機載設(shè)備、機場和空中交通管理課件

1、機載設(shè)備、機場和空中交通管理5.1 航空儀表5.2 飛機導(dǎo)航技術(shù)5.3 飛機自動控制技術(shù)5.4 其他機載設(shè)備5.5 機場和空中交通管理思考題與習(xí)題5.1 航 空 儀 表航空儀表的發(fā)展，歷經(jīng)了“機械儀表”“機電型儀表”，以及“綜合自動儀表”三個階段。按功能的不同，航空儀表可以分為飛行狀態(tài)參數(shù)測量儀表、發(fā)動機工作狀態(tài)參數(shù)測量儀表、自動駕駛和控制儀表，以及導(dǎo)航儀表和其他儀表。5.1.1 飛機飛行狀態(tài)參數(shù)測量 飛行狀態(tài)參數(shù)是指飛機飛行時的線運動參數(shù)和角運動參數(shù)，一般說來有飛行高度、飛行速度和加速度，姿態(tài)角(俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、航向角)和姿態(tài)角速度。1飛行高度和飛行速度測量 (1) 全靜壓管。氣壓式高度表、

2、空速表、升降速度表和馬赫數(shù)表，都屬于全靜壓系統(tǒng)儀表，均需依靠全靜壓管(又叫空速管、皮托管或動靜壓管)所收集的大氣全壓(又叫總壓)和靜壓來工作。全靜壓管是一根細(xì)而長的管子，如圖5-1所示。它安裝在機頭外側(cè)或機翼前緣受氣流干擾最小的部位，以免收集的氣壓受到影響。用于超聲速飛機的全靜壓管頭部較尖，這樣可以減小頭部激波的強度。正對氣流的小口叫全壓口，后面是全壓室，這里感受到的是迎面氣流的全壓(即總壓，是動壓與靜壓之和)。離全靜壓管頭部一定距離處，沿管周開的幾個小孔叫靜壓孔，與靜壓室相通，在靜壓室中感受到的是大氣的靜壓。2.速動比率速動比率是企業(yè)一定時期的速動資產(chǎn)同流動負(fù)債的比率。速動比率（速動資產(chǎn)流動

3、負(fù)債）100% 由于剔除了流動資產(chǎn)中變現(xiàn)力差且不穩(wěn)定的項目后，該指標(biāo)能更加準(zhǔn)確、可靠地反映企業(yè)實際的短期債務(wù)償還能力。通常認(rèn)為該比率為100%時較為適當(dāng)?！纠?-9】速動比率的計算與分析天馬股份管理當(dāng)局在掌握流動比率信息后，考慮到公司還有部分積壓的存貨、預(yù)付賬款等變現(xiàn)較困難的資產(chǎn)，認(rèn)為流動比率不能謹(jǐn)慎地反映出公司的實際短期償債能力。要求財務(wù)人員提出更為可靠的分析指標(biāo)。期末速動比率=（50 07538 39489 12411 8891 794）156 7401.22期初速動比率=（32 81917 96674 73610 0661 972）178 1900.77影響速動比率可靠性的一個重要因素是

4、應(yīng)收賬款的變現(xiàn)能力。3.現(xiàn)金流動負(fù)債比率經(jīng)營活動產(chǎn)生的現(xiàn)金凈流量與流動負(fù)債的比率稱為現(xiàn)金流動負(fù)債比率?，F(xiàn)金流動負(fù)債比率經(jīng)營現(xiàn)金凈流量流動負(fù)債100%該指標(biāo)是從現(xiàn)金流量角度來反映企業(yè)當(dāng)期償付短期債務(wù)的能力。該指標(biāo)值越高，表明企業(yè)經(jīng)營活動產(chǎn)生的現(xiàn)金凈流入較多，用于保障企業(yè)按時償還到期債務(wù)的資金越充裕，企業(yè)的償債能力越強?！纠?-10】現(xiàn)金流動負(fù)債比率的計算與分析在對企業(yè)的流動比率和速動比率深入分析后，企業(yè)管理當(dāng)局認(rèn)為用于還債的流動資產(chǎn)中有一部分資金是來自于企業(yè)的舉債收入，公司想了解企業(yè)自身經(jīng)營活動產(chǎn)生的現(xiàn)金流對短期債務(wù)的保障程度。哪項指標(biāo)可以用來滿足企業(yè)管理當(dāng)局分析的需要？期末現(xiàn)金流動負(fù)債比率（期

5、末負(fù)債）=36 015156 7400.23一個極短期的債權(quán)人可能會對現(xiàn)金比率更感興趣?，F(xiàn)金比率=（貨幣資金交易性金融資產(chǎn)）流動負(fù)債天馬股份期末的現(xiàn)金比率為0.32，表示公司當(dāng)期現(xiàn)有的現(xiàn)金及現(xiàn)金等價物能夠償還32%的流動負(fù)債。（二）長期償債能力分析長期償債能力是指企業(yè)償還長期債務(wù)的能力。衡量企業(yè)長期償債能力的指標(biāo)主要有資產(chǎn)負(fù)債率產(chǎn)權(quán)比率利息保障倍數(shù)。1.資產(chǎn)負(fù)債率資產(chǎn)負(fù)債率是指企業(yè)負(fù)債總額對資產(chǎn)總額的比率。資產(chǎn)負(fù)債率（負(fù)債總額資產(chǎn)總額）100%是衡量企業(yè)負(fù)債水平及其風(fēng)險程度的重要指標(biāo)。債權(quán)人來分析投資者角度來分析比較保守的觀點認(rèn)為一般不應(yīng)高于50%通常認(rèn)為資產(chǎn)負(fù)債率達60%時比較適當(dāng)?！纠?-

6、11】資產(chǎn)負(fù)債率的計算與分析天馬股份管理當(dāng)局想了解公司近兩年資本結(jié)構(gòu)及其債務(wù)水平的變化，擬為其未來籌資決策提供依據(jù)。請問哪項指標(biāo)能滿足企業(yè)分析要求？期末資產(chǎn)負(fù)債率=（184 574653 698）100=28.23期初資產(chǎn)負(fù)債率=（181 758584 104）100=31.112.產(chǎn)權(quán)比率與權(quán)益乘數(shù)產(chǎn)權(quán)比率是負(fù)債總額與所有者權(quán)益總額的比率，是企業(yè)財務(wù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)健與否的重要標(biāo)志。產(chǎn)權(quán)比率負(fù)債總額所有者權(quán)益總額100產(chǎn)權(quán)比率越低，表明企業(yè)自有資金所占比例越高，企業(yè)財務(wù)風(fēng)險越小，長期償債能力越強，債權(quán)人權(quán)益的保障程度越高。當(dāng)企業(yè)的資產(chǎn)報酬率大于借入資金成本率時，舉債經(jīng)營有利于提高企業(yè)的經(jīng)營業(yè)績。企業(yè)應(yīng)

7、結(jié)合獲利能力來評價產(chǎn)權(quán)比率的合理性?！纠?-12】產(chǎn)權(quán)比率的計算與分析天馬股份管理當(dāng)局通過資產(chǎn)負(fù)債率了解公司的資金來源結(jié)構(gòu)后，該想進一步了解自有資金對債務(wù)資金的保障程度，以便于對財務(wù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健性做出評價。請問哪項分析指標(biāo)能滿足分析的要求？期末產(chǎn)權(quán)比率=（184 574469 124）100=39.34期初產(chǎn)權(quán)比率=（181 758402 346）100=45.17與全壓室相連的一根小管，叫全壓管；與靜壓室相連的一根小管，叫靜壓管；這兩根管子再經(jīng)過管子與儀表相連接。在全靜壓管中還裝有加溫電阻，以免因結(jié)冰而影響工作。全壓管和靜壓管把感受到的大氣壓力通往飛機內(nèi)部，再加上應(yīng)急全壓管、應(yīng)急靜壓孔、轉(zhuǎn)換開

