大氣數(shù)據(jù)全冊(cè)配套完整課件2

大氣數(shù)據(jù)全冊(cè)配套完整課件2*大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)（概論）*第3/共25*第4/共25*第5/共25*第6/共25*第7/共25“大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)”課程介紹“大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)”是電子信息工程專業(yè)本科生的專業(yè)課程之一，主要介紹大氣數(shù)據(jù)基本理論、典型大氣數(shù)據(jù)儀表、大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)及其輸出顯示部分。重點(diǎn)是理解氣壓高度公式的推導(dǎo)、能利用柏努里方程建立指示空速、計(jì)算空速、真空速、馬赫數(shù)公式。掌握氣壓高度表、指示空速表、馬赫數(shù)表、升降速度表等基本工作原理，基本掌握大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成、硬/軟件的分析、各種形式的監(jiān)控原理、顯示原理及大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)與其他系統(tǒng)的聯(lián)系。*第8/共25“大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)”課程介紹計(jì)劃學(xué)時(shí)：12課內(nèi)學(xué)期考試性質(zhì)：閉卷筆試成績(jī)?cè)u(píng)定筆試成績(jī)85分（閉卷）平時(shí)成績(jī)占15分（依據(jù)平時(shí)作業(yè)和出勤情況評(píng)定）大氣數(shù)據(jù)占課程總成績(jī)20%選用教材：趙淑榮，羅云林：《大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)》，兵器工業(yè)出版社授課老師：劉瑞華第9/共25“大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)”課程介紹主要教學(xué)內(nèi)容：概論飛行高度及高度變化率的測(cè)量飛行速度全靜壓系統(tǒng)大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)的基本計(jì)算方法大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸出及顯示儀表*第10/共25大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)：發(fā)展概況50年代前，分立式儀表50年代后，機(jī)載設(shè)備相繼增多模擬式中央大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)各種模擬器件,伺服系統(tǒng)70年代,混合式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)80年代,數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)（DADC）出現(xiàn)，為飛機(jī)提供更多的大氣數(shù)據(jù)參數(shù)*第11/共25大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)：地球大氣層地球外圍由大氣層所包圍。按照物理性質(zhì)，大氣可分為五層：對(duì)流層（變溫層）平流層（同溫層）中間層電離層（熱層）散逸層*第12/共25地球大氣層對(duì)流層距地球中緯度11km，赤道17km，兩極8km，包含了大氣質(zhì)量的3/4平流層對(duì)流層頂部到離地約30km，溫度幾乎不變，包含了大氣質(zhì)量的約1/4中間層30km到80~100km為止，大量的臭氧，大氣質(zhì)量的1/3000電離層中間層到離地500km，空氣稀薄，聽不到聲音散逸層離地500~1600km之間，也稱為外層大氣*第13/共25大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)：大氣紊流大氣紊流（湍流）：空氣紊亂流動(dòng)的現(xiàn)象，旋渦和不規(guī)則的波動(dòng)，使得大氣中的風(fēng)向、風(fēng)速呈隨機(jī)變化。其特征是間斷性和片塊狀，會(huì)使飛機(jī)產(chǎn)生顛簸。風(fēng)切變：空間任意兩點(diǎn)之間風(fēng)矢量的變化。微下沖氣流：較強(qiáng)的下降氣流。飛機(jī)在起飛、著陸過程中遇到超過自己爬升或下降速率的下降氣流，對(duì)飛行的危害最大。*第14/共25大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)：大氣參數(shù)靜壓(ps)：飛機(jī)周圍自由空氣的壓力動(dòng)壓(pd)：氣流的定向運(yùn)動(dòng)具有動(dòng)能，當(dāng)氣流到達(dá)駐點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能變?yōu)閴毫δ芎蜔崮?。單位面積上升高的壓力稱為動(dòng)壓

pd=1/2ρHυ2

ρH為標(biāo)準(zhǔn)大氣H高度上的空氣密度，v為空速。

沖壓(pc)：定義與動(dòng)壓相同。區(qū)別是：動(dòng)壓是不可壓縮的流體的理想定義，而沖壓是考慮了空氣的可壓縮性。Ma數(shù)小于0.3時(shí)，沖壓與動(dòng)壓似相等。*第15/共25與大氣數(shù)據(jù)有關(guān)的參數(shù)全壓(pt)：動(dòng)壓和靜壓之和，即氣流到達(dá)駐點(diǎn)時(shí)，單位面積上的總壓力總溫(Tt)：氣流到達(dá)駐點(diǎn)時(shí)獲得的氣溫叫總溫靜溫(Ts)：飛機(jī)周圍自由空氣所具有的溫度攻角(AOA)：飛機(jī)的質(zhì)量中心運(yùn)動(dòng)軌跡與飛機(jī)縱軸之間的夾角（飛機(jī)豎軸和縱軸所在平面內(nèi)測(cè)量的角度）側(cè)滑角(SSA)：飛機(jī)的質(zhì)量中心運(yùn)動(dòng)軌跡與飛機(jī)縱軸之間的夾角（飛機(jī)橫軸和縱軸所在平面內(nèi)測(cè)量的角度）*第16/共25大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)：國際標(biāo)準(zhǔn)大氣1972年，由航空航天器技術(shù)委員會(huì)起草，國際民航組織、國際氣象組織討論，世界各主要國家同意，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織編寫《國際標(biāo)準(zhǔn)ISO-2533—標(biāo)準(zhǔn)大氣》。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了2000—8000米高度范圍內(nèi)大氣參數(shù)與高度的關(guān)系。*第17/共25大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)：國際標(biāo)準(zhǔn)大氣國際標(biāo)準(zhǔn)大氣的規(guī)定空氣為干燥清潔的理想氣體，并遵循理想氣體方程所確立的關(guān)系式中，p：氣體壓強(qiáng)，ρ：空氣密度，R：空氣氣體常數(shù)，T：氣體溫度*第18/共25國際標(biāo)準(zhǔn)大氣國際標(biāo)準(zhǔn)大氣以平均海平面作為零高度氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，氣溫15o，密度為0.125kg.s2/m4為便于探討大氣中的壓力分布，國際標(biāo)準(zhǔn)大氣引用了重力勢(shì)高度的概念。重力勢(shì)表示地球大氣層內(nèi)某一給定點(diǎn)上空氣微粒的勢(shì)能。重力勢(shì)高度以平均海平面作為重力勢(shì)高度和幾何高度的共同基準(zhǔn)。重力勢(shì)高度又稱為標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度。*第19/共25國際標(biāo)準(zhǔn)大氣當(dāng)空氣微粒沿地球法線移動(dòng)，單位質(zhì)量所做的功為：dΦ=ghdz=ghdh重力勢(shì)高度：H=Φ/gn重力加速度隨地理緯度的變化：重力勢(shì)高度與幾何高度的關(guān)系為：H=rh/(r+h)*第20/共25國際標(biāo)準(zhǔn)大氣國際標(biāo)準(zhǔn)大氣規(guī)定的高度分層、大氣溫度及氣溫垂直梯度的關(guān)系式中，Hb和Tb分別為相應(yīng)層的重力勢(shì)和大氣溫度的下界面值，β為氣溫的垂直變化率(β=dT/dH)*第21/共25國際標(biāo)準(zhǔn)大氣國際標(biāo)準(zhǔn)大氣條件，氣壓與溫度的關(guān)系取截面積為dF、高度為dh的微氣柱，其上下壓差為dp分析：dpdFρgdhdFdh*第22/共25國際標(biāo)準(zhǔn)大氣從而得到國際標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，氣壓與高度的關(guān)系為*第23/共25大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)：大氣參數(shù)的測(cè)量單位壓力單位帕斯卡[Pa]：每平方米的面積上作用有1牛頓的力1[Pa]=1[N/m2]標(biāo)準(zhǔn)大氣[atm]：標(biāo)準(zhǔn)海平面的氣壓1[atm]=101325[Pa]工程大氣壓[at]：1[at]=1[Kgf/cm2]=9.80665×104[Pa]*第24/共25大氣參數(shù)的測(cè)量單位巴[bar]：1[bar]=106[dyn/cm2]=105[Pa]毫米液柱：以液柱高度來表示壓力的大小

