《第1节仪表概述.ppt

1·1 航空仪表的发展 航空电子和仪表用于测量、计算和自动调节航空器的运动状态和动力装置的工作状态。 其发展大体上经历了机械仪表、电气仪表、综合自动化仪表和电子显示仪表四个阶段。 机械仪表 主要依靠机械装置转换和传递信息的仪表，称为机械仪表。早期飞机上安装的高度表、空速表、磁罗盘、方位仪和地平仪等就属于机械仪表。 电气仪表、综合自动化仪表 20世纪30年代以后，随着电气、电子技术和计算技术等近代科学技术的发展，圆满解决了非电量转换为电量和电气远距离传送两个主要问题，航空仪表进入了电气仪表阶段。 50年代以后，由于飞机性能迅速提高，所需指示和监控仪表数量大量增加，不仅仪表板无法安排，也使飞行员的负担过重。于是航空仪表进入了综合自动化仪表阶段。 电子显示仪表 虽然有了综合自动化仪表，但仪表数量依然很多，仪表板显得很拥挤。70年代以后，航空仪表进入了电子显示仪表阶段。电子显示仪表利用液晶显示器，采用多种颜色的图形、符号和文字向飞行员提供信息，具有很强的直观性和很大的信息量。 电子显示器具有集中的状态显示、故障告警及维修指示，提高了自动化程度，整个仪表板以几个显示屏为中心，辅以少数机械仪表，简单明了。 电子显示仪表 仪表发展简介 1·2 仪表板的基本布局 航空电子和仪表在仪表板上的分布，主要是便于飞行人员迅速而全面地观察仪表，一般具有三个特点： 第一，重要仪表（如姿态仪表）装在便于 观察的地方； 第二，测量同一参数或性质相近参数的仪表排列在一起便于互相比较； 第三，所测参数不同，但有密切联系的仪表排列在一起。 仪表的“T”型布局 地平仪或姿态指引仪是飞行员重点观察的仪表，一般装在左、右仪表板中央偏上位置，空速表和高度表分列两侧。这三只表基本处于一条水平线上，综合观察它们的指示可以了解飞机的纵向运动情况。 航道罗盘或水平状态指示器安装在地平仪下方。地平仪和航道罗盘构成一条垂直线，综合观察它们的指示可以了解飞机的横向运动状况。这四个仪表构成了典型的“T”型排列形式，其他仪表则分布在它们周围。 为了飞行的安全，极有必要制作出一种能指示飞机飞行姿态的仪表。这块仪表必须能够显示出一条不随着飞机的俯仰、倾斜而变动的地平线。在表上这条线的上方即为天，下方即为地。天与地都分别用不同的颜色予以区别，要非常醒目。 玩具陀螺 怎样才能造出这条地平线呢?设计者从玩具陀螺中获得了灵感。许多小孩都玩过陀螺。它的神奇之处在于当它转动起来以后，无论你如何去碰它，它总是保持直立姿态，决不会躺倒。而且它转的越快，这种能保持直立的特性就越强。 玩具陀螺 换句话说：陀螺转动起来后，它可以保持它的旋转轴的指向不受外界的干扰，指向它起始的方向。 陀螺仪 利用这个原理，在l9世纪末就制造出来陀螺仪，它的核心部分是一个高速转动的陀螺，专业术语叫转子。把转子装在一个各方向均可自由转动的支架上，这就是陀螺仪。把陀螺仪安装到其他设备上，不管这个设备如何运动，陀螺仪内转子旋转轴的方向是不会改变的。 简单的地平仪 飞机发明后不久，陀螺仪就被用到了飞机上。把陀螺仪的支架和机身连在一起，它的转子在高速旋转时，旋转轴垂直于地面，有一根横向指示杆和转子轴垂直交叉相连。 仪表之王--地平仪 飞机可以改变飞行姿态，但转子轴会始终指向地面，横向标示杆就始终和地平线平行，它在仪表中被叫做人造地平线，这个仪表被称为地平仪，也叫姿态指引仪。在实际飞行时，驾驶员会相信地平仪指示出的飞行姿态而不是相信自己的感觉判断，从而避免因飞机的剧烈俯仰倾斜动作导致的判断失误，也就保证了飞机安全飞行。 什么是航线 飞机飞行的路线称为空中交通线，简称航线。飞机的航线不仅确定了飞机飞行具体方向、起讫点和经停点，而且还根据空中交通管制的需要，规定了航线的宽度和飞行高度，以维护空中交通秩序，保证飞行安全。飞机在空中具体是如何确定线路的呢？首先，飞行员会把出发机场和到达机场以及途中要经过的导航点输入到飞机的电脑中。当飞机升空后，导航点和飞机之间会不断的交换数据，从而引导飞机的自动飞行系统控制飞机往下一个导航点飞行。也就是说，飞机在空中的线路是由地面导航台控制的。 自动化飞行 飞机能不能不用驾驶员，自动去飞行？早在地平仪被装在飞机上以后，有人就在琢磨这个想法。l914年，一名美国发明家斯派雷利用地平仪上陀螺指针做为飞机平飞的标准，用电器装置测出飞机飞行时和这个标准的偏离，再用机械装置予以校正，就使飞机保持在平飞的状态上。这就是世界上第一台自动驾驶仪。 自动化飞行 虽然它只能保持飞机的平飞，但它给后人以启迪，从此开始了飞机自动飞行的时代。20世纪70年代，电子计算机进入飞机，飞机有了自己的电子“大脑”。首先使用了三个电子计算机(飞行控制计算机)分别控制飞机三个轴的飞行状态。此时的飞机不仅能被控制平飞