气压式高度表，正下方为陀螺磁罗盘，这4块仪表构成了T型布局的主干。在该主干下，协调转弯仪通常位于左下角，升降速度表则位于右下角。6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统随着大规模集成电路与微处理器技术在航空器上的应用及技术迭代，现代飞机驾驶舱普遍采用数字式电子显示技术，将飞行、导航等多类信息进行综合处理后集中显示，形成了电子综合仪表系统。该系统主要由电子飞行仪表系统（EFIS）和电子集中飞机监控系统（ECAM，空客）或发动机指示与机组警告系统（EICAS，波音）组成。6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统20世纪40年代后，飞机系统日趋复杂，座舱仪表最多达上百种，密密麻麻的指针让驾驶舱的有限空间更显局促。驾驶员在高负荷飞行中需要在极短时间内扫视大量仪表，极易因判读失误而引发风险，这也成为航空发展的突出瓶颈。此后数十年，航空人持续推进技术攻关：从综合罗盘、组合地平仪的“一表多用”破局，到60年代电子屏幕显示仪表逐步取代传统飞行仪表，再到70年代综合化电子仪表初步实现人机交互，直至90年代液晶显示技术（如波音777采用的LCD）正式落地，一步步化解了座舱信息过载的难题。如今，我国C919大型客机搭载了达到国际先进水平的综合显控系统，整套系统历经反复验证优化，各项指标均满足严苛的适航标准，这背后是一代代航空人自力更生、集智攻关的成果。未来航空事业的高质量发展，仍面临诸多核心技术挑战，更需要我们在关键环节持续突破，用实际行动践行航空报国的初心使命。砥节砺行6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统1．电子飞行仪表系统电子飞行仪表系统主要负责显示飞行信息，它是在机电式组合仪表、姿态指引仪（ADI）和水平状态指示器（HIS）的基础上发展而来的，它将来自大气数据系统、航向姿态系统、惯性导航系统，无线电导航、通信、雷达等设备的信号进行处理后，通过显示管理计算机转换为字符或图形，呈现在显示器上。由于不同飞行阶段对信息的需求存在差异，显示器的显示模式可通过驾驶员手动选择或自动切换。传统飞行仪表的集成6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统大气数据系统对飞行起到怎样的作用？大气数据系统6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统航向姿态系统对飞行起到怎样的作用？航向姿态系统6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统1．电子飞行仪表系统电子飞行仪表系统由以下4部分组成：主飞行显示器（PFD）导航显示器（ND）显示管理计算机方式控制面板主飞行显示器