1[mmHg]=1[Torr]=1/760[atm]=133.322[Pa] 1[mmH2O]=9.80665[Pa]磅/英寸2[PSi]：1[PSi]=1[bf/in2]=6.89476×103[Pa]*第25/共25大氣參數(shù)的測(cè)量單位溫標(biāo)作為溫標(biāo)的條件：可重復(fù)出現(xiàn)的固定點(diǎn)溫度，標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)，相鄰溫度點(diǎn)的內(nèi)插公式。三相點(diǎn)：可使一種物質(zhì)三相（氣相，液相，固相）共存的一個(gè)溫度和壓力的數(shù)值。如水的三相點(diǎn)在0.01℃（273.16K）及611.73Pa出現(xiàn)。攝氏溫標(biāo)（t）、華氏溫標(biāo)（F）、熱力學(xué)溫標(biāo)（T）、國際實(shí)用溫標(biāo)*第26/共25作業(yè)1.國際標(biāo)準(zhǔn)大氣的內(nèi)容是什么？2.國際標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，氣壓與高度的關(guān)系是什么？3.大氣溫度及氣溫垂直梯度的關(guān)系。4.常見的大氣壓力單位。5.攝氏溫度與其他溫度的換算公式。大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)孫淑光電子工程系2023/1/112023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)28大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)概論飛行高度及高度變化率的測(cè)量飛行速度全靜壓系統(tǒng)大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)的基本計(jì)算方法大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸出及顯示儀表2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)29大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)發(fā)展歷史50年代前，分立式儀表50年代后，機(jī)載設(shè)備相繼增多模擬式中央大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)各種模擬器件,伺服系統(tǒng)70年代,混合式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)80年代,數(shù)字式的大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，為飛機(jī)提供更多的大氣數(shù)據(jù)參數(shù)2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)30地球大氣層對(duì)流層（變溫層）、平流層（同溫層）、中間層、電離層（熱層）、散逸層對(duì)流層：距地球中緯度11km，赤道17km，兩極8km包含了大氣質(zhì)量的3/4平流層：對(duì)流層頂部到離地約30km，溫度幾乎不變，包含了大氣質(zhì)量的約1/4中間層30km到80~100km為止，大量的臭氧電離層：中間層到離地500km，空氣稀薄，聽不到聲音散逸層：離地500~1600km之間，也稱為外層大氣2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)31大氣紊流大氣紊流（湍流）：空氣紊亂流動(dòng)的現(xiàn)象，旋渦和不規(guī)則的波動(dòng)，使得大氣中的風(fēng)向、風(fēng)速呈隨機(jī)變化。風(fēng)切變：空間任意兩點(diǎn)之間風(fēng)矢量的變化微下沖氣流：較強(qiáng)的下降氣流，飛機(jī)在起飛、著陸過程中遇到超過自己爬升或下降速率的下降氣流，對(duì)飛行的危害最大。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)32大氣數(shù)據(jù)有關(guān)的參數(shù)與大氣數(shù)據(jù)有關(guān)的參數(shù)靜壓：飛機(jī)周圍自由空氣的壓力動(dòng)壓：氣流的定向運(yùn)動(dòng)具有動(dòng)能，當(dāng)氣流到達(dá)駐點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能變?yōu)閴毫δ芎蜔崮?。單位面積上升高的壓力稱為動(dòng)壓

pd=1/2ρυ2ρ為標(biāo)準(zhǔn)大氣H高度上的空氣密度

沖壓：定義與動(dòng)壓相同。區(qū)別是：動(dòng)壓是不可壓縮的流體的理想定義，而沖壓是考慮了空氣的可壓縮性2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)33與大氣數(shù)據(jù)有關(guān)的參數(shù)全壓：動(dòng)壓和靜壓之和，即氣流到達(dá)駐點(diǎn)時(shí)，單位面積上的總壓力總溫：氣流到達(dá)駐點(diǎn)時(shí)獲得的氣溫叫總溫靜溫：飛機(jī)周圍自由空氣所具有的溫度攻角：飛機(jī)的質(zhì)量中心運(yùn)動(dòng)軌跡與飛機(jī)縱軸之間的夾角（飛機(jī)豎軸和縱軸所在平面內(nèi)測(cè)量的角度）側(cè)滑角：飛機(jī)的質(zhì)量中心運(yùn)動(dòng)軌跡與飛機(jī)縱軸之間的夾角（飛機(jī)橫軸和縱軸所在平面內(nèi)測(cè)量的角度）2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)34標(biāo)準(zhǔn)大氣（一）國際標(biāo)準(zhǔn)大氣的規(guī)定空氣為干燥清潔的理想氣體，并遵循理想氣體方程所確立的關(guān)系國際標(biāo)準(zhǔn)大氣以平均海平面作為零高度氣壓為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，氣溫15o，密度為0.125kg.s2/m4為便于探討大氣中的壓力分布，國際標(biāo)準(zhǔn)大氣引用了重力勢(shì)高度的概念。重力勢(shì)表示地球大氣層內(nèi)某一給定點(diǎn)上空氣微粒的勢(shì)能。重力勢(shì)高度以平均海平面作為重力勢(shì)高度和幾何高度的共同基準(zhǔn)。重力勢(shì)高度又稱為標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)35標(biāo)準(zhǔn)大氣（二）當(dāng)空氣微粒沿地球法線移動(dòng)，單位質(zhì)量所做的功為：dΦ=ghdz=ghdh重力勢(shì)高度：H=Φ/gn重力加速度隨地理緯度的變化：重力勢(shì)高度與幾何高度的關(guān)系H=rh/(r+h)2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)36標(biāo)準(zhǔn)大氣（三）國際標(biāo)準(zhǔn)大氣規(guī)定的高度分層、大氣溫度及氣溫垂直梯度的關(guān)系dpdFρgdhdFdh2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)37標(biāo)準(zhǔn)大氣（三）國際標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，氣壓與高度的關(guān)系為2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)38大氣參數(shù)的測(cè)量單位壓力單位帕斯卡[Pa]：每平方米的面積上作用有1牛頓的力,1[Pa]=1[N/m2]標(biāo)準(zhǔn)大氣[atm]：1[atm]=101325[Pa]工程大氣壓[at]：1[at]=1[Kgf/cm2]=9.80665×104[Pa]巴[bar]：1[bar]=106[dyn/cm2]=105[Pa]毫米液柱：以液柱高度來表示壓力的大小