8、關(guān)和導(dǎo)管，就組成了全靜壓系統(tǒng)。圖5-1 全靜壓管的構(gòu)造 (2) 飛行高度測量。飛行高度是指飛機重心在空中相對于某一基準(zhǔn)平面的垂直距離。由于所選的基準(zhǔn)平面不同，飛行高度分為絕對高度(選實際海平面為基準(zhǔn)平面的高度)，相對高度(選某一指定參考面為基準(zhǔn)平面的高度，如起飛或著陸機場的地平面)，真實高度(選飛機正下方的地面目標(biāo)的最高點，且與地平面平行的平面為基準(zhǔn)平面的高度)，標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度(選標(biāo)準(zhǔn)海平面為基準(zhǔn)平面的高度。標(biāo)準(zhǔn)海平面是人為設(shè)定的，不隨溫度和濕度的變化而變化，和真實的海平面高度是不完全一致的。國際民航組織規(guī)定：當(dāng)飛機進入航線后，一律使用標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度)。飛機在起飛、著陸時，需要相對高度；在執(zhí)行搜索

9、、轟炸、照相和救援等任務(wù)時，需要真實高度；空中交通管制分層飛行時，需要標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度。機上最常用的測量飛行高度的方法，就是氣壓測高。在重力場內(nèi)，大氣壓力隨高度增加而減小，且有確定的函數(shù)關(guān)系。用氣壓式高度表，通過測量氣壓來間接測量飛行高度，如圖5-2所示。它的感受部分是一個真空膜盒，作用在真空膜盒上的氣壓為零時，真空膜盒處于自然狀態(tài)。受大氣壓力作用后，真空膜盒收縮并產(chǎn)生彈性力。當(dāng)真空膜盒產(chǎn)生的彈性力與大氣作用在真空膜盒上的總壓力平衡時，真空膜盒的變形程度一定，指針就指出相應(yīng)的高度。圖5-2 氣壓式高度表的工作原理1真空膜盒；2靜壓管接口；3連桿；4扇形齒輪；5指示器飛行高度增大時，大氣壓力減小，真

10、空膜盒膨脹；飛行高度減小時，大氣壓力增大，真空膜盒收縮。真空膜盒通過曲柄、連桿、齒輪傳動放大機構(gòu)帶動指針，使之在刻度盤上指出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度。為了提高讀數(shù)分辨率，常采用雙針、三針或指針、數(shù)碼輪組合指示儀表的方法來測量飛行高度。此外，還有無線電測高、激光測高、同位素測高和垂直加速度積分測高等方法。(3) 飛行速度測量。飛行速度是指飛機重心運動軌跡切線方向的速度。所選的坐標(biāo)系不同，就會有不同的飛行速度。飛機相對于地球的運動速度，有升、降速度和地速。升、降速度(也稱高度變化率)是指飛機重心沿地垂線方向運動的速度分量，測量這個速度是為了保證飛機水平飛行；地速是指飛機重心沿地平面運動的速度分量，測量這

11、個速度是為了執(zhí)行導(dǎo)航、轟炸、照相等任務(wù)。飛機相對于空氣的運動速度，有側(cè)滑速度和空速。側(cè)滑速度是指飛機在垂直截面內(nèi)橫軸相對于氣流的速度；空速是指飛機在縱軸對稱平面內(nèi)相對于氣流的運動速度。在無風(fēng)的情況下，空速與地速相等；有風(fēng)時，地速是空速和風(fēng)速的矢量和?？账僦饕脡毫Ψy量，地速可以用線加速度積分法和無線電多普勒效應(yīng)測量。 空速測量。空速又分真實空速和指示空速。飛機的真實空速是空氣動壓和空氣密度的函數(shù)；而指示空速僅是空氣動壓的函數(shù)，只要測得了動壓就可以得到指示空速。在標(biāo)準(zhǔn)海平面狀態(tài)下，指示空速等于真實空速；而在非標(biāo)準(zhǔn)海平面狀態(tài)下或海平面以上，指示空速將偏離真實空速，高度愈高，偏離愈大。迎角一定時，

12、升力和阻力的大小直接取決于動壓。因此，指示空速對保證飛行安全、防止失速有重大意義，尤其在起飛和著陸階段?？账俦硗ㄟ^測量全靜壓管傳來的動壓來測量飛機的指示空速，如圖5-3所示。全靜壓管中的全壓管和靜壓管分別通過導(dǎo)管連接到空速表的開口膜盒內(nèi)、外，飛行中，膜盒內(nèi)、外的壓力差等于氣流的動壓。膜盒在動壓作用下膨脹，通過傳動機構(gòu)，使指針指出相應(yīng)的速度值。空氣密度一定時，飛行速度越大，動壓也越大，膜盒膨脹得越厲害，指針指出的速度值就越大。這種根據(jù)相對氣流由動壓測出的速度就是指示空速，或叫表速。圖5-3 空速表為了使飛行員了解真實空速，在空速表中裝有空氣密度補償機構(gòu)，并另用一根細(xì)指示針來指示真實空速值，構(gòu)成一

13、種組合式空速表，如圖5-4所示。因為空氣密度與空氣靜壓、空氣靜溫有關(guān)，所以在飛機上要直接測量空氣靜溫是很困難的。通常，是通過測量空氣總溫來得到空氣靜溫的測量值，但是用這種方法設(shè)計的真實空速表結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。另一種方法是將空氣靜溫的測量轉(zhuǎn)換為空氣靜壓的測量，由此得到的真實空速是空氣動壓與空氣靜壓的函數(shù)。用這種方法設(shè)計的真實空速表稱為有局部溫度修正的真實空速表(見圖5-4)，在非標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下測得的是真實空速的近似值。圖5-4 組合式空速表的構(gòu)造 升、降速度測量。升、降速度是飛機在單位時間內(nèi)變化的高度。升、降速度表主要用來測量飛機的升、降率，也可以用來輔助地平儀反映飛機是否在平飛。飛行高度變化時，大氣壓

14、隨之變化，因此只要測量出氣壓變化的快慢，就能測量出飛機上升或下降的垂直速度，升、降速度表就是根據(jù)這個原理制成的，如圖5-5所示。在密封的儀表殼內(nèi)有一開口膜盒，膜盒內(nèi)腔通過粗管與大氣靜壓相連通，膜盒外部通過一根內(nèi)徑很小的毛細(xì)管也與靜壓相連通。飛機上升或下降時，膜盒內(nèi)腔的氣壓會很快隨著高度的變化而改變；膜盒外部的氣壓由于毛細(xì)管的阻滯作用而變化較慢，于是膜盒內(nèi)、外產(chǎn)生壓力差。高度變化越快，壓力差越大。圖5-5 氣壓式高度表測量升、降速度的工作原理(4) 大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)。飛機的飛行控制系統(tǒng)、發(fā)動機控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、火控系統(tǒng)、空中交通管制系統(tǒng)和儀表顯示系統(tǒng)等，需要準(zhǔn)確的靜壓、動壓、溫度、高度、高度變化率

15、、高度偏差、指示空速、真實空速、馬赫數(shù)、馬赫數(shù)變化率、空氣密度等信息。這些信息只是空氣總壓、靜壓、總溫的函數(shù)，如果靠分立的傳感器和測量系統(tǒng)各自提供這些信息，不僅增加了體積、質(zhì)量、成本，而且不便于維護，也不利于提高這些信息的測量精度。由于大氣數(shù)據(jù)信息可以由靜壓、動壓和總溫三個參數(shù)計算出來，所以由靜壓、動壓和總溫傳感器提供的原始信息，再加上一些修正用的傳感器(如迎角、側(cè)滑角)信息，經(jīng)解算裝置或計算機的運算而得到大量大氣數(shù)據(jù)信息的系統(tǒng)就叫大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，也叫大氣數(shù)據(jù)計算機系統(tǒng)。目前，高性能飛機均采用數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，由總溫傳感器、總壓和靜壓傳感器、迎角傳感器、輸入接口、數(shù)字計算機、輸出接口和顯示器幾