导航显示器6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统1．电子飞行仪表系统电子飞行仪表系统由以下4部分组成：主飞行显示器和导航显示器集中显示驾驶、导航的核心数据和指令。它们布置在驾驶员正前方仪表板的中央位置，如图所示。主飞行显示器（PFD）导航显示器（ND）显示管理计算机方式控制面板6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统1．电子飞行仪表系统电子飞行仪表系统由以下4部分组成：主飞行显示器（PFD）导航显示器（ND）显示管理计算机方式控制面板这些信息在屏幕上是按基准T型布局逻辑进行排布的。主飞行显示器显示的信息包括：姿态指引信息航向信息飞行高度信息飞行速度信息6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统1．电子飞行仪表系统（1）姿态指引信息。姿态指引信息位于屏幕中央的方形区域内。区域上部显示俯仰角、侧倾角、航向偏差及下滑偏差。区域中部设有人工地平线，以及侧倾角指标和俯仰极限标记。区域顶部显示着陆相关指引：左侧为距导航台的距离与仪表着陆系统（ILS）频率，右侧为预选着陆高度与无线电高度。区域底部则显示选定着陆跑道的方位指示。运输机和民航客机特有6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统1．电子飞行仪表系统（2）航向信息。航向信息位于屏幕下方的弧形刻度区内。长方形窗口内显示航向角读数，旁侧的字母“M”代表磁航向，同时设有选择航向标记与对应读数。6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统1．电子飞行仪表系统（3）飞行高度信息。飞行高度信息位于屏幕右侧。竖直刻度带中央放大显示当前气压高度，并配有选择高度指标、公制高度读数、英制高度读数；该刻度带下方显示标准大气压设定值，其紧邻的右侧设有升降速度刻度带，并以指针指示当前升降速度。6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统1．电子飞行仪表系统（4）飞行速度信息。飞行速度信息位于屏幕左侧。竖直刻度带中央放大显示当前空速，并配有选择空速指标与选择空速读数。该刻度带下方设置空速失速告警标识。航向信息地速和风速风向信息航线和航程信息……导航显示器显示的信息包括：6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统2．电子集中飞机监控系统空客的电子集中飞机监控系统主要负责显示发动机参数和状态监控，波音的发动机指示与机组警告系统与该系统的功能和结构基本一致，下面以电子集中飞机监控系统为例进行介绍。民航客机的发动机通常远离驾驶舱，需要通过电子集中飞机监控系统采集发动机运行数据，并将数据转换为电信号显示在座舱仪表板上，帮助驾驶员掌握发动机状态，判断设备故障，接收告警提示，并记录故障参数。6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统2．电子集中飞机监控系统电子集中飞机监控系统包含两块核心显示器，分别是：发动机警告显示器（EWD）系统显示器（SD）6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统2．电子集中飞机监控系统电子集中飞机监控系统包含两块核心显示器，分别是：发动机警告显示器（EWD）系统显示器（SD）发动机警告显示器主要用于显示发动机状态参数和注意/告警信息，如发动机转速、排气温度、增压比、滑油压力与温度、燃油油量及流量、振动值等。状态参数以数字形式呈现，同时辅以图形展示趋势变化；注意/告警信息采用红、黄、蓝、绿等不同颜色的编码区分提示等级与具体内容。6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统2．电子集中飞机监控系统电子集中飞机监控系统包含两块核心显示器，分别是：发动机警告显示器（EWD）系统显示器（SD）系统显示器则用于呈现其他辅助系统的运行参数，如电源系统的电压、电流、功率和频率，座舱高度和温度，同时配套各类灯光与声响信号指示器，辅助驾驶员全面掌握飞机状态。6.1航空仪表>>6.1.2电子综合仪表系统2．电子集中飞机监控系统电子集中飞机监控系统的应用既改善了驾驶员的工作环境、简化了座舱仪表布局，也为地面维护提供了丰富的故障数据支撑。填空题：传统飞行仪表主要用于检测并显示飞行参数，即飞机飞行时的线运动参数和角运动参数，包括飞行高度、_________、加速度、升降速度、飞机姿态角和姿态角速度等。随堂检测21判断题：陀螺仪表利用陀螺高速旋转时的__________建立稳定的空间基准，通过测量飞机机体相对该基准的角位移来指示飞机飞行姿态。定轴性速度单选题：下列传统飞行仪表中，属于大气数据仪表的是（

）。A．陀螺地平仪 B．空速表C．协调转弯仪 D．航向陀螺仪随堂检测43单选题：在传统飞行仪表的基准T型布局中，构成仪表及其位置正确的是（

）。A．右侧为空速表 B．右侧为气压式高度表C．中间为磁罗盘 D．左侧为气压式高度表BB6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.1空中导航和基本导航参数1．空中导航空中导航是利用机载设备接收和处理信息，精确测定飞机的航向、高度和速度，引导飞机沿预定航线，安全、准时地飞抵预定点的全过程。通俗地说，空中导航就是帮助飞机解决“在哪里”和“向何处去”的问题。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.1空中导航和基本导航参数空中导航经历了哪些发展历程呢？空中导航的发展历程6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.1空中导航和基本导航参数2．基本导航参数

飞机在大气空间内运动，要想顺利完成飞行任务，必须实时获取航向、高度、速度、航迹和无线电方位等基本导航参数，高度前文已有介绍，下面主要介绍其他导航参数。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.1空中导航和基本导航参数2．基本导航参数（1）航向。航向线飞机纵轴在水平面内的投影，沿机头方向的延长线称为航向线。航向线以飞机所在位置的经线北端为起点，顺时针测量至航向线的夹角称为航向。分类以飞机所在位置根据度量航向时基准经线的不同，航向包括真航向、磁航向和罗航向3种，如图所示。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.1空中导航和基本导航参数2．基本导航参数（1）航向。现代飞机的使用基准一般为磁航向。它经航向参考系统修正后，可直接用于飞行，是驾驶员操纵飞机转弯、维持预定方向时最直观的姿态控制参考。