1[mmHg]=1[Torr]=1/760[atm]=133.322[Pa] 1[mmH2O]=9.80665[Pa]磅/英寸2[PSi]：1[PSi]=1[bf/in2]=6.89476×103[Pa]溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)（t）、華氏溫標(biāo)（F）、熱力學(xué)溫標(biāo)（T）、國際實(shí)用溫標(biāo)2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)39測(cè)試系統(tǒng)的靜態(tài)動(dòng)態(tài)特性及誤差輸入/輸出特性曲線（難以用精確的解析式表示）串聯(lián)測(cè)試系統(tǒng)用圖解法求測(cè)試系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系。XXY1Y1Y1Y2Y2Y2YY2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)40用圖解法求測(cè)量環(huán)節(jié)的特性曲線y1=f1(x)y2=f2(y1)y=f3(y2)xy1y2yy1=f1(x)y2=f2(y1)xy1yy串聯(lián)測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線兩個(gè)測(cè)試系統(tǒng)靜態(tài)特性曲線2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)41測(cè)量系統(tǒng)特性描述參數(shù)（一）系統(tǒng)的靜態(tài)誤差絕對(duì)誤差被測(cè)參數(shù)的給出值與相應(yīng)的真值之差。相對(duì)誤差標(biāo)稱相對(duì)誤差實(shí)際相對(duì)誤差額定相對(duì)誤差最大額定相對(duì)誤差基本誤差、附加誤差和工作誤差基本誤差與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行對(duì)比和校準(zhǔn)的差值附加誤差使用條件偏離標(biāo)準(zhǔn)條件工作誤差工作環(huán)境因素變化情況下的誤差極限值2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)42系統(tǒng)的靜態(tài)誤差（二）系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和過失誤差原理誤差構(gòu)造誤差系統(tǒng)誤差(誤差恒定不變或按一定規(guī)律變化）環(huán)境誤差人員誤差隨機(jī)誤差多次測(cè)量所得各次的誤差過失誤差測(cè)量者讀數(shù)、記錄、計(jì)算所造成的誤差精密度、準(zhǔn)確度和精度誤差的反義詞測(cè)量范圍、量程測(cè)量上限、下限靈敏度輸出量微小變化與輸入量微小變化之比2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)43測(cè)量系統(tǒng)特性描述參數(shù)（三）分辨率輸出量的每個(gè)階梯所代表的輸入量的大小遲滯同一工作條件下，同一參數(shù)的測(cè)量值正反行程不同重復(fù)性同一方向多次改變參數(shù)時(shí)，對(duì)同一被測(cè)參數(shù)所得的輸出值之間的接近和重復(fù)程度。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差 在動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)輸入?yún)?shù)與輸出參數(shù)之間隨時(shí)間而變化的函數(shù)關(guān)系。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)44飛行高度及高度變化率的測(cè)量2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)45高度定義定義 飛機(jī)的重心在空中距離某一測(cè)高基準(zhǔn)面的垂直距離。絕對(duì)高度：基準(zhǔn)面為實(shí)際海平面相對(duì)高度：基準(zhǔn)面為某一參考平面真實(shí)高度：基準(zhǔn)面為飛機(jī)正下方的地面目標(biāo)之最高點(diǎn)在內(nèi)的并與地平面平行的平面標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度：基準(zhǔn)面為標(biāo)準(zhǔn)海平面 標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度是國際上通用的高度，主要防止同一空域或同一航線上的飛機(jī)在同一氣壓面上飛行，發(fā)生兩機(jī)相撞的可能。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)46高度測(cè)量方法利用大氣的物理特性測(cè)高通過測(cè)量大氣壓力（靜壓）間接測(cè)高通過測(cè)量大氣密度來測(cè)量飛行高度利用無線電波的反射特性測(cè)量飛行高度（測(cè)真實(shí)高度）通過測(cè)量飛機(jī)的垂直加速度，再二次積分得飛行高度2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)47氣壓式高度表利用測(cè)量絕對(duì)壓力的彈性敏感元件來測(cè)量大氣靜壓，根據(jù)高度與大氣靜壓的關(guān)系，利用轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)輸出標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度（相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)海平面的重力勢(shì)高度） 真空膜盒、膜盒串、波紋管氣壓式高度表的誤差推導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度公式時(shí)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)大氣作了一些假設(shè)，而實(shí)際大氣并不完全符合這些假設(shè)推導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度公式時(shí)，假設(shè)了標(biāo)準(zhǔn)大氣和標(biāo)準(zhǔn)海平面，但實(shí)際海平面大氣參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)海平面大氣參數(shù)不同構(gòu)造誤差壓力敏感元件的溫度誤差摩擦誤差2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)48氣壓式高度表的誤差原理誤差（氣壓方法誤差、氣溫方法誤差、溫度梯度誤差）：2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)49氣壓方法誤差由于實(shí)際海平面大氣壓力與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力不同相對(duì)誤差為：2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)50氣溫方法誤差實(shí)際海平面溫度與標(biāo)準(zhǔn)海平面溫度不同相對(duì)誤差為：2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)51溫度梯度誤差實(shí)際溫度梯度與標(biāo)準(zhǔn)溫度梯度不同相對(duì)誤差為：2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)52構(gòu)造誤差溫度誤差用靜壓表示溫度誤差：用高度表示該誤差：摩擦誤差2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)53氣壓高度的測(cè)量系統(tǒng)高度與大氣壓力關(guān)系為非線性為使氣壓高度系統(tǒng)能用來測(cè)量飛機(jī)所在處相對(duì)于某一參考基準(zhǔn)面的相對(duì)高度，系統(tǒng)中必須設(shè)有氣壓修正機(jī)構(gòu)，并保證修正量與測(cè)高系統(tǒng)輸出量之間成線性關(guān)系選用彈性模數(shù)溫度系數(shù)小的恒彈性合金或熔凝石英2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)54機(jī)械式氣壓高度表

2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)55氣壓式高度表的使用標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度的測(cè)量絕對(duì)高度的測(cè)量相對(duì)高度的測(cè)量2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)56高度傳感器

用凸輪完成高度解算，凸輪型面決定的從動(dòng)軸轉(zhuǎn)角Ф與主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角θ間的函數(shù)關(guān)系Ф=f(θ),保證該傳感器輸出角θ與高度（H）間是線性關(guān)系，θ=KθH。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)57高度偏差信號(hào)測(cè)量原理測(cè)量高度偏差的方案（a）（b）2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)58高度變化率的測(cè)量飛機(jī)平飛，表殼內(nèi)外氣壓相等，膜盒不膨脹不收縮，指針指零飛機(jī)上升，膜盒內(nèi)氣壓大于膜盒外氣壓，膜盒收縮，指針上指飛機(jī)下降，膜盒內(nèi)氣壓小于膜盒外氣壓，膜盒膨脹，指針下指2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)59壓力差與升降速度的關(guān)系(1)研究毛細(xì)管兩端壓力差與升降速度的關(guān)系空氣在管內(nèi)流動(dòng),流速不同.設(shè)內(nèi)摩檫力(F),接觸面積(A),動(dòng)力黏度(η),速度梯度(dv/dr)成正比取半徑為r,長(zhǎng)度為L(zhǎng)的空氣柱,當(dāng)空氣等速流動(dòng)時(shí),內(nèi)摩檫力等于壓力差2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)60壓力差與升降速度的關(guān)系(2)積分后,考慮管壁處氣流速度為0,半徑為R,

可得速度值,可見流速與半徑成拋物線分布.空氣流量為考慮空氣平均速度2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)61壓力差與升降速度的關(guān)系(3)假定p內(nèi)pH分別為內(nèi)外壓力,r內(nèi)rH分別為內(nèi)外密度,T內(nèi)TH分別為內(nèi)外溫度,飛機(jī)等速上升,dt時(shí)間內(nèi)流出的空氣體積與重量的關(guān)系為由于膜盒容積不變,空氣重量減少是由于密度減少造成的.流出的空氣重量與膜盒內(nèi)減少的重量二者相等,且2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)62壓力差與升降速度的關(guān)系(4)由此得出由于2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)63壓力差與升降速度的關(guān)系(5)由于代入得積分并考慮pH=pH0

Δp=02023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)64壓力差與升降速度的關(guān)系(6)得由于2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)65壓力差與升降速度的關(guān)系(7)考慮壓力差是升降速度和時(shí)間的函數(shù),指數(shù)的第二項(xiàng)隨時(shí)間增長(zhǎng)而很快減少,可忽略不計(jì).飛機(jī)等速下降時(shí),數(shù)值相同,符號(hào)相反.2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)66升降速度表的誤差溫度誤差(溫度升高,空氣動(dòng)力黏度升高,與毛細(xì)管的平均溫度近似成正比)延遲誤差2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)67飛行速度定義 當(dāng)飛機(jī)在所選坐標(biāo)系內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿其重心運(yùn)動(dòng)軌跡切線方向的速度稱為飛行速度。速度的種類飛機(jī)相對(duì)于地球運(yùn)動(dòng)的速度升降速度：飛機(jī)重心沿地垂線方向運(yùn)動(dòng)的速度分量地速：飛機(jī)重心沿地平面運(yùn)動(dòng)的速度分量飛機(jī)相對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)的速度側(cè)滑速度：飛機(jī)在垂直截面內(nèi)橫軸相對(duì)于氣流的運(yùn)動(dòng)速度空速：飛機(jī)在縱軸對(duì)稱面內(nèi)相對(duì)于氣流的運(yùn)動(dòng)速度W(地速）=Vt（真空速）+V（風(fēng)速）2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)68地速的測(cè)量地速：飛機(jī)相對(duì)于地面的速度風(fēng)速：空氣相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)速度空速：飛機(jī)相對(duì)于氣流的速度地速的測(cè)量：線加速度積分法和多卜勒效應(yīng)法2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)69空速的測(cè)量飛機(jī)相對(duì)于氣流的速度即為氣流相對(duì)于飛機(jī)的速度不考慮空氣的壓縮性（密度、溫度不變）時(shí)，