16、部分組成，如圖5-6所示。為了提高可靠性，在飛機上裝有多套大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，而氣壓式高度表、空速表、馬赫數(shù)表只是作為應(yīng)急儀表。圖5-6 數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)2載荷因數(shù)(加速度)測量 飛機和人體所能承受的最大載荷是有限度的，飛行過程中必須注意這一限度。否則，將產(chǎn)生不良后果。目前，一般殲擊機所能允許的最大載荷因數(shù)約為8，人保持坐姿所能允許的最大載荷因數(shù)一般為-4+8。超過最大載荷因數(shù)后，飛機的某些部分受力過大，會產(chǎn)生永久變形，甚至斷裂；人體的血液循環(huán)系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)會受到不良影響或產(chǎn)生失調(diào)現(xiàn)象。載荷因數(shù)表的用途是測量飛機的加速度和載荷因數(shù)(過載)，以便飛行員了解操縱動作是否恰當(dāng)。測得的加速度還可通過計算，

17、得出飛行速度和飛行距離。它的感受元件是一個重錘，重錘和它的轉(zhuǎn)軸所處的平面與飛機的立軸垂直。平飛時，飛機的升力等于本身的重力，沿立軸方向沒有加速度。這時，重錘的重力向下形成的力矩，正好同彈簧彈力所形成的力矩相等(平衡)。經(jīng)過傳動機構(gòu)如扇形齒輪等，使指針在刻度盤上指出的載荷因數(shù)等于“+1”，表示飛機是平飛狀態(tài)，如圖5-7所示。當(dāng)飛機作機動飛行時，飛機升力不等于重力，沿立軸產(chǎn)生了加速度，破壞了重錘重力向下形成的力矩和彈簧彈力所形成的力矩的平衡，重錘便繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，使指針在刻度盤上指出相應(yīng)的載荷因數(shù)。圖5-7 載荷因數(shù)表 3飛行姿態(tài)與方向測量 測量飛行姿態(tài)角(俯仰角、滾轉(zhuǎn)角)和航向角的儀器，包括陀螺地平

18、儀、陀螺方向儀、轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀、磁羅盤等。其中，陀螺是測量的重要感受元件。(1) 陀螺儀。陀螺儀由轉(zhuǎn)子和內(nèi)、外框及基座組成，如圖5-8所示。高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子通過軸承安裝在內(nèi)框上，內(nèi)框通過軸承與外框相連接，外框又通過軸承與基座相連接。轉(zhuǎn)子相對于基座具有三個角運動自由度，因此稱為三自由度陀螺儀。但是，轉(zhuǎn)子實際上只能繞內(nèi)框軸和外框軸轉(zhuǎn)動，因而近代又稱之為雙自由度陀螺儀；又因為轉(zhuǎn)子可以自由轉(zhuǎn)向任意方向，而被稱為自由轉(zhuǎn)子陀螺儀。圖5-8 陀螺儀結(jié)構(gòu)示意陀螺儀有定軸性和進動性兩個重要特性。定軸性是指高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，具有力圖保持其轉(zhuǎn)子軸在慣性空間內(nèi)的方向穩(wěn)定不變的特性?！暗剞D(zhuǎn)子”玩具也是一種陀螺，如圖5-9所示。

19、當(dāng)它在地面高速旋轉(zhuǎn)時，就能以本身的“自轉(zhuǎn)軸”為中心，穩(wěn)定地立在地面上；轉(zhuǎn)得越快，其慣量越大，就越穩(wěn)定；如不旋轉(zhuǎn)，就倒下來了。這就是“地轉(zhuǎn)子”陀螺的定軸性。利用陀螺儀的定軸性，可以測量飛機飛行的姿態(tài)角。圖5-9 “地轉(zhuǎn)子”的旋轉(zhuǎn)和靜止1自轉(zhuǎn)軸；2地轉(zhuǎn)子 進動性是指陀螺儀在外力矩作用下，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子力圖使其轉(zhuǎn)子軸沿最短的路徑趨向外力矩的作用方向。例如，陀螺儀轉(zhuǎn)子在重力G產(chǎn)生的外力矩M的作用下，不從支點掉下來，而以角速度w繞垂線不斷轉(zhuǎn)動，這就是進動性，角速度w稱為進動角速度，如圖5-10所示。干擾力矩引起的轉(zhuǎn)子的進動角速度稱為陀螺的漂移率，是衡量陀螺儀性能的主要指標(biāo)。圖5-10 陀螺儀的進動現(xiàn)象(

20、2) 陀螺地平儀。陀螺地平儀是利用陀螺儀特性，測量飛機俯仰和傾側(cè)姿態(tài)角的飛行儀表，由雙自由度陀螺儀、修正器、隨動機構(gòu)、力矩電動機和指示器等部分組成，如圖5-11所示。圖5-11 陀螺地平儀的結(jié)構(gòu)飛機作水平飛行時，陀螺的外框軸與飛機的橫軸平行。外框軸不直接裝在儀表殼體上，而是裝在隨動托架上，隨動托架的軸則與飛機的縱軸相一致。隨動托架由隨動電動機帶著左右轉(zhuǎn)動，以便保持外框軸處于水平位置，使陀螺的三根軸總是互相垂直。因此，陀螺的穩(wěn)定性(定軸性)就可以不受飛機傾斜角度的影響。陀螺的內(nèi)框上裝有球形刻度盤，其上刻有“子午線”“地平線”(又叫水平線)以及同“地平線”平行的水平刻度。在儀表殼體前面，還裝有一只

21、小飛機標(biāo)志(指針)和傾斜刻度盤。 (3) 航向角測量。飛機一般以地理坐標(biāo)系計算航向，飛機的航向角就是其縱軸與地球北極之間的夾角，又稱真航向角。地球相當(dāng)于一個大磁鐵，但地磁南北極與地理南北極并不重合，而是有一個偏差角，叫磁偏角(簡稱磁差)。在專用的導(dǎo)航地圖上，標(biāo)注有各地的磁偏角。 用磁羅盤測量航向角。測量航向角的方法有很多，利用磁羅盤測量航向角就是其中之一。磁羅盤用地磁場水平分量作為航向基準(zhǔn)來測量飛機的航向角，所測得的航向角稱為磁航向角。真航向角是磁航向角和磁偏角的代數(shù)和，如圖5-12所示。圖5-12 真航向角、磁航向角與磁偏角磁羅盤由永久磁棒、浮球、寶石軸承和航向刻度盤等組成，如圖5-13所示

22、。一對永久磁棒吊掛在浮球下，航向刻度盤裝在浮球上，整個活動組件呈下擺式結(jié)構(gòu)，使永久磁棒能保持水平；而浮球由軸尖支承在寶石碗座上，并懸浮在液體(羅盤油)中，以減少支承摩擦，并對活動組件起阻尼作用。圖5-13 磁羅盤的結(jié)構(gòu) 1永久磁棒；2浮球；3航向刻度盤；4寶石軸承 用陀螺方向儀(或稱陀螺半羅盤)測量航向角。陀螺方向儀是利用陀螺的“定軸性”來工作的一種儀表，可以準(zhǔn)確而迅速地指示飛機轉(zhuǎn)彎的角度，經(jīng)過校準(zhǔn)還可以指出飛行的方向。但它不能主動地指出南、北方向，在飛行時還會逐漸產(chǎn)生誤差，必須定時調(diào)整，因而不是一個獨立的羅盤。如果把遠(yuǎn)讀磁羅盤和陀螺方向儀結(jié)合起來，就可以制成陀螺磁羅盤，如圖5-14所示。它兼