真航向（TH）自飞机所在位置的真经线（地理经线）北端，顺时针测量至航向线的夹角。

磁航向（MH）自飞机所在位置的磁经线北端，顺时针测量至航向线的夹角。

罗航向（CH）自飞机所在位置的罗经线北端，顺时针测量至航向线的夹角。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.1空中导航和基本导航参数飞机3种航向之间有什么样的关系？飞机3种航向之间的关系6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.1空中导航和基本导航参数2．基本导航参数（2）速度。真空速指示空速地速是指飞机相对于周围空气的真实运动速度，无法由空速表直接读出，而是需要将指示空速结合当前飞行高度的大气密度和温度进行修正后获得。可通过空速表测量获得，是驾驶员操纵飞机、确保飞行安全的根本依据。是飞机相对于地面的运动速度，用于衡量飞机相对地面的前进快慢，是导航计算的重要基础。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.1空中导航和基本导航参数2．基本导航参数（3）航迹。飞机的地面投影点在地球表面移动的轨迹称为航迹，由经线北端顺时针测量到航迹的角度称为航迹角。航迹是衡量飞机是否按预定航线飞行的最终标准。为了保持航线方向飞行，驾驶员必须校正风对飞行轨迹的影响。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.1空中导航和基本导航参数2．基本导航参数（4）无线电方位。在传统的无线电导航中，飞机通过接收地面导航台发射的电磁波，解算出自身相对于地面导航台的方位角，以此确定飞机的瞬时位置。描述飞机与导航台相对关系的两个核心参数是电台方位角和相对方位角。①电台方位角是从飞机所在位置的经线北端，沿顺时针方向测量到无线电方位线的角度，范围是0°～360°，表示电台相对于地理经线的方向。②

相对方位角是从航向线沿顺时针方向测量到无线电方位线的角度，范围是0°～360°。它直观反映了电台相对于飞机纵轴的位置，即电台相对于飞机机头的位置。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.1空中导航和基本导航参数延伸阅读电台方位角和相对方位角均以飞机为基准观测电台，与之不同的是，飞机方位角是以电台为基准观测飞机，即从电台所在位置经线北端顺时针测量至无线电方位线，范围是0°～360°。按基准经线不同，飞机方位角分为飞机真方位和飞机磁方位，其中，飞机磁方位同时也是飞机背离电台飞行时的磁航向，这在背台飞行和某些进近程序中会用到。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.2无线电导航系统及设备概念无线电导航是指通过发射与接收无线电波，测定航空器相对于地面导航台的方位、距离等参数，从而确定其位置、速度及航迹的技术。优点无线电导航的优点包括作用距离远、精度高、设备简单可靠，且几乎不受气象条件限制。应用无线电导航是目前仍广泛应用的导航技术手段，可以保障航空器在卫星导航受干扰或失效时安全着陆。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.2无线电导航系统及设备根据所测参数、工作频率及作用距离等的不同，无线电导航系统可分为：测距无线电导航系统测向无线电导航系统测距差无线电导航系统测速无线电导航系统着重介绍测距差无线电导航系统和测速无线电导航系统在现代客机中已不常用，这里不再赘述。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.2无线电导航系统及设备1．测距无线电导航系统及设备测距无线电导航系统是利用无线电波在空间中直线传播的特性，来测量航空器到地面导航台的直线距离（斜距），从而实现定位或导航。目前广泛应用的测距无线电导航系统有测距机（DME）、无线电高度表等。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.2无线电导航系统及设备1．测距无线电导航系统及设备（1）测距机。测距机是一种测量机载询问器至地面导航台距离的二次雷达系统。测距机由机载询问器和地面导航台组成，工作频段为962～1215MHz，相邻波道间隔1