考慮空氣的壓縮性（密度、溫度不變）時(shí)，上式不正確?？諝饬魉俚扔诨虼笥谝羲贂r(shí)會(huì)產(chǎn)生激波，狀態(tài)參數(shù)發(fā)生很大變化。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)70空氣流速小于音速時(shí)空速測(cè)量的理論基礎(chǔ)（一）空氣流速小于音速時(shí) 假設(shè)空氣在絕熱的流管中流動(dòng)，并假設(shè)空氣在流動(dòng)時(shí)，在空間任何一點(diǎn)所具有的狀態(tài)參數(shù)不隨時(shí)間而改變。在流管上取垂直流管中心線的切面，其能量為動(dòng)能勢(shì)能壓力能重力能內(nèi)能2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)71空氣流速小于音速時(shí)空速測(cè)量的理論基礎(chǔ)（二）內(nèi)能：1kg空氣的熱量為：流過的空氣的熱量為：由于（其中：A—熱功當(dāng)量；cp—定壓熱容；cv—定容熱容）2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)72空氣流速小于音速時(shí)空速測(cè)量的理論基礎(chǔ)（三）通過切面的能量為：在時(shí)間間隔Δt內(nèi)流出切面的空氣帶走的能量為根據(jù)能量守恒：E1=E2

，可得：2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)73空氣流速小于音速時(shí)空速測(cè)量的理論基礎(chǔ)（四）

若切面1處空氣未受擾動(dòng)，其壓力和密度即為該處靜壓和空氣密度，它與物體相對(duì)速度為V，設(shè)法使空氣流在切面2處全阻滯，所有動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為壓力能和內(nèi)能。（壓力為全壓）使用全靜壓管收集全靜壓，使切面1處氣流不被擾動(dòng)，2處氣流流速為零。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)74空氣流速小于音速時(shí)空速測(cè)量的理論基礎(chǔ)（五）

絕熱過程中，壓力與密度的關(guān)系為：由此可得：2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)75空氣流速小于音速時(shí)空速測(cè)量的理論基礎(chǔ)（六）

可壓縮空氣流的沖壓為： 空速的表達(dá)式為：2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)76空氣流速小于音速時(shí)空速測(cè)量的理論基礎(chǔ)（七）

考慮音速的表達(dá)形式：

沖壓可表示并化解為：

K為空氣的絕熱指數(shù)

K=1.42023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)77空氣流速小于音速時(shí)空速測(cè)量的理論基礎(chǔ)（八）

若切面1處空氣未受擾動(dòng)，其壓力和密度即為該處靜壓和空氣密度，它與物體之間的相對(duì)速度為V2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)78空速與動(dòng)壓的關(guān)系qc((×9.8Pa)當(dāng)飛機(jī)在同一高度、同一速度飛行時(shí)，考慮空氣壓縮性比不考慮空氣壓縮性所得的動(dòng)壓大。馬赫數(shù)為0.6~0.7時(shí)，不考慮空氣的壓縮性，計(jì)算空速時(shí)，會(huì)造成9~13%的誤差。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)79空氣流速大于音速時(shí)的空速

當(dāng)空氣與飛機(jī)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度大于音速時(shí)將產(chǎn)生激波，空氣在激波前后狀態(tài)參數(shù)差別很大，伯努力方程已經(jīng)不適用，涉及高速空氣動(dòng)力學(xué)知識(shí)，推導(dǎo)復(fù)雜。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)80真空速、指示空速、馬赫數(shù)真空速 空氣與物體之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的真實(shí)流速，即飛機(jī)相對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)的真實(shí)速度。指示空速 將飛機(jī)所具有的空速歸化為標(biāo)準(zhǔn)海平面上飛機(jī)相對(duì)于空氣的運(yùn)動(dòng)速度，即不考慮飛機(jī)所在處大氣參數(shù)隨高度而變化的空速。指示空速只與動(dòng)壓有關(guān)。馬赫數(shù) 真空速與當(dāng)?shù)匾羲俚谋戎怠?023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)81真空速的測(cè)量原理（一）

真空速一般通過測(cè)量相應(yīng)切面處空氣所具有的壓力、密度來測(cè)量。Ma<1，且不考慮空氣壓縮性時(shí)：2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)82真空速的測(cè)量原理（二）Ma<1，且考慮空氣壓縮性時(shí)：2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)83真空速的測(cè)量原理（三）當(dāng)Ma>1時(shí)，2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)84機(jī)械式真空速表原理（一）機(jī)械式空速表通常不測(cè)量大氣靜溫、密度，而是將它們轉(zhuǎn)換為大氣靜壓的測(cè)量。在標(biāo)準(zhǔn)大氣的情況下，飛機(jī)所在處大氣參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)海平面大氣參數(shù)的關(guān)系為：2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)85機(jī)械式真空速表原理（二）考慮空氣壓縮性，將靜溫、密度代入空速解算式：

2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)86機(jī)械式真空速表原理（三）不考慮空氣壓縮性，將靜溫、密度代入空速解算式：2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)87空速表結(jié)構(gòu)

撥桿式組合型空速表結(jié)構(gòu)