23、有二者的優(yōu)點，既能準(zhǔn)確地指出飛行方向(利用磁棒來校正陀螺在飛行中產(chǎn)生的誤差)，又能在轉(zhuǎn)彎時迅速地指出飛機的轉(zhuǎn)彎角度(利用陀螺的“定軸性”)，所以獲得了廣泛的應(yīng)用。另外，指示飛行方向的還有無線電磁羅盤和天文羅盤等。圖5-14 陀螺磁羅盤的指示器 (4) 航向姿態(tài)系統(tǒng)。航向姿態(tài)系統(tǒng)由全姿態(tài)陀螺儀、磁航向傳感器或天文羅盤和全姿態(tài)指示器組成，能綜合測量、顯示飛機的姿態(tài)角和航向角。全姿態(tài)陀螺儀主要由航向陀螺和垂直陀螺(一種陀螺地平儀)組成，在飛機作機動飛行時，既能使航向陀螺的外框軸始終保持在地垂線方向上，又能使垂直陀螺的轉(zhuǎn)子軸和外框軸始終保持正交，因而能提供正確的航向、俯仰和側(cè)傾姿態(tài)信息。全姿態(tài)指示器是

24、航向姿態(tài)系統(tǒng)的顯示器，綜合顯示飛機的姿態(tài)角和航向角。顯示部分主要由球形刻度盤、小飛機標(biāo)志和刻度指標(biāo)等組成，如圖5-15所示。球形刻度盤上有經(jīng)線和緯線，經(jīng)線上有航向刻度，緯線上有俯仰刻度。球形刻度盤上半部分涂成淺色，表示天空；下半部分涂成深色，表示地面；上、下半球之間的分界線是人工地平線。小飛機標(biāo)志固定在表殼上。圖5-15 全姿態(tài)顯示器5.1.2 發(fā)動機狀態(tài)參數(shù)測量發(fā)動機狀態(tài)參數(shù)測量儀表的作用是測量發(fā)動機的工作狀態(tài)參數(shù)，并指示出發(fā)動機的工作狀態(tài)，進行必要的控制。發(fā)動機工作狀態(tài)參數(shù)指的是發(fā)動機的壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、功率、燃油量和流量、振動等。(1) 轉(zhuǎn)速表。轉(zhuǎn)速表是用來指示發(fā)動機的渦輪軸或曲軸的每分

25、鐘轉(zhuǎn)數(shù)的。圖5-16是一種電動轉(zhuǎn)速表的原理圖。它的傳感器是一個三相發(fā)電機，其轉(zhuǎn)子由發(fā)動機的渦輪軸或曲軸經(jīng)傳動機構(gòu)帶動。指示器中裝有同步電動機、磁鐵、渦流片和指針等，磁鐵由同步電動機帶動，指針則由渦流片帶動。圖5-16 轉(zhuǎn)速表 (2) 溫度表。溫度表包括噴氣溫度表、汽缸頭溫度表、冷卻液溫度表和滑油溫度表等。根據(jù)工作原理，可以分為熱電偶式溫度表和電阻式溫度表兩種。噴氣溫度表用于噴氣式發(fā)動機，汽缸頭溫度表則用于氣冷活塞式發(fā)動機，這兩種溫度表都是熱電偶式的。由電工學(xué)可知，用兩種不同金屬的導(dǎo)線焊接而成的環(huán)路，當(dāng)兩焊接端的溫度不同時，會產(chǎn)生熱電動勢，這對金屬導(dǎo)線就叫熱電偶。噴氣溫度表和汽缸頭溫度表就是通過

26、測量熱電偶中熱電動勢的大小，來指示所感受的溫度的，如圖5-17所示。圖5-17 熱電偶溫度表的工作原理1熱電偶；2電壓表；3導(dǎo)線；4兩種不同的金屬導(dǎo)線 (3) 壓力表。壓力表用來測量滑油或燃油的壓力，如圖5-18所示。由電源正極經(jīng)電阻R1、R2流過線圈、的電流，決定于a、b兩點的電位。這兩點的電位，又決定于電刷在電阻上的位置。油壓改變時，膜盒膨脹或收縮，帶動電刷在電阻上滑動，改變兩個線圈中電流的比值，使兩個線圈合成磁場的方向隨之改變。于是，線圈中的活動磁鐵在合成磁場作用下，帶動指針指出相應(yīng)的壓力值。圖5-18 電動式壓力表 (4) 油量表。油量表用來指示油箱的儲油量。常用的油量表是電動式的，它

27、的基本工作原理與電動式壓力表相似，如圖5-19所示。油箱中油平面升降時，傳感器的浮子隨之上、下移動，帶動電刷在電阻上滑動，改變指示器中兩個線圈電流的比值，使兩個線圈合成磁場的方向相應(yīng)改變，于是線圈在固定磁鐵作用下轉(zhuǎn)動，帶動指針指出相應(yīng)的油量。在儲油量較大的飛機上，往往裝有若干組油箱，為了測出全系統(tǒng)總的儲油量，還裝有總油量表。它的工作原理與油量表相似，其中，各油箱中油量傳感器的電阻是串聯(lián)的。圖5-19 油量表5.1.3 電子綜合顯示器 測量得到的關(guān)于飛行狀態(tài)和發(fā)動機狀態(tài)的信息，要以定量或定性的形式在顯示器上顯示出來。顯示器所顯示的信息必須準(zhǔn)確、可靠、清晰、形象、直觀和容易判讀，符合人機工效學(xué)的要

28、求，方便飛行員觀察和判讀。機械式儀表的顯示方式是利用顯示部件間的相對運動來顯示被測參數(shù)值，如指針-刻度盤、指標(biāo)-刻度帶、標(biāo)記、圖形顯示、機械式計數(shù)器等。這種顯示方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)相對簡單、顯示清晰。指針-刻度盤和指標(biāo)-刻度帶的顯示，還能反映被測參數(shù)的變化趨勢。它的缺點是部件間存在的摩擦?xí)绊戯@示精度，而且壽命短，容易受振動、沖擊的影響，在低亮度環(huán)境中需要照明。最主要的缺點還是不容易實現(xiàn)綜合顯示，因而大多數(shù)的儀表都是單一功能儀表。以計算機為核心的電子綜合顯示器，實質(zhì)上是一個機載計算機的終端數(shù)據(jù)圖形顯示設(shè)備。通過變更軟件可以實現(xiàn)顯示信息的組合和搭配，使不同的飛行階段中，飛行員所需觀察的一組信息，能同

29、時顯示在電子顯示器上。對于戰(zhàn)斗機，可以采用頭盔顯示器。飛行員向任何方向轉(zhuǎn)動頭部，信息都能顯示在飛行員眼睛前方的視線中。甚至可以采用大屏幕全景顯示儀，將整個儀表板作為一個大顯示屏，并采用觸敏屏幕。飛行員只要觸及屏幕某一位置，就可以相應(yīng)地改變顯示格式，調(diào)出更多的數(shù)據(jù)或更詳細(xì)的情況，也可以發(fā)出控制指令使系統(tǒng)執(zhí)行指定的任務(wù)。對于顯示的內(nèi)容，飛行員可以用語言指令來控制，也可以用語言來播報，以調(diào)動飛行員的聽覺，減輕飛行員的視覺負(fù)擔(dān)。這樣，就構(gòu)成了一個全景座艙控制和顯示系統(tǒng)。5.2 飛機導(dǎo)航技術(shù)5.2.1 飛機導(dǎo)航技術(shù)的一般概念 導(dǎo)航是指飛機在飛行過程中確定其位置和方向的方法或過程，包括地面人員和機上人員為

30、確定飛機位置和方向所做的全部工作。飛機導(dǎo)航根據(jù)工作原理，可以分為目視導(dǎo)航、無線電導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、天文導(dǎo)航、圖像匹配導(dǎo)航和復(fù)合導(dǎo)航。導(dǎo)航的關(guān)鍵在于確定飛機的瞬時位置，確定飛機位置有目視定位、航位推算和幾何定位三種方法。(1) 目視定位。目視定位是由飛行員觀察地面標(biāo)志來判定飛機的位置，這在起飛和著陸的過程中，是特別重要的。(2) 航位推算。航位推算是根據(jù)已知的前一時刻飛機的位置和測得的導(dǎo)航參數(shù)，來推算當(dāng)時飛機的位置。多普勒雷達能直接測出地速，經(jīng)過積分可以得到飛機的位置。慣性導(dǎo)航，在實質(zhì)上也是進行航位推算：由慣性元件測得加速度，經(jīng)過兩次積分后得到位置信息。航位推算是近代導(dǎo)航的主要方法，采用這種方法的