MHz。测距机属于询问-应答式脉冲测距系统，机载询问器先向地面导航台发射询问脉冲对，地面导航台接收后延迟50μs，再向机载询问器发射回答脉冲对；机载距离计算机根据发射询问脉冲对与接收回答脉冲对的时间差，计算出飞机到地面导航台的斜距。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.2无线电导航系统及设备延伸阅读测距机是民航飞机普遍装备的无线电导航系统，常与甚高频全向信标系统安装在一起，可辅助航空器定位、计算地速、执行等待飞行、进近着陆，也可使航空器保持航路间隔、规避限制空域等。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.2无线电导航系统及设备1．测距无线电导航系统及设备（2）无线电高度表。无线电高度表的机载设备向地面发射无线电波，经地面反射后被机载接收设备接收，通过测量无线电波往返的时间并结合无线电波传播速度，即可计算出航空器的真实离地高度。与气压式高度表不同，无线电高度表能直接给出航空器与地面之间真实高度的精确值，而不需要测量当地地面的气压。因此，它在低空飞行、进近着陆阶段对保障飞行安全具有重要作用。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.2无线电导航系统及设备2．测向无线电导航系统及设备部分天线在发射或接收无线电波时，不同方向上的辐射强度或感应电动势存在显著差异，测向无线电导航系统就是基于此原理研制而成的。目前仍在应用的测向无线电导航系统有甚高频全向信标系统（VOR）和自动测向仪（ADF）。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.2无线电导航系统及设备2．测向无线电导航系统及设备（1）甚高频全向信标系统。概念甚高频全向信标系统是一种近程无线电导航系统，属于他备式导航系统，工作频段为108～117.95MHz。组成它由地面导航台（见图）和机载接收设备组成，地面导航台向全方位发射无线电信号，机载接收设备通过测量接收信号的相位，确定航空器相对于地面导航台的方位，从而引导航空器飞行。接收设备甚高频全向信标系统的机载接收设备主要包括控制盒、天线、甚高频（VHF）接收机和指示器。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.2无线电导航系统及设备2．测向无线电导航系统及设备（2）自动测向仪。自动测向仪是一种能自动、连续测量航空器相对地面导航台方位角的导航设备，主要用于引导航空器归航。它利用机载组合天线接收地面无方向性信标（NDB）信号，解算并确定电波来向与飞机纵轴的夹角。自动测向仪结构简单、成本低廉，是最早应用于空中导航的设备之一。由于自动测向仪工作频率较低，电波传播易受地形及天波干扰，且仅能提供相对方位角，需要结合航向基准才能解算飞机具体位置，因此其目前已不再是主用导航设备，但仍作为备用或辅助导航设备使用。即相对方位角6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.3惯性导航系统与卫星导航系统1．惯性导航系统惯性导航系统（INS）是利用加速度计和陀螺仪等惯性敏感器件，测量航空器的线加速度和角速度，并自动推算出航空器速度和位置的自主式导航系统。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.3惯性导航系统与卫星导航系统（1）惯性导航的原理。惯性导航的本质是航位推算，系统通过测量航空器运动的线加速度和角速度，经一次积分获得瞬时速度，二次积分获得位置坐标。作为综合性定位系统，惯性导航系统不仅能提供即时速度和位置，还能输出俯仰角、航向角、侧倾角等飞行姿态数据。1．惯性导航系统6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.3惯性导航系统与卫星导航系统（1）惯性导航的原理。惯性导航系统通常有以下两种工作模式：

①驾驶员引导模式②

自动控制模式系统实时解算并显示速度、位置及飞行姿态参数，驾驶员根据这些信息操纵飞机沿预定航线飞行。系统将计算出的实时位置与规定航线进行比对，一旦检测到飞机偏离，系统将生成误差控制信号驱动自动驾驶仪，使其操纵舵面修正航迹。无人驾驶航空器、航天器及导弹的精密制导均属于此类工作模式的应用。1．惯性导航系统6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.3惯性导航系统与卫星导航系统（2）惯性导航的特点。你知道惯性导航具有哪些优缺点吗？1．惯性导航系统6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.3惯性导航系统与卫星导航系统（2）惯性导航的特点。惯性导航的优点：

①

自主性强，不依赖外部信息，也不向外辐射能量，抗干扰能力强，隐蔽性好；②

全天候全域适用，可在空中、地表及水下全时空工作；③

数据全面，可连续输出位置、速度、姿态及航向信息，数据噪声低；④

动态性能好，数据更新率高，短期精度和稳定性优异。1．惯性导航系统6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.3惯性导航系统与卫星导航系统（2）惯性导航的特点。惯性导航的缺点：