2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)88空速表用開口膜盒測(cè)動(dòng)壓，真空膜盒測(cè)靜壓，且都有非線性輸入/輸出靜特性。運(yùn)算通過撥桿、扇形齒輪實(shí)現(xiàn)。利用粗、細(xì)兩個(gè)指針指示真空速和指示空速2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)89指示空速如果將真空速中的大氣靜壓、密度（或靜溫）看作常數(shù)，并分別等于國際標(biāo)準(zhǔn)大氣中標(biāo)準(zhǔn)海平面上的大氣靜壓、密度（或靜溫），則所得空速為指示空速。指示空速只在標(biāo)準(zhǔn)海平面上與真空速相等。指示空速只與動(dòng)壓有關(guān)，也稱為儀表空速。隨高度增加，大氣密度相對(duì)變化量急劇增加，真空速和指示空速差值急劇增加。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)90指示空速的計(jì)算指示空速只與動(dòng)壓有關(guān)，指示空速表只需開口膜盒。（見p45頁圖）2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)91指示空速與真空速的關(guān)系真空速與動(dòng)壓的關(guān)系：指示空速與動(dòng)壓的關(guān)系：指示空速與真空速的關(guān)系：指示空速反映飛機(jī)上的空氣動(dòng)力的大小，是操縱飛機(jī)，保證飛行安全的重要參數(shù)。飛機(jī)升力為Y=CYSqC2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)92馬赫數(shù)對(duì)亞音速飛機(jī)，在飛機(jī)速度小于臨界馬赫數(shù)時(shí)，飛機(jī)具有速度穩(wěn)定性達(dá)到臨界馬赫數(shù)時(shí)，飛機(jī)焦點(diǎn)后移，出現(xiàn)速度不穩(wěn)定，反操縱現(xiàn)象飛機(jī)接近音速時(shí)，某些局部可能產(chǎn)生局部激波，阻力急劇增加，將會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)的穩(wěn)定性和操縱性變壞，甚至產(chǎn)生激波失速。為防止激波失速，必須測(cè)量馬赫數(shù)。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)93馬赫數(shù)與沖壓、靜壓的關(guān)系2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)94溫度與馬赫數(shù)的關(guān)系馬赫數(shù)僅與動(dòng)壓（或全壓）和靜壓有關(guān)，而與大氣靜溫（或大氣密度）無關(guān)。大氣總溫與靜溫之間的關(guān)系離不開馬赫數(shù)可根據(jù)總溫和馬赫數(shù)間接求解大氣溫度馬赫數(shù)表由皮托管引入全壓和靜壓到開口膜盒和密封殼體中。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)95馬赫數(shù)表的結(jié)構(gòu)根據(jù)真空速與動(dòng)壓、靜壓、氣溫的關(guān)系和音速與氣溫的關(guān)系，可以求出馬赫數(shù)與動(dòng)壓、靜壓的關(guān)系。若保持靜壓、氣溫不變，動(dòng)壓增大，真空速必然相應(yīng)的增大。音速不變，所以馬赫數(shù)變大；若保持動(dòng)壓、氣溫不變，靜壓減小，真空速也必然增大，音速不變，馬赫數(shù)也要變大；若動(dòng)壓、靜壓不變，氣溫升高，則真空速和音速按同樣的比例增大，馬赫數(shù)保持不變。由上面的分析可知：馬赫數(shù)的大小只由動(dòng)壓和靜壓來決定，而與氣溫?zé)o關(guān)。馬赫數(shù)表就是用一個(gè)開口膜盒測(cè)量動(dòng)壓，而用一個(gè)真空膜盒測(cè)量靜壓，經(jīng)過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使指針指示馬赫數(shù)的儀表。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)96馬赫數(shù)表與真空速表的不同馬赫數(shù)表利用一個(gè)開口膜盒感受動(dòng)壓，利用真空膜盒感受靜壓，指針的指示按馬赫數(shù)與動(dòng)壓、靜壓的函數(shù)關(guān)系式所表示的關(guān)系，隨動(dòng)壓的增大而增大，隨靜壓的增大而減小工作的。它的結(jié)構(gòu)與組合型空速表大致相同。馬赫數(shù)表與組合型空速表的主要區(qū)別有以下兩點(diǎn)：從理論上講，它們的真空膜盒的特性曲線是不同的，馬赫數(shù)與氣溫?zé)o關(guān)，而真空速與氣溫有關(guān)。馬赫數(shù)與靜壓的0.5次方成反比；而真空速與靜壓的0.4次方成反比。馬赫數(shù)與真空速的這一區(qū)別，決定了馬赫數(shù)表真空膜盒的特性曲線與組盒型空速表中真空速表部分的真空膜盒的特性曲線是不同的。馬赫數(shù)表沒有氣溫方法誤差，因?yàn)轳R赫數(shù)只與動(dòng)壓、靜壓有關(guān)，與氣溫?zé)o關(guān)，所以氣溫變化時(shí)，馬赫數(shù)表沒有氣溫修正。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)97用于計(jì)算各種大氣數(shù)據(jù)信息的原始參數(shù)

信號(hào)：

決定因素：(Ps)靜壓

大氣壓力(Pt)全壓

皮托管壓力(Qc)動(dòng)壓

總壓靜壓(ALT)高度

靜壓

高度變化率

靜壓的變化率(M)馬赫數(shù)

總壓靜壓(TAT)大氣總溫

總溫(SAT)大氣靜溫

總溫馬赫數(shù)(IAS)指示空速

總壓靜壓(CAS)計(jì)算空速

總壓靜壓SSE(TAS)真空速

總溫馬赫數(shù)2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)98基本補(bǔ)償靜壓源誤差修正(SSEC)：修正因氣流流過飛機(jī)引起的靜壓誤差?？諝鈮嚎s補(bǔ)償：修正速度和高度變化引起的皮托管內(nèi)空氣壓縮性函數(shù)的變化?？諝饷芏妊a(bǔ)償：修正溫度和高度變化時(shí)引起的空氣密度的變化。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)99空速之間的關(guān)系全壓靜壓氣壓傳感器機(jī)電傳感器靜壓源誤差校正指示空速計(jì)算空速空氣壓縮性補(bǔ)償空氣密度變化補(bǔ)償當(dāng)量空速真空速機(jī)電傳感器總溫2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)100全靜壓系統(tǒng)全靜壓系統(tǒng)用來收集氣流的全壓和靜壓，并把它們輸送給需要全靜壓的儀表及有關(guān)設(shè)備。全靜壓管收集全靜壓的精確程度，與全靜壓管的結(jié)構(gòu)、飛機(jī)迎角、飛行速度有關(guān)，大迎角飛行和跨音速飛行時(shí)，全靜壓管收集的全靜壓不準(zhǔn)確。全靜壓系統(tǒng)輸送全靜壓的迅速程度與飛機(jī)的升降速度有關(guān)，飛行高度迅速改變的過程中，全靜壓系統(tǒng)輸送壓力會(huì)有延遲。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)101全、靜壓管結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)全靜壓管結(jié)構(gòu)（p53頁）亞音速全靜壓管特點(diǎn)：（p53頁）頭部半球形或稍尖，靜壓孔沿管子某一橫截面均勻分布。為準(zhǔn)確測(cè)量，靜壓孔至管前端的距離應(yīng)大致等于全靜壓管直徑的三倍。超音速全靜壓管特點(diǎn)：（p54頁）管身細(xì)長(zhǎng)，頭部稍尖管壁薄，平頭型靜壓孔離前端較遠(yuǎn)上部4個(gè)孔，下部6個(gè)孔，兩側(cè)無后部的延伸管加長(zhǎng)，且多裝在機(jī)頭前方2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)102應(yīng)急全、靜壓孔當(dāng)全靜壓孔故障失效時(shí)，為有儀表提供信息結(jié)構(gòu)與一般全靜壓孔相同，但無靜壓孔，安裝在氣流平穩(wěn)，能正確收集全壓的地方應(yīng)急靜壓孔設(shè)在機(jī)身表面沒有紊流的地方，兩個(gè)靜壓孔對(duì)稱于飛機(jī)對(duì)稱面2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)103全靜壓系統(tǒng)2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)104全靜壓探頭和備用靜壓孔2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)105全、靜壓探頭全靜壓管包括全壓、靜壓和加溫部分全壓口位于全靜壓管的頭部正對(duì)氣流方向空氣流至全壓口時(shí)，完全受阻，流速為零靜壓孔位于全靜壓管周圍沒有紊流的地方加溫組件防止氣流中的水汽因氣溫降低而在管內(nèi)結(jié)冰全靜壓管為流線型管子，表面光滑，以便減弱對(duì)氣流的擾動(dòng)，準(zhǔn)確收集靜壓。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)106全靜壓探頭排水裝置2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)107加溫組件2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)108舉例Boeing737-700全靜壓系統(tǒng)2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)109大迎角飛行時(shí)全靜壓系統(tǒng)儀表的指示特點(diǎn)（一）迎角改變，相對(duì)氣流與全靜壓管中心線的夾角也改變，因而收集的全、靜壓改變。迎角越大，夾角越大，全、靜壓誤差也越大。迎角增大，全壓口收集的全壓減小。迎角越大，全壓誤差越大。由于前端形狀的不同，相同情況下，超音速時(shí)的誤差比亞音速時(shí)誤差要小。亞音速時(shí)，迎角增大，下部的靜壓孔處，因氣流受阻而減速，收集的靜壓增大。上部、側(cè)面的靜壓孔因氣流加速和產(chǎn)生渦流，收集的靜壓減小，總結(jié)果是減小。超音速時(shí)，靜壓基本不變。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)110大迎角飛行時(shí)全靜壓系統(tǒng)儀表的指示特點(diǎn)（二）亞音速時(shí)，迎角增大，全、靜壓都減小，動(dòng)壓誤差不大；超音速時(shí)，全壓減小，靜壓基本不變，故動(dòng)壓減小。亞音速，迎角增大時(shí)，高度表、真空速表和馬赫數(shù)表多指，指示空速表誤差不明顯。超音速，迎角增大時(shí)，由于靜壓誤差小，高度表誤差小。由于動(dòng)壓減小，指示空速表、真空速表和馬赫數(shù)表少指，誤差明顯。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)111攻角和側(cè)滑角的測(cè)量攻角：飛機(jī)縱軸（或機(jī)翼弦線）與迎面氣流角夾角側(cè)滑角：飛機(jī)橫軸與側(cè)向氣流間的夾角攻角傳感器只能測(cè)量出傳感器所在處的“局部攻角”，與“真實(shí)攻角”之間有一“攻角位置誤差”2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)112攻角傳感器