31、導(dǎo)航系統(tǒng)，只依靠飛機上的儀器而與外界無關(guān)，且不容易受無線電干擾，可進行全球?qū)Ш健?3) 幾何定位。幾何定位是以某導(dǎo)航點為基準(zhǔn)來確定飛機相對于導(dǎo)航點的位置，從而定出飛機的位置線(即某些幾何參數(shù)，如距離、角度保持不變的航跡)。然后，再確定飛機相對于另一導(dǎo)航點的位置，又定出另一條位置線。這兩條位置線的交點，就是飛機所在的位置。圖5-20表示出了三種位置線：一是相對方位角為恒值的位置線，是一條通過導(dǎo)航點的直線；二是距離為恒值的位置線，是以導(dǎo)航點為中心的圓周；三是到兩個導(dǎo)航點的距離差為恒值的位置線，準(zhǔn)定是雙曲線。圖5-20 三種位置線5.2.2 儀表導(dǎo)航儀表導(dǎo)航是利用導(dǎo)航儀表進行飛機的定位和導(dǎo)航。用磁羅

32、盤、空速表、高度表、導(dǎo)航時鐘等儀表獲得空速、航向角和風(fēng)速、風(fēng)向，根據(jù)航行速度三角形關(guān)系(見圖5-21)即可以計算地速和偏流角。地速對時間積分即得到距離，也就是得到了當(dāng)時飛機的位置，是航位推算方法的應(yīng)用。這種導(dǎo)航技術(shù)是20世紀(jì)20年代發(fā)展起來的，精度差，工作量大。圖5-21 空速、風(fēng)速和地速偏流角的 關(guān)系(航行速度三角形)5.2.3 無線電導(dǎo)航 通信、廣播、電視等利用無線電波傳遞信息的技術(shù)，已在人們的日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用。利用無線電技術(shù)遠(yuǎn)距離傳遞信息的過程，如圖5-22所示。圖5-22 無線電通信原理示意無線電導(dǎo)航是借助地面無線電導(dǎo)航臺和飛機上的無線電導(dǎo)航設(shè)備，利用無線電波對飛機進行定位和

33、引導(dǎo)。無線電導(dǎo)航很少受氣候條件的限制，不論晝夜都能準(zhǔn)確無誤、簡便可靠地確定出飛機的位置坐標(biāo)及其航行參數(shù)(速度、加速度等)。它的作用距離遠(yuǎn)、精度高、設(shè)備簡單可靠，是飛機導(dǎo)航的主要技術(shù)手段之一。尤其在夜間或復(fù)雜氣象條件下，要保證飛機安全著陸，無線電導(dǎo)航設(shè)備是必不可少的導(dǎo)航工具。(1) 伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)。這是一種近程無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，全名為甚高頻全向方位導(dǎo)航系統(tǒng)。它由地面導(dǎo)航臺向飛機提供以導(dǎo)航臺所在點北向子午線為基準(zhǔn)的飛機方位信息，以便航路上的飛機可以確定其相對于導(dǎo)航臺的方位；或者在空中給飛機提供一條“空中道路”，引導(dǎo)飛機沿著預(yù)定的航道飛行。(2) 多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)。在聲學(xué)中，當(dāng)發(fā)出聲波的波動源與聲波的接收

34、者之間存在相對運動時，接收到的聲波頻率與發(fā)射的聲波頻率之間就存在差異。這一頻率差稱為多普勒頻率，這一效應(yīng)就稱為多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)不僅存在于聲波中，也存在于無線電波中。多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)就是利用多普勒效應(yīng)實現(xiàn)無線電導(dǎo)航的機載系統(tǒng)，由脈沖多普勒雷達、航向姿態(tài)系統(tǒng)、導(dǎo)航計算機和控制顯示器等組成。飛機向地面發(fā)射幾束不同方向的波束，利用回波頻率的差異(即多普勒效應(yīng))測出地速和偏流角，再用航位推算的方法，通過航行速度三角形計算，從而確定飛機的方向和位置，如圖5-23所示。20世紀(jì)70年代以后，多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)已和飛行控制系統(tǒng)、發(fā)動機控制系統(tǒng)、火力控制系統(tǒng)等組成綜合航空電子系統(tǒng)，統(tǒng)一顯示，綜合控制。圖5-23

35、 多普勒導(dǎo)航示意(3) 羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)。當(dāng)飛機作遠(yuǎn)距離飛行，如越洋飛行時，不可能通過不斷更換近距離的導(dǎo)航臺完成導(dǎo)航定位任務(wù)，而需要遠(yuǎn)程導(dǎo)航設(shè)備提供導(dǎo)航定位服務(wù)。羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)就是遠(yuǎn)程雙曲線無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，簡稱遠(yuǎn)程導(dǎo)航。它的作用距離為2000，采用測距差方式工作。羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)由設(shè)在地面的一個主臺與23個副臺合成的臺鏈，以及飛機上的接收設(shè)備組成。測定主臺與其中一個副臺脈沖信號的時間差和相位差，再用幾何定位的方法進行計算，即可獲得飛機到兩臺的距離差，保持距離差不變的航跡是一條雙曲線。再測定主臺與另一副臺的距離差又得到一條雙曲線，兩條雙曲線的交點就是飛機在空中的位置，如圖5-24所示。圖5-24 雙

36、曲線定位示意(4) 塔康導(dǎo)航系統(tǒng)。這是一種近程極坐標(biāo)式無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，作用距離為400500 km，由飛機上的發(fā)射與接收設(shè)備、顯示器和地面導(dǎo)航臺組成。它也是采用幾何定位的方法，測向原理與伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)相似，也是測量地面相對飛機的方位角和距離。塔康導(dǎo)航系統(tǒng)屬于軍用設(shè)備，如果將塔康導(dǎo)航系統(tǒng)與伏爾導(dǎo)航系統(tǒng)組合在一起，組成伏爾塔康導(dǎo)航系統(tǒng)，則軍、民均可以使用。(5) 歐米加導(dǎo)航系統(tǒng)。這是一種超遠(yuǎn)程雙曲線無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，作用距離可以達到1萬多千米，在遠(yuǎn)程測距差系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。只要設(shè)置8個地面導(dǎo)航臺，就可以覆蓋全球。它由飛機上的接收裝置、顯示器和地面發(fā)射臺組成，其原理與羅蘭C導(dǎo)航系統(tǒng)相似，也是采用雙

37、曲線幾何定位的方法。5.2.4 慣性導(dǎo)航系統(tǒng) 慣性導(dǎo)航是通過測量飛機的加速度，然后經(jīng)運算處理，以獲得飛機當(dāng)時的速度和位置的一門飛機定位的綜合性技術(shù)。作為飛機上的慣性導(dǎo)航設(shè)備，它除了能提供飛機的即時速度和位置外，還能提供飛機的俯仰、滾轉(zhuǎn)、航向角等多種飛行運動參數(shù)。飛機的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)有兩種工作狀態(tài)：一種是提供飛機的即時速度、位置以及飛行運動等多種信息，并在駕駛艙里顯示出主要的參數(shù)，飛行員根據(jù)這些信息引導(dǎo)飛機沿著規(guī)定的航線飛行，從而到達目的地；另一種是提供的信息進入飛行自動控制系統(tǒng)，并與規(guī)定的飛行航線進行比較，一旦發(fā)現(xiàn)飛機偏離要求的航線，就會形成誤差控制指令進入自動駕駛儀，操縱相應(yīng)的氣動舵面偏轉(zhuǎn)，使