①

产生误差累积，导航信息经积分获得，定位误差随时间产生积累误差；②

准备时间长，启动前需较长的初始对准过程以获取初始基准；③

设备成本高昂；④

无时间基准，系统本身不能提供绝对时间信息。1．惯性导航系统6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.3惯性导航系统与卫星导航系统2．卫星导航系统导航卫星地面运控系统用户定位设备卫星导航系统的3个组成部分卫星导航系统主要由哪些部分组成呢？6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.3惯性导航系统与卫星导航系统2．卫星导航系统（1）卫星导航的原理。卫星导航的基本原理是利用已建立的卫星导航系统，由航空器上的接收机接收导航卫星发射的无线电信号，得出航空器相对于导航卫星的位置，再根据已知导航卫星的空间位置，计算并确定航空器的空间位置。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.3惯性导航系统与卫星导航系统延伸阅读全球主要的卫星导航系统包括我国的北斗卫星导航系统（BDS）、美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）和欧盟的伽利略卫星导航系统（GALILEO）。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.3惯性导航系统与卫星导航系统2．卫星导航系统（2）北斗卫星导航系统。北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星导航系统，也是全球卫星导航系统国际委员会（ICG）认定的四大核心供应商之一。北斗卫星导航系统是由空间段、地面段和用户段3部分组成的。它可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时（PNT）服务，并具备短报文通信能力。2000年北斗一号建成，系统采用有源定位体制，定位精度优于20m，服务范围为我国及周边地区；2012年北斗二号建成，系统具备区域导航与授时能力，定位精度10m，测速精度0.2m/s，授时精度单向50ns，服务范围为亚太地区；2020年北斗三号全球组网完成，核心服务定位精度进一步提升至米级，服务范围拓展至全球。6.2航空器的导航系统及设备>>6.2.3惯性导航系统与卫星导航系统北斗卫星导航系统时怎样建成的？北斗卫星导航系统的“55颗卫星”判断题：甚高频全向信标系统是一种近程无线电导航系统，属于他备式导航系统。（

）随堂检测21判断题：惯性导航系统是自主式导航系统，其定位误差不会随飞行时间积累。（

）错误正确6.3航空器的自动控制设备航空器的飞行控制有人工操纵和自动控制两种方式。人工操纵是指驾驶员通过飞机上的操纵装置，操纵飞机舵面和油门杆来控制飞行，有系统笨重、传动间隙大、摩擦阻力大等缺点。自动控制是指通过飞机自动控制设备，自动操纵舵面和油门杆来控制飞行，驾驶员主要承担监控任务。自动控制有结构简单、重量轻，且便于与飞行控制、导航等系统综合使用等优点，现代飞机广泛采用自动控制方式。人工操纵自动控制下面主要介绍自动驾驶仪与飞行轨迹控制系统，以及自动着陆系统与设备。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.1自动驾驶仪与飞行轨迹控制系统1．自动驾驶仪当用自动驾驶仪代替驾驶员操纵飞机时，其核心任务是模拟驾驶员的操纵逻辑，实现航迹控制。自动驾驶仪主要由3部分组成：敏感元件（测量俯仰角等参数）综合放大装置（信号处理与功率放大）执行装置（舵机）6.3航空器的自动控制设备>>6.3.1自动驾驶仪与飞行轨迹控制系统1．自动驾驶仪自动驾驶仪配备的敏感元件，可用于感知飞机的俯仰角变化，并将相关参数转换为成比例的电信号；电信号经综合放大装置处理后，驱动舵机偏转舵面。舵面的偏转量应与姿态偏差成特定比例关系，以模拟驾驶员推拉驾驶杆的操作力度。如图所示为利用自动驾驶仪操纵飞机飞行的流程图。自动驾驶仪的应用，不仅显著减轻了驾驶员的体力和脑力负担，更重要的是，它为飞机提供了精确的姿态基准。因此，自动驾驶仪是构建复杂飞行控制系统的基础装置。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.1自动驾驶仪与飞行轨迹控制系统2．飞行轨迹控制系统飞行轨迹控制要求航空器质心以足够的准确度保持在给定的空间轨迹上。然而，纵向自动驾驶仪虽然能稳定飞机的俯仰角，却无法直接稳定和控制飞行高度。举个例子当飞机受到扰动后，其俯仰角恢复时，其飞行高度可能已经偏离。因此，需要在自动驾驶仪的基础上，再叠加高度传感器和高度给定装置，构成飞行轨迹控制系统。