右側(cè)為翼形，左側(cè)為錐形。翼形傳感器即旋轉(zhuǎn)風(fēng)標(biāo)式傳感器，它由一個(gè)經(jīng)過靜力平衡的風(fēng)標(biāo)(葉片)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、信號(hào)變換器(自整角機(jī)或電位計(jì))及固定連結(jié)部分等組成。錐形傳感器是差動(dòng)式傳感器。它的探測(cè)部分主要是一個(gè)圓錐形管，在管子對(duì)稱面(中性面)上開有一條縫隙，以接收迎面來的氣流。當(dāng)氣流不在縫隙(氣縫)所在的對(duì)稱面上時(shí)，傳感器便輸出一個(gè)角度信號(hào)。飛機(jī)的升力系數(shù)和阻力系數(shù)都取決于攻角的大小，當(dāng)攻角達(dá)到臨界攻角時(shí)，飛機(jī)會(huì)發(fā)生失速2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)113大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)-----功能及要求功能 測(cè)量靜壓、總壓、總溫以及參與修正作用的攻角和氣源誤差，經(jīng)過解算裝置或計(jì)算機(jī)的運(yùn)算，輸出大量的大氣數(shù)據(jù)信息。優(yōu)勢(shì)減少大量的重復(fù)儀表和傳感器提高大氣數(shù)據(jù)的計(jì)算精度擴(kuò)大測(cè)量系統(tǒng)的功能，提高系統(tǒng)可靠性對(duì)大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的要求：能利用所測(cè)參數(shù)計(jì)算大氣數(shù)據(jù)信息，應(yīng)具有不同形式的輸出信號(hào)應(yīng)具有誤差修正功能、監(jiān)控功能和故障告警功能應(yīng)具有飛行前后的自檢功能；故障診斷、故障隔離功能應(yīng)具有快速方便地更換部件和機(jī)器的快速拆裝能力2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)114基本解算關(guān)系高度的解算（見前述公式）馬赫數(shù)的解算（見前述公式）指示空速的解算（見前述公式）真空速的解算大氣密度的解算2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)115大氣靜溫的解算2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)116大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)組成傳感器測(cè)量 靜壓傳感器、全壓傳感器、總溫傳感器、攻角傳感器等具有可進(jìn)行誤差修正和補(bǔ)償?shù)慕馑阊b置座艙指示、顯示裝置及信號(hào)輸出裝置2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)117數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----硬件結(jié)構(gòu)2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)118數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----原始參數(shù)傳感器電容式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器振膜式壓力傳感器總溫傳感器2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)119數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----原始參數(shù)傳感器（一）差動(dòng)電容式壓力測(cè)量原理差壓為零時(shí)，輸出為零；差壓不為零，輸出電壓的幅值取決于差壓的大小，相位取決于差壓的正負(fù)。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)120電容量式壓力傳感器

將隨壓力變化的電容量變換成電壓輸出。

UOUT=XPUR/XRXP，XR為被測(cè)可變電容和標(biāo)準(zhǔn)參考電容的阻抗放大器參考電壓UR參考電容CR固定的3KHz激勵(lì)電源UR石英膜盒CP輸出電壓UOUT2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)121傳感器A/D轉(zhuǎn)換回路

傳感器測(cè)得信號(hào)在放大器輸入端與D/A轉(zhuǎn)換器輸出相減，電壓差放大，經(jīng)濾波解調(diào)變成直流電壓，用A/D轉(zhuǎn)換后送入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)對(duì)其積分，然后經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換變成模擬量反饋回放大器輸入端，直至回路達(dá)到平衡。K3

解調(diào)器濾波器D/A速率符號(hào)壓力傳感器A1PS校正存儲(chǔ)器UOUTUD參考電壓URA/D1SN2N1N2PSN1PS’計(jì)算機(jī)2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)122數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----原始參數(shù)傳感器（二）壓阻式壓力傳感器UOUTUR2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)123振膜式壓力傳感器

在一定的壓力范圍內(nèi)，在系統(tǒng)振動(dòng)質(zhì)量一定時(shí)，諧振頻率僅是壓力P的函數(shù)。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)124全溫探頭2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)125數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----輸入接口多路轉(zhuǎn)換器直流電壓/數(shù)字轉(zhuǎn)換V-T式A/D轉(zhuǎn)換雙積分式A/D轉(zhuǎn)換逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換交/直流轉(zhuǎn)換原理頻率/數(shù)字轉(zhuǎn)換原理頻率測(cè)量原理周期測(cè)量原理自整角機(jī)同步信號(hào)/數(shù)字轉(zhuǎn)換電阻/數(shù)字轉(zhuǎn)換多路轉(zhuǎn)換器S/HA/D輸入信號(hào)的傳輸2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)126數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----輸入接口（一）邏輯多路轉(zhuǎn)換器 二進(jìn)制譯碼器ABCDS0S1

2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)127數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----輸入接口（二）時(shí)序型多路轉(zhuǎn)換器晶體振蕩器計(jì)數(shù)分頻器計(jì)數(shù)器譯碼器時(shí)鐘脈沖分路脈沖輸出（b）傳感器傳感器傳感器傳輸門傳輸門傳輸門綜合電路

脈沖分配器X1X2X3（a）2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)128數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----輸入接口（三）V/T式A/D轉(zhuǎn)換鋸齒波發(fā)生器信號(hào)比較器計(jì)數(shù)器標(biāo)準(zhǔn)脈沖發(fā)生器控制門零比較器開測(cè)啟動(dòng)開（上升沿）關(guān)（下降沿）數(shù)字量輸出U入2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)129數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----輸入接口（四）雙積分式A/D轉(zhuǎn)換 邏輯控制零比較器計(jì)數(shù)門計(jì)數(shù)器時(shí)鐘譯碼顯示積分器±UXUR+URT1UcT’2tU’cU’xT2UcUx雙積分轉(zhuǎn)換波形2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)130雙積分式A/D轉(zhuǎn)換工作過程三個(gè)階段：采樣階段、比較階段、休止階段雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)：對(duì)積分元件R、C及時(shí)鐘脈沖的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確低要求低對(duì)于對(duì)稱的常模干擾信號(hào)，特別是工頻干擾信號(hào)有很強(qiáng)的抑制能力測(cè)量速度慢2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)131數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----輸入接口（五）逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器方框圖D/A轉(zhuǎn)換器鎖存器逐次逼近寄存器比較器INBUS0-3鎖存指令250KHz啟動(dòng)-10VDC轉(zhuǎn)換完成鎖存器U入INBUS4-72023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)132數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----輸入接口（六）交/直流轉(zhuǎn)換原理方框圖交流參考電壓90°移相和過零檢測(cè)采樣/保持交流信號(hào)電壓采樣脈沖直流電壓2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)133數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----輸入接口（六）頻率測(cè)量原理方框圖周期測(cè)量原理方框圖1/M分頻器計(jì)數(shù)器參考晶體振蕩器關(guān)閉脈沖啟動(dòng)復(fù)位被測(cè)頻率fRfN1/M分頻器計(jì)數(shù)器參考晶體振蕩器關(guān)閉脈沖啟動(dòng)復(fù)位被測(cè)頻率fRfN2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)134數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----輸入接口（七）

自整角機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)換方框圖90°移相和過零檢測(cè)器SCOTT變壓器采樣/保持采樣/保持三線400Hz交流信號(hào)cosαsinα400Hz參考電壓將三相同步信號(hào)變換成傳送角的正弦、余弦兩相交流信號(hào)，然后再變成直流信號(hào)，再通過A/D轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)135角度信號(hào)的反變換