38、飛機自動地轉(zhuǎn)入規(guī)定的航線上飛行。慣性導(dǎo)航需要測量飛機的加速度，因此它的力學(xué)基礎(chǔ)是牛頓第二定律。慣性導(dǎo)航中使用的一種加速度計儀表，能測量飛機在發(fā)動機推力作用下的加速度。在一般情況下，飛機的俯仰、滾轉(zhuǎn)運動會使加速度計的測量軸也隨之俯仰、傾斜，即使飛機在地面不動，飛機不水平也會發(fā)生這種情況。這樣，在重力作用下，加速度計會有錯誤信號輸出。為了解決這個問題，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的加速度計就安裝在慣性導(dǎo)航平臺上。5.2.5 全球定位系統(tǒng)(GPS)利用無線電波實現(xiàn)全球定位的系統(tǒng)有兩種。一種是歐米加導(dǎo)航系統(tǒng)，由于其導(dǎo)航臺設(shè)置在地面，為了保證它的工作區(qū)域能覆蓋全球，采用了甚低頻的地波傳播。但相位的變化及測量受種種因素

39、的影響，波長很長時定位精度不夠高。另一種則是“導(dǎo)航星”全球定位系統(tǒng)。人造衛(wèi)星的出現(xiàn)，使導(dǎo)航臺可以設(shè)置在遠(yuǎn)離地面的高空，采用甚高頻的空間波傳播，即可以覆蓋很大的空間區(qū)域。因此，從20世紀(jì)60年代開始，出現(xiàn)了以子午儀系統(tǒng)(Transit System)和全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)為代表的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS從20世紀(jì)70年代開始研制，至1993年底正式投入使用，由導(dǎo)航衛(wèi)星、地面臺站和用戶定位設(shè)備三個部分組成。導(dǎo)航衛(wèi)星是系統(tǒng)的空間部分，由多顆導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)成空間導(dǎo)航網(wǎng)?！皩?dǎo)航星”全球定位系統(tǒng)就是由18顆導(dǎo)航衛(wèi)星組成的導(dǎo)航網(wǎng)，如圖5-25所示。地面臺站的任務(wù)

40、是跟蹤、測量和預(yù)報衛(wèi)星軌道，并對衛(wèi)星上的設(shè)備工作進行控制管理，包括跟蹤站、遙測站、計算中心、注入站及時間統(tǒng)一等部分。用戶定位設(shè)備由接收機、定時器、數(shù)據(jù)預(yù)處理器、計算機和顯示器組成，負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星的軌道參數(shù)和定時信息，同時測量出距離、距離差等導(dǎo)航參數(shù)，經(jīng)過計算機計算出用戶的位置三維坐標(biāo)和速度矢量。圖5-25 18顆導(dǎo)航衛(wèi)星構(gòu)成的導(dǎo)航網(wǎng)示意GPS是一種高精度的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其定位精度一般可達10100 m。如果通過其他技術(shù)，如在一些已知的地點設(shè)置GPS接收機，根據(jù)GPS測量的結(jié)果與已知地點坐標(biāo)的誤差，對這個地點附近使用同類GPS接收機的用戶的測量結(jié)果進行修正(差分GPS技術(shù))，可以使精度提高到幾米，

41、可應(yīng)用于飛機的自動著陸。如果不僅在時間上進行測量，在載頻的相位上也進行測量，則可在很短的距離上測量出相對位置的變化(如在機翼上或機身上)，從而確定航姿的變化，其測量精度可達零點幾度。5.2.6 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國全球定位系統(tǒng)(GPS)、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)、歐洲伽利略衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Galileo Satellite Navigation System)之后第四個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分

42、組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并具短報文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш健⒍ㄎ缓褪跁r能力，定位精度10 m，測速精度0.2 m/s，授時精度10 ns。2017年11月5日，中國第三代導(dǎo)航衛(wèi)星順利升空，標(biāo)志著中國正式開始建造“北斗”全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2018年11月，我國已成功完成北斗三號基本系統(tǒng)星座部署。北斗系統(tǒng)具有以下特點：一是空間段采用三種軌道衛(wèi)星組成的混合星座，與其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比高軌衛(wèi)星更多，抗遮擋能力強，尤其低緯度地區(qū)性能特點更為明顯；二是提供多個頻點的導(dǎo)航信號，能夠通過多頻信號組合使用等方式提高服務(wù)精度；三是創(chuàng)新融合了導(dǎo)航與通

43、信能力，具有實時導(dǎo)航、快速定位、精確授時、位置報告和短報文通信服務(wù)五大功能。5.3 飛機自動控制技術(shù) 5.3.1 飛機的自動駕駛和自動駕駛儀用自動駕駛儀操縱飛機的過程和飛行員操縱飛機的程序是相似的。當(dāng)用自動駕駛儀代替飛行員操縱飛機時，它可以模仿飛行員操縱飛機的過程，如圖5-26所示。自動駕駛儀有一個對飛機俯仰角變化很敏感的裝置，它可以對其傳感器輸出與俯仰角成比例的電信號，進行功率放大后，使之能驅(qū)動升降舵面轉(zhuǎn)動；舵面偏轉(zhuǎn)角的大小與飛機的俯仰角大小成一定的比例。據(jù)此，可以利用自動駕駛儀穩(wěn)定控制飛機的平直飛行。圖5-26 用自動駕駛儀控制飛機5.3.2 飛機的飛行軌跡控制1高度穩(wěn)定與控制 高度穩(wěn)定與

44、控制，是在縱向自動駕駛儀穩(wěn)定和控制飛機俯仰角運動的基礎(chǔ)上，加上高度傳感器形成的。圖5-27表示的是利用控制升降舵面的方法，來穩(wěn)定和控制飛機的飛行高度。圖5-27 飛機飛行高度穩(wěn)定與控制過程高度傳感器包括高度差傳感器(給定飛行高度和實際飛行高度之差的傳感器)和高度差變化率傳感器(飛機上升、下降速度傳感器)，是敏感高度和高度變化的傳感器。在現(xiàn)代飛行控制系統(tǒng)中，飛行高度和相應(yīng)的變化率信號由大氣數(shù)據(jù)計算機或無線電高度表提供；在低空或近地飛行時，需要的高度信號可由無線電小高度表提供。高度給定裝置是設(shè)定預(yù)選飛行高度的輸入裝置，通過它可以預(yù)先設(shè)置飛行高度。飛行高度控制系統(tǒng)，具有高度保持的穩(wěn)定狀態(tài)和飛行高度預(yù)

45、選的控制狀態(tài)。高度的穩(wěn)定狀態(tài)，是要求高度控制系統(tǒng)自動保持飛機在給定的高度上飛行。當(dāng)飛機受到外界干擾，例如上升氣流的干擾時，飛機會上升到高于預(yù)定的高度，這時高度和高度差傳感器就會感測到這種改變，從而輸送給綜合裝置一個相應(yīng)的電信號，經(jīng)自動駕駛儀操縱升降舵面后緣向下偏轉(zhuǎn)，形成低頭力矩，使飛機下降，返回到預(yù)定的高度。相反，飛機受到向下氣流作用而降低高度時，則操縱飛機爬升，返回到預(yù)定的高度。高度的控制狀態(tài)，是要求高度控制系統(tǒng)能自動地改變飛機飛行高度，當(dāng)達到預(yù)定高度后，再保持定高飛行。當(dāng)飛行員將期望的飛行高度輸入到高度控制系統(tǒng)后，它輸出的電信號經(jīng)自動駕駛儀操縱升降舵面的后緣使飛機作相應(yīng)的向上(向下)偏轉(zhuǎn)，