①

高度传感器主要包括高度差传感器和高度差变化率传感器，分别用来测量给定高度与实际高度之差，以及飞机升降速度。

②

高度给定装置则可供驾驶员预选目标飞行高度。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.1自动驾驶仪与飞行轨迹控制系统飞行轨迹控制系统有哪两种工作状态？飞行轨迹控制系统的两种工作状态6.3航空器的自动控制设备>>6.3.1自动驾驶仪与飞行轨迹控制系统2．飞行轨迹控制系统飞行轨迹控制系统工作时，高度传感器会将高度偏差信号发送至自动驾驶仪，自动驾驶仪据此计算出所需的俯仰角，并转换为修正信号，驱动舵机偏转升降舵，从而改变飞机的升降速度，最终将飞行高度稳定在给定值。如图所示为飞行轨迹控制系统稳定与控制飞行高度的流程图。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.2自动着陆系统与设备1．自动着陆系统概述着陆是飞行任务中的一个关键阶段，该阶段时间短、操纵负荷大、精度要求高。若仅靠目视着陆，驾驶员需要在远距离外清晰识别跑道。举个例子以民航客机目视飞行为例，通常要求气象条件满足云底高不低于300m、水平能见度不小于4.8km，驾驶员方可在进近阶段的决断高度上清晰辨认跑道环境。为保证飞机能在夜间或不良气候条件下安全着陆，必须依赖自动着陆系统，实时提供飞机相对于标准下滑道的偏离指示。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.2自动着陆系统与设备1．自动着陆系统概述目前，民航机场广泛采用的自动着陆系统主要为仪表着陆系统（ILS），微波着陆系统（MLS）为其后续发展方案，但因技术路线更替暂未大规模推广。仪表着陆系统与微波着陆系统都使用非目视着陆引导设备，该设备的基本原理是由机场端发射装置在跑道延长线的空中建立虚拟的标准下滑道（见图）和航向道，飞机通过机载接收设备感知自身相对于该路径的位置偏差。当飞机处于标准下滑道上时，机载接收设备输出信号为零；若飞机偏离标准下滑道，则机载接收设备输出相应极性和幅值的偏离信号。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.2自动着陆系统与设备1．自动着陆系统概述举个例子飞机处于标准下滑道上方时，机载接收设备输出对应“上方”极性的信号，该信号发送至自动驾驶仪后，自动驾驶仪将驱动舵机使升降舵向下偏转，产生低头力矩，从而使飞机沿标准下滑道下降回归；随着偏离程度减小，舵面将逐步回中，飞机保持在标准下滑道上直至触地，实现自动着陆。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.2自动着陆系统与设备2．仪表着陆系统仪表着陆系统俗称盲降系统，1949年被国际民用航空组织确定为标准进近着陆引导设备，是目前应用最广的精密进近着陆系统。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.2自动着陆系统与设备2．仪表着陆系统（1）仪表着陆系统的作用。仪表着陆系统的核心作用是为飞机进近着陆提供水平、垂直和距离的三维引导。它通过地面设备建立虚拟的标准下滑道和航向道，配合距离信息，引导飞机对正跑道并沿正确坡度平稳下降，最终实现安全着陆。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.2自动着陆系统与设备2．仪表着陆系统（2）仪表着陆系统的组成。机载接收设备地面设备机载接收设备方向引导系统距离参考系统目视参考系统机载接收设备的信息集中在电子综合仪表系统中显示，可向驾驶员提供航向与下滑偏离指示、距跑道距离、工作频率、决断高度等关键参数。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.2自动着陆系统与设备2．仪表着陆系统（2）仪表着陆系统的组成。机载接收设备地面设备机载接收设备方向引导系统距离参考系统目视参考系统方向引导系统通过航向台与下滑台协同工作，在空中构建一条通往跑道的三维虚拟路径。航向台位于跑道进近方向的远端，发射水平扇形波束，用于测定飞机偏离跑道中心线的方位，提供水平（左右）引导，确保飞机对正跑道，它的工作频率为108.10～111.95MHz。下滑台位于跑道入口内一侧，发射仰角约3°的波束，提供垂直（上下）引导，确保飞机沿正确的坡度下降，它的工作频率为329.15～335MHz，与航向台配对使用。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.2自动着陆系统与设备2．仪表着陆系统（2）仪表着陆系统的组成。机载接收设备地面设备机载接收设备方向引导系统距离参考系统目视参考系统距离参考系统通过在进近航径上设置固定位置基准点，为飞机提供距跑道入口的近似距离信息。它的核心设备为指点信标，指点信标的工作频率为75MHz。当飞机飞越指点信标上空时，机载接收设备触发相应的视觉与听觉指示，提示驾驶员飞机已抵达特定位置，并注意检查飞机高度和姿态。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.2自动着陆系统与设备2．仪表着陆系统（2）仪表着陆系统的组成。机载接收设备地面设备机载接收设备方向引导系统距离参考系统目视参考系统按距跑道入口由远及近，指点信标依次为外指点信标、中指点信标和内指点信标，分别对应进近着陆的关键位置：外指点信标对应最后进近定位点（FAF）；中指点信标对应标准下滑道上约60m高度；内指点信标对应标准下滑道上约30m高度。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.2自动着陆系统与设备2．仪表着陆系统（2）仪表着陆系统的组成。机载接收设备地面设备机载接收设备方向引导系统距离参考系统目视参考系统目视参考系统主要由精密进近轨迹指示器（PAPI）与机场灯光系统（见图）构成。目视参考系统可以为驾驶员提供飞机相对于标准下滑道的目视校验参考，尤其在夜间或低能见度条件下，能为驾驶员提供重要引导，辅助其完成着陆操纵。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.2自动着陆系统与设备3．微波着陆系统微波着陆系统是指利用地面导航台发射的扫描波束，为飞机提供精密方位、仰角和距离信息的着陆引导系统。对应仪表着陆系统的航向台和下滑台，微波着陆系统设置了方位台、反方位台和仰角台。这些地面导航台都在同一频率上发射电磁波，频率范围为5