利用角度的反變換，將f（）變成角，利用插值法進(jìn)行函數(shù)計(jì)算。不用tg來求信號(hào)，主要是考慮到f（）函數(shù)的插值誤差較小。sinαcosαsinα+cosα除法αf（α）α

角度信號(hào)的反轉(zhuǎn)換2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)136SCOTT變壓器（一） SCOTT變壓器由兩個(gè)變壓器組成，一個(gè)M變壓器，其原邊線組帶有中間抽頭，匝數(shù)為W1，一個(gè)叫T變壓器，其原邊繞組匝數(shù)為。兩個(gè)變壓器副邊繞組匝數(shù)相同，都為W2（a）S1R1S2S3R3R4R2W1W2W2c2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)137SCOTT變壓器（二）S1S2S3W1V42’R1R3R4R2（b）V13’c2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)138SCOTT變壓器（三）（V2cVc1）V21V3cV32V13Vc3（Vc2V1c）120°120°60°60°（c）2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)139數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----輸入接口（八）電阻/數(shù)字轉(zhuǎn)換程序恒流源A/D多路轉(zhuǎn)換器MUXRtV1V22023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)140數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----輸出接口串行輸出接口數(shù)字—直流電壓轉(zhuǎn)換電路數(shù)字—交流電壓轉(zhuǎn)換數(shù)字—自整角機(jī)轉(zhuǎn)換電路2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)141大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸出2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)142數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----輸出接口（一）ARINC429總線 串行傳輸總線，以三電平狀態(tài)傳輸信息

總線電平 邏輯狀態(tài)

+5V 1 0V 空載

-5V 0 1234…78…1213…2829303132源地址字地址不用數(shù)據(jù)位備用有效位奇偶位發(fā)出數(shù)據(jù)的設(shè)備號(hào)表示不同信息（如高度等）根據(jù)前31位碼中1的總數(shù)及奇偶校驗(yàn)確定2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)143ARINC429接口基本原理方框圖32位移位寄存器可以由4個(gè)并行輸入的8個(gè)移位寄存器（或2個(gè)16位寄存器），利用8位數(shù)據(jù)總線，分4次輸入到移位寄存器，然后串行逐位輸出。譯碼器輸出控制數(shù)據(jù)輸入移位寄存器，D8

、D9為譯碼器輸入，Y3~Y0選通4個(gè)8位移位寄存器的并行輸入，輸入32位數(shù)據(jù)后，向字間隙發(fā)生器輸出一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，表示輸入數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好，開始串行輸出，32位字，加8個(gè)字間隙，每傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)字，共經(jīng)歷40位的時(shí)間。譯碼器32位移位寄存器字間隙發(fā)生器差動(dòng)輸出電路奇/偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)總線0/1D9D8D7D0Y32023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)144數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----輸出接口（二）數(shù)字—直流轉(zhuǎn)換電路多路轉(zhuǎn)換器MUXD/A濾波器采樣/保持采樣/保持濾波器Vo1Von數(shù)字輸入2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)145數(shù)字---交流電壓轉(zhuǎn)換模擬模擬模擬模擬模擬數(shù)字量模擬量ViAnA8A4A2A1運(yùn)算放大器乘積模擬/數(shù)字乘法器RR/2R/4R/8R/nR/N2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)146數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----輸出接口（三）數(shù)字—自整角機(jī)轉(zhuǎn)換數(shù)字/交流轉(zhuǎn)換數(shù)字/交流轉(zhuǎn)換數(shù)字/交流轉(zhuǎn)換接收機(jī)數(shù)字量cosθcos(θ+120°)cos(θ+240°)

（a）2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)147利用SCOTT變壓器實(shí)現(xiàn)數(shù)字/自整角機(jī)變換數(shù)字/交流轉(zhuǎn)換數(shù)字/交流轉(zhuǎn)換運(yùn)算SCOTT

cosθ

θ數(shù)字量

sinθ

URcosθ

URsinθURUR三相同步傳送至自整角機(jī)（b）2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)148數(shù)字/自整角機(jī)變換原理數(shù)字/交流轉(zhuǎn)換數(shù)字/交流轉(zhuǎn)換二線/三線變換數(shù)字量cos(θ-30°)cos(θ+30°)至自整角機(jī)（c）S1URcos(θ+30°)S2URcos(θ-30°)S3接收機(jī)（d）數(shù)字—自整角機(jī)轉(zhuǎn)換及二線/三線變換原理2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)149數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----微處理器硬件結(jié)構(gòu)微處理器總線關(guān)系離散輸出口離散輸入口片選譯碼電路ROMRAM上電復(fù)位電路時(shí)鐘總線分離器CPU（Z8002）數(shù)據(jù)總線地址總線2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)150數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----微處理器程序結(jié)構(gòu)基本組成管理程序?qū)崟r(shí)的大氣數(shù)據(jù)計(jì)算（或其他數(shù)學(xué)任務(wù)）程序非實(shí)時(shí)的自檢和故障監(jiān)控程序自檢監(jiān)控程序?qū)崟r(shí)中斷服務(wù)自檢程序限值程序開中斷初始化啟動(dòng)YN2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)151DADCARINC706原理方塊圖

2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)152數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)-----36項(xiàng)自檢功能檢查輸入總溫是否在規(guī)定的范圍內(nèi)機(jī)型程序檢查檢查靜壓傳感器周期計(jì)數(shù)是否在規(guī)定范圍檢查靜壓傳感器溫度輸出范圍檢查頻/數(shù)轉(zhuǎn)換是否完善ARINC輸出端繞回檢查對(duì)RAM檢查對(duì)ROM檢查指令檢查對(duì)CPU檢查攻角比較檢查檢查Ps=Pt（僅在地面功能檢查時(shí)進(jìn)行）備用VMO離散量檢查EPROM讀/寫檢查靜壓（或全壓）鎖相環(huán)檢查微處理器計(jì)算功能檢查2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)153CPU監(jiān)控方案一 CPU定期向B端發(fā)出負(fù)脈沖，若CPU工作正常，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器始終處于暫穩(wěn)態(tài)，輸出高電平。

單穩(wěn)態(tài)B觸發(fā)器來自CPUQ正常不正常2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)154CPU監(jiān)控方案二 CPU每秒發(fā)出負(fù)脈沖信號(hào)，使計(jì)數(shù)器清零。若CPU不能按時(shí)發(fā)出清計(jì)數(shù)器信號(hào)，計(jì)數(shù)器一直計(jì)數(shù)，當(dāng)1.25秒后，CPU仍不能發(fā)出清計(jì)數(shù)器信號(hào)，WATCHDOGTIMER為1，控制CPU清計(jì)數(shù)器，若仍不能復(fù)位，F(xiàn)AILURE為1，表示故障。WATCHDOGTIMER

計(jì)數(shù)器來自CPU40Hz時(shí)鐘FAILURE譯碼器OSCCLRCLR2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)155大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)的基本計(jì)算方法線性插值法零階插值一階插值拋物線插值法2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)156線性插值點(diǎn)的選取法線性插值點(diǎn)的一般選取方法等距選取法非等距選取法分段等距選取法最佳非等距選取法2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)157實(shí)用參數(shù)計(jì)算（1）馬赫數(shù)的計(jì)算若要求馬赫數(shù)的分辨率為，則要求