46、飛機就自動進入爬升(下降)飛行，接近期望高度后就自動拉平，并保持在這一高度上飛行。2自動著陸控制著陸是飛機飛行的一個重要階段。在著陸時，飛行員必須在很短的時間內(nèi)完成許多高難度的操作，僅靠目視著陸，是難以保證安全飛行的。為了保證飛機能在不良?xì)夂驐l件下和夜間安全著陸，必須對著陸階段的飛行軌跡進行控制。為此，必須有導(dǎo)航系統(tǒng)向飛行員提供飛機所在的航道與正確的下滑航道之間偏離程度的高精度指示。為了實現(xiàn)著陸軌跡的控制，目前使用儀表著陸系統(tǒng)(ILS)和微波著陸系統(tǒng)(MLS)來引導(dǎo)飛機進入正確的下滑航道。當(dāng)飛機處于正確的下滑航道上時，接收機輸出的信號為零；若飛機偏離下滑航道，則接收機輸出相應(yīng)極性和幅值的信號，

47、如圖5-28所示。接收機輸出的電信號通過自動駕駛儀操縱舵面(方向舵和升降舵)，使飛機進入下滑航道。例如，飛機處于下滑航道上方時，接收機將輸出反映下滑航道上方極性的信號，通過自動駕駛儀使升降舵面后緣向下，產(chǎn)生低頭力矩，使飛機飛向下滑航道，接收機的輸出逐漸減小，直到飛機進入下滑航道，升降舵面恢復(fù)原來的位置，飛機保持在下滑航道上逐漸降低高度，實現(xiàn)自動著陸。圖5-28 預(yù)定下滑航道5.3.3 電傳操縱一般情況下，飛行員都是操縱駕駛桿，通過鋼索(或桿件)操縱氣動舵面偏轉(zhuǎn)來駕駛飛機的。而電傳操縱則是飛行員操縱微型操縱桿，經(jīng)桿上的傳感器發(fā)出電指令信號，通過電纜傳輸?shù)叫盘柼幚砥骱笤倏刂贫鏅C(執(zhí)行機構(gòu))，推動氣

48、動舵面偏轉(zhuǎn)來駕駛飛機。電傳操縱去掉了傳統(tǒng)的機械操縱裝置，以及與舵機之間相當(dāng)復(fù)雜的機械聯(lián)動裝置，是一種新型的操縱系統(tǒng)。 通過多種飛機的使用，電傳操縱顯示出了優(yōu)越性，新一代的戰(zhàn)斗機也都采用了這種操縱系統(tǒng)，新型的民航飛機也在逐步采用這種操縱系統(tǒng)。與機械操縱裝置相比，電傳操縱的優(yōu)點有：第一，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕，便于安裝和維修；第二，因為取消了搖臂、連桿、滑輪和鋼索等機械裝置，消除了傳動中的摩擦，提高了操縱性能；第三，由于使用電纜傳送電信號，方便與飛機上的其他系統(tǒng)相互溝通和進行綜合處理。因此，電傳操縱可以把飛機的操縱與實現(xiàn)高性能的飛行控制結(jié)合起來，從而使飛機達到更高的飛行性能。5.3.4 現(xiàn)代飛機

49、的綜合飛行管理系統(tǒng) 20世紀(jì)70年代末期，計算機和控制技術(shù)的迅速發(fā)展，使自動駕駛儀的功能迅速擴展，在現(xiàn)代化的大、中型民航飛機，如波音757等飛機上，所有儀表都更新?lián)Q代，組成了綜合飛行管理系統(tǒng)。它包括以下四個部分。(1) 自動駕駛儀導(dǎo)引系統(tǒng)(AFDS)。這是自動飛行控制系統(tǒng)的核心部分，它把過去的飛行導(dǎo)引儀和自動駕駛儀兩套設(shè)備的功能綜合起來，飛行導(dǎo)引儀只向飛行員提供姿態(tài)的信息和指令，沒有執(zhí)行機構(gòu)。(2) 推力控制系統(tǒng)。飛機在變速飛行時，飛行員需要操縱油門桿控制發(fā)動機來控制推力。推力控制系統(tǒng)使自動駕駛儀和發(fā)動機自動控制系統(tǒng)結(jié)合起來，使飛機實現(xiàn)姿態(tài)、推力控制自動化，不僅減輕了飛行員的勞動強度，而且使推

50、力最優(yōu)化，節(jié)省了燃油。(3) 偏航阻尼系統(tǒng)。飛機在高亞聲速范圍內(nèi)飛行時，一般都采用比較大的后掠角，側(cè)傾穩(wěn)定性很好。但垂直尾翼不能增加太大，否則航向穩(wěn)定性不夠好，導(dǎo)致飛機一遇到干擾就會不斷地發(fā)生側(cè)滑和方向擺動。偏航阻尼系統(tǒng)的作用，就是在不改變結(jié)構(gòu)(如增加垂尾)的情況下，抑制航向擺動。(4) 自動安定面配平系統(tǒng)。由于飛機速度增加而使氣動中心后移，從而改變了飛機的俯仰穩(wěn)定狀態(tài)。對于低速飛機來說，這個影響可以忽略。但是，對速度變化大的飛機則會帶來問題：一是，飛行員要隨著飛機速度的變化不斷調(diào)整升降舵或水平安定面的傾角，否則飛機就會產(chǎn)生向下的(速度增大時)或向上的(速度減小時)力矩；二是，升降舵的迎角增大

51、會使飛機的阻力增大，升力減小，從而增加燃油消耗。自動安定面配平系統(tǒng)，就是為了解決這兩個問題而設(shè)置的?，F(xiàn)代大型飛機，為解決在控制飛機俯仰時出現(xiàn)的升降舵阻力增大的問題，把水平尾翼安裝角設(shè)計成可以調(diào)整的。這樣，水平安定面和升降舵一起動作，使飛機配平，從而減小阻力。配平系統(tǒng)由安定面配平、升降舵不對稱組件(SAM)和安定面控制配平組件(STCM)組成。5.4 其他機載設(shè)備 5.4.1 通信設(shè)備 飛機需要和地面進行信息交流，而要進行這種交流必須借助于無線電通信設(shè)備。從圖5-22中，可以了解無線電技術(shù)遠(yuǎn)距離傳遞信息的基本知識，而其具體構(gòu)成則因其信息內(nèi)容及數(shù)量、信息格式、作用距離、使用的頻率、功能等各種技術(shù)戰(zhàn)

52、術(shù)指標(biāo)的不同而有很大的差異。當(dāng)?shù)孛嫱ㄐ烹娕_在其服務(wù)區(qū)域內(nèi)有多架飛機時，為減少飛機機組人員連續(xù)監(jiān)聽的工作負(fù)擔(dān)，可采用類似電話號碼的選擇呼叫系統(tǒng)。以民航飛機為例，每架飛機在起飛前便規(guī)定一個四個字符組成的代碼，并在相應(yīng)的設(shè)備上裝定。當(dāng)?shù)孛嫱ㄐ烹娕_需要與某一架飛機通話時，首先發(fā)射與這架飛機代碼相一致的代碼信號。飛機上的通信電臺收到呼叫信號后與事先裝定的代碼比較(譯碼)，兩者一致時，就會用聲、光信號提醒機組人員及時與地面進行通信聯(lián)絡(luò)。 5.4.2 雷達設(shè)備雷達是無線電檢測與定位的簡稱，是利用無線電超短波或微波的反射作用來探測目標(biāo)的方向和位置的無線電設(shè)備。雷達所用的無線電超短波波長一般為110 m，頻率為

53、30300 MHz；微波波長在1 m以下，頻率高于300 MHz.。無線電波以直線前進，遇到金屬導(dǎo)體能產(chǎn)生強烈的反射波，遇到非導(dǎo)體(如房屋和山峰)也有較弱的反射波被反射回來，遇到航路上的云雨、雷電也能有反射波被反射回來。波長越短，天線的方向性越強。以最簡單的脈沖雷達為例，雷達由定時器、發(fā)射機、接收機、天線及饋電設(shè)備和終端設(shè)備組成，如圖5-29所示。其中，定時器是雷達的時間控制部分。它產(chǎn)生重復(fù)頻率一定的脈沖序列，分別觸發(fā)發(fā)射機和終端設(shè)備中的距離測量部分，目標(biāo)的回波則由接收機接收。天線收發(fā)開關(guān)起隔離發(fā)射機和接收機的作用，在發(fā)射電波期間，使天線與接收機斷開，而與發(fā)射機接通；在發(fā)射機不發(fā)射信號時，則將