031.0～5

090.7MHz，提供200个波道，数量是仪表着陆系统的5倍。6.3航空器的自动控制设备>>6.3.2自动着陆系统与设备3．微波着陆系统微波着陆系统通过为不同地面导航台指配不同工作频率来区分信号（频分多址）。每个地面导航台采用时间分割波束扫描技术，在互不重叠的时间段内依次发射信号（时分复用），机载接收设备按时间顺序处理这些信号，从而计算出飞机相对于跑道中心线和标准下滑道的位置。微波着陆系统以精密测距机取代了仪表着陆系统中的指点信标，能够为飞机提供连续、精确的距离信息。然而，微波着陆系统建设维护成本过高，加上卫星导航系统的成熟与普及，且仪表着陆系统已足够稳定可靠，微波着陆系统最终未能大规模推广。6.4其他机载设备除了前文所介绍的内容，大型民航客机的机载设备还包括电气系统、通信设备、雷达设备和飞行数据记录系统等。电气系统已经在模块4中进行了详细阐述，此处不再赘述。下面主要介绍通讯设备、雷达设备和飞行数据记录系统。6.4其他机载设备>>6.4.1通信设备与雷达设备航空器的飞行安全依赖外部信息的获取与交互。通信设备负责实现空地及空空之间的语音与数据联络；雷达设备则利用电磁波探测外部环境（如气象、地形），为机组提供态势感知。二者共同构成了飞行安全保障的重要基石。6.4其他机载设备>>6.4.1通信设备与雷达设备1．通信设备通信电台民航飞机常用的通信设备机内通话器救生电台……概念及组成通信电台是实现飞机与地面空管部门、其他航空器

及卫星之间双向语音或数据通信的核心机载设备，是保障飞行安全、维持空中交通秩序、实现飞行任务协同的“神经中枢”。它贯穿起飞、巡航、降落及应急处置全流程，其性能直接决定了通信的可靠性与覆盖范围。通信电台通常由发射机、接收机、天线、电源、控制盒、送话器和耳机组成。如客机、军机、直升机6.4其他机载设备>>6.4.1通信设备与雷达设备1．通信设备通信电台民航飞机常用的通信设备机内通话器救生电台……分类高频（HF）通信电台用于远距离通信，依靠电离层反射传输信号，适合跨洋或远距离通信，但存在通信盲区和信号不稳定问题，工作于2～30MHz短波波段；甚高频（VHF）通信电台以直线视距传输信号，信号稳定无盲区，适合中近距空地指挥，工作于118～136.975MHz波段。中远程大型客机通常两种电台均有配备，以覆盖不同飞行阶段的需求。6.4其他机载设备>>6.4.1通信设备与雷达设备1．通信设备通信电台民航飞机常用的通信设备机内通话器救生电台……是一种带有音频放大器的内部通话设备，主要用于机组人员间通话，也可经由机外通信电台实现对外联络。现代客机的机内