54、天線與發(fā)射機斷開，而與接收機接通。這樣，收發(fā)可以共用一副天線(某些小型雷達也可用兩副天線，如雷達高度表)。圖5-29 雷達的基本組成由于電波的運動速度是一定的，因而可以計算出目標(biāo)的距離。當(dāng)兩個目標(biāo)距離很近時，回波脈沖有可能出現(xiàn)首尾相接的情況，難以分辨。出現(xiàn)這一情況的距離，稱為距離分辨力。分辨力的大小，在簡單的脈沖雷達中取決于脈沖寬度。雷達天線的方向也是一定的，因而也可以知道目標(biāo)的方向。顯示器可以根據(jù)不同的目標(biāo)，顯示出明暗不同的影像，這是因為不同的目標(biāo)對無線電波反射的強弱有所不同。5.4.3 電氣設(shè)備 飛機電氣設(shè)備包括供電設(shè)備和各種用電設(shè)備，要求尺寸小、重量輕。飛機電氣設(shè)備在特殊的環(huán)境條件下工作

55、，工作高度、溫度和大氣濕度變化幅度大。飛機在作機動飛行、著陸等動作時，電氣設(shè)備所受的沖擊大。供電設(shè)備包括發(fā)電機和蓄電池。此外，還有電源保護設(shè)備，如電壓調(diào)節(jié)器、反流割斷器、升壓器和變流器等。早期的飛機和現(xiàn)代大多數(shù)飛機常采用28 V的低壓直流發(fā)電機，現(xiàn)代民航飛機多用電壓為115/200 V，頻率為400 Hz的三相交流恒頻發(fā)電機發(fā)電機是飛機的基本電源，通常由飛機發(fā)動機或?qū)Ｓ玫膬?nèi)燃機帶動，除向用電設(shè)備供電外，還可以給蓄電池充電?？梢杂弥绷靼l(fā)電機與蓄電池并聯(lián)工作，也可用幾臺直流發(fā)電機并聯(lián)工作，以加強電源，提高供電的可靠性。交流發(fā)電機的構(gòu)造比較簡單，容易變壓，更容易適應(yīng)現(xiàn)代飛機的許多用電設(shè)備。有的發(fā)電機

56、與發(fā)動機的起動機合并成一個“起動發(fā)電機”，減少了飛機的附件。蓄電池是飛機的輔助電源，當(dāng)發(fā)電機不向外供電時，蓄電池則代替發(fā)電機供電?，F(xiàn)代飛機上的用電設(shè)備有：發(fā)動機起動、點火和控制系統(tǒng)；飛機舵機操縱、起落架收放和防滑系統(tǒng)；武器及火力系統(tǒng)；生命保障、火警探測和保護系統(tǒng)；照明與信號、防冰加溫和旅客生活服務(wù)系統(tǒng)；機載多種電子系統(tǒng)與電動設(shè)備，如航空儀表、導(dǎo)航設(shè)備、雷達、飛行控制等。5.4.4 高空防護設(shè)備 (1) 氧氣設(shè)備。當(dāng)高度達到4000m以上時，由于氧氣壓力降低到生理需要的最小允許值，這時飛機上的人員會發(fā)生缺氧癥(如困倦、頭暈、心臟跳動減弱等)。在7000m高空處，人員在沒有防護設(shè)備的情況下暴露45

57、 min，便會喪失意識。氧氣設(shè)備用以增加吸氣中的氧濃度，以便在周圍大氣壓力降低時，使吸入的氣體中保持必須的氧分壓。圖5-30是一種飛機氧氣設(shè)備的構(gòu)成圖。它由氧氣瓶、減壓器、氧氣儀表和氧氣面罩等組成。當(dāng)飛機上升到4000m以上需要使用氧氣時，可以打開氧氣使用開關(guān)，高壓氧氣經(jīng)減壓器減壓后通過調(diào)節(jié)器進入氧氣面罩。調(diào)節(jié)器前裝有應(yīng)急供氧開關(guān)，當(dāng)飛行人員感覺到氧氣不足或調(diào)節(jié)器的進氣閥門不通暢時，可以打開應(yīng)急供氧開關(guān)，使經(jīng)過減壓器減壓后的氧氣由另一條管路直接從噴嘴進入調(diào)節(jié)器。圖5-30 氧氣設(shè)備的構(gòu)成(2) 氣密座艙。氣密座艙用來增大座艙壓力，以保證機上人員體內(nèi)仍具有必需的氧氣分壓，避免機上人員由于周圍氣壓

58、過低而發(fā)生高空病(關(guān)節(jié)痛、胃痛等)。此外，氣密座艙還便于加溫和冷卻，使座艙保持人體適宜的溫度。采用氣密座艙的飛機，在設(shè)計時要考慮座艙內(nèi)、外壓力差的作用。像一般的受壓容器那樣，四壁盡量采用曲面以減輕重量；對于鉚接結(jié)構(gòu)，通常在鉚縫處安裝密封膠帶和密封膩子；在飛機的操縱系統(tǒng)，通過密封座艙處安裝密封盒；活動座艙蓋的周邊上安放氣密帶，在關(guān)上座艙蓋時，氣密帶內(nèi)充氣，消除座艙內(nèi)、外可能發(fā)生漏氣的間隙。抵抗疲勞破壞的能力，也是氣密座艙必須重點考慮的。(3) 高過載防護設(shè)備。戰(zhàn)斗機在作機動飛行時，產(chǎn)生的正過載(慣性力方向從頭到腳，眼球向下移動)可達89，超過了飛行員忍受的能力(一般過載可為4.55)。穿戴對腹部

59、施加抗壓力的抗過載褲，可提高耐過載1.52.0。20世紀(jì)70年代，用改善抗過載褲的加壓效果，并輔以代償加壓呼吸來解決高過載(+9)、高持續(xù)性(15s)和高過載增長率情況下出現(xiàn)的過載誘發(fā)的意識喪失問題。如要進一步提高飛機的機動性，則需要提高飛行員選拔標(biāo)準(zhǔn)和體能訓(xùn)練，同時采用后傾座椅，再加上代償加壓呼吸和穿戴抗過載褲等綜合措施來解決。5.4.5 救生設(shè)備 (1) 彈射救生設(shè)備。當(dāng)飛機失事或在戰(zhàn)爭中被擊壞時，拯救飛行人員便是一項極為重要的任務(wù)。在噴氣式飛機出現(xiàn)以前，飛行速度一般不超過500km/h，飛行人員在空中應(yīng)急離機時，完全依靠自己的體力離開座艙，然后打開降落傘降落。但在噴氣式飛機出現(xiàn)以后，飛機

60、速度增加，飛行人員在被迫跳傘時會遇到高速氣流的很大阻力，依靠體力爬出座艙跳傘很困難，即使爬出座艙也會被高速氣流吹到尾翼上，與尾翼相撞而造成傷亡。在高速飛機上，彈射座椅跳傘裝置得到了廣泛的應(yīng)用，它由拋蓋裝置、座椅彈射裝置、座椅自動解脫裝置和自動開傘器等組成。彈射座椅跳傘裝置的彈射救生的一般過程，如圖5-31所示。圖5-31 飛機彈射救生的一般過程(2) 海上救生設(shè)備。在海洋上空作長途飛行時，飛機上還應(yīng)有海上救生設(shè)備，以便飛機在海上發(fā)生事故而作強迫降落時使用。海上救生設(shè)備包括個人穿的救生衣和集體使用的救生艇。供個人穿的救生衣自帶充氣小瓶，以便在使用時向救生衣內(nèi)充氣，還附有哨子、電池和燈泡，作為呼救