而2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)158實(shí)用參數(shù)計(jì)算（2）升降速度的計(jì)算用固定時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)得的高度變化除以時(shí)間（對(duì)高度信號(hào)的分辨率要求高）如升降速度精度要求±0.5m/s，更新周期0.2s，則0.2s內(nèi)至少應(yīng)該測(cè)量±0.5m的高度變化；設(shè)最大高度30000m，計(jì)算機(jī)分辨率0.5m/w，則300000/0.05=600000，超出計(jì)算機(jī)單字長(zhǎng)。修改為用：

dH/dps可用插值法求取，在所有高度上，對(duì)升降速度的要求折算成對(duì)靜壓變化率的要求。更新速率與分辨率之間的矛盾，還可以在硬件上解決。2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)159實(shí)用參數(shù)計(jì)算（3）馬赫數(shù)變化率的計(jì)算直觀方法與升降速度計(jì)算相同的問題，故改變計(jì)算形式：令，則2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)160傳感器靜特性校正分段線性插值法整體擬合校正2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)161壓力傳感器的溫度補(bǔ)償Δt2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)162二維線性插值原理先保持y不變，對(duì)x進(jìn)行插值再固定y，對(duì)x進(jìn)行插值2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)163靜壓源誤差校正（SSEC）靜壓源誤差規(guī)律模擬式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)的靜壓源誤差修正電氣修正（見下圖）機(jī)械修正氣動(dòng)修正數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)的補(bǔ)償方法（軟件查表法）傳感器差動(dòng)變壓器psΔULUsAMGSSEC2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)164大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其顯示儀表左側(cè)ADIRU向許多系統(tǒng)和部件提供大氣數(shù)據(jù)基準(zhǔn)（ADR）數(shù)據(jù)。ADR數(shù)據(jù)在ARINC429數(shù)據(jù)總線上輸出。在每條總線上的數(shù)據(jù)是相同的。一條數(shù)據(jù)總線從ADIRU的ADR部分到慣性基準(zhǔn)IR部分。以下是從左側(cè)ADIRU接收ADR數(shù)據(jù)的部件和系統(tǒng)：自動(dòng)油門（A／T）計(jì)算機(jī)顯示電子組件（EDU）1和2飛行操縱計(jì)算機(jī)（FCC）A飛行數(shù)據(jù)獲取組件（FDAU）空中交通管制（ATC）1和2襟翼／縫翼電子組件9FSEU）近地警告計(jì)算機(jī)（GPWC）失速管理偏航阻尼器（SMYD）1座艙壓力控制器1和2氣象雷達(dá)接收機(jī)發(fā)射機(jī)（WXRR／T）飛行管理計(jì)算機(jī)（FMC）12023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)165大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及其顯示儀表2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)166ADC提供的參數(shù)（1）A／T計(jì)算機(jī)ADIRU向A／T計(jì)算機(jī)發(fā)送下列ADR數(shù)據(jù)用于油門指令計(jì)算：計(jì)算空速、真空速、最大使用速度、馬赫數(shù)、最大使用馬赫數(shù)、未修正的氣壓高度、修正的氣壓高度、大氣靜溫、大氣總溫、靜壓、迎角DEUADIRU向DEU發(fā)送以下ADR數(shù)據(jù)，DEU將以下數(shù)據(jù)用于信息顯示，并將其傳送到其他相關(guān)系統(tǒng)如電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制（EEC）：計(jì)算空速、馬赫數(shù)、真空速、全壓、修正的氣壓高度、未修正的氣壓高度、大氣總溫、大氣數(shù)據(jù)離散信號(hào)FCCAADIRU向FCCA發(fā)送以下ADR數(shù)據(jù)，用于自動(dòng)飛行操縱模式計(jì)算計(jì)算空速、真空速、修正的氣壓高度、未修正的氣壓高度、高度變化率、靜壓、馬赫數(shù)2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)167ADC提供的參數(shù)（2）FDAUADIRU向飛行數(shù)據(jù)獲取組件（FDAU）發(fā)送全部ADR數(shù)據(jù)。FDAU選擇并格式化該數(shù)據(jù)，然后將其發(fā)送到數(shù)字飛行數(shù)據(jù)記錄器（DFDR）加以記錄。ATC應(yīng)答機(jī)ADIRU向ATC應(yīng)答機(jī)發(fā)送未修正的氣壓高度以應(yīng)用于高度報(bào)告。FSEUADIRU向襟翼／縫翼電子組件（FSEU）發(fā)送計(jì)算的空速信號(hào)，用于襟翼卸載計(jì)算并作為非指令運(yùn)動(dòng)探測(cè)邏輯的一部分。GPWCADIRU向GPWC發(fā)送下列ADR數(shù)據(jù)，GPWC使用這些數(shù)據(jù)來探測(cè)不安全的飛行條件。計(jì)算空速、高度變化率、修正的氣壓高度、未修正的氣壓高度、真空速2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)168ADC提供的參數(shù)（3）SMYD1ADIRU向SMYD1發(fā)送下列數(shù)據(jù)，用于失速管理和偏航阻尼器計(jì)算。馬赫數(shù)、真空速、計(jì)算的空速、動(dòng)壓CPCADIRU向座艙壓力控制器（CPC）1和2發(fā)送下列ADR數(shù)據(jù)以計(jì)算增壓數(shù)值：修正的氣壓高度、未修正的氣壓高度、靜壓WXRR／TADIRU向R／T發(fā)送以下ADR數(shù)據(jù)，用于氣象條件決策。未修正的氣壓高度、修正的氣壓高度、真空速、計(jì)算空速FMCSADIRU發(fā)送以下數(shù)據(jù)到FMCS，用于性能計(jì)算：計(jì)算空速、真空速、馬赫數(shù)、修正的氣壓高度、未修正的氣壓高度、大氣總溫、大氣靜溫2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)169電動(dòng)高度表2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)170電動(dòng)高度表2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)171雙速控制式自整角機(jī)的基本工作原理齒輪變速的雙速雙通道自整角機(jī)同步系統(tǒng)用粗通道精通道雙通道，通過齒輪嚙合（嚙合比I）輸入、輸出，使精通道的精度提高i倍。換接器在粗通道電壓低于一定值（失調(diào)角小于一定值）的時(shí)候，自動(dòng)接通精通道。齒輪增速比i不能太大，且必須選擇奇數(shù)比隨著i增大，精通道工作范圍變小，對(duì)自整角機(jī)要求高隨著i增大，精通道自整角接收器轉(zhuǎn)子慣量折算到隨動(dòng)電機(jī)軸上的值大。增速比增大并不能減少由于齒輪造成的誤差。偶數(shù)增速比會(huì)在180°失調(diào)角處產(chǎn)生錯(cuò)誤穩(wěn)定。電氣變速的雙速雙通道自整角機(jī)同步系統(tǒng)2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)172馬赫空速表2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)173馬赫空速表2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)174氣壓修正指示2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)175總溫顯示2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)176綜合顯示儀表2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)177飛行數(shù)據(jù)記錄器2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)178飛行數(shù)據(jù)記錄器—水下定位信標(biāo)2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)179數(shù)字式記錄方式歸零制正向脈沖—1，無磁化狀態(tài)—0（單向歸零）正向脈沖—1，負(fù)向脈沖—0（雙向歸零）2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)180數(shù)字式飛行數(shù)據(jù)記錄器2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)181飛行數(shù)據(jù)記錄器2023年1月11日大氣數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)182飛行數(shù)據(jù)記錄器—數(shù)據(jù)采集組件大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)（飛行高度及高度變化率的測(cè)量）劉瑞華中國民航大學(xué)電子信息工程學(xué)院*第184/共36高度定義及分類*第185/共36高度定義及分類飛行高度：飛機(jī)的重心在空中距離某一測(cè)高基準(zhǔn)面的垂直距離。絕對(duì)高度：基準(zhǔn)面為實(shí)際海平面相對(duì)高度：基準(zhǔn)面為某一參考平面真實(shí)高度：基準(zhǔn)面為飛機(jī)正下方的地面目標(biāo)之最高點(diǎn)在內(nèi)的并與地平面平行的平面標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度：基準(zhǔn)面為標(biāo)準(zhǔn)海平面 標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度是國際上通用的高度，主要防止同一空域或同一航線上的飛機(jī)在同一氣壓面上飛行，發(fā)生兩機(jī)相撞的可能。*第186/共36高度測(cè)量方法1.利用大氣的物理特性測(cè)量高度通過測(cè)量大氣壓力（靜壓）間接測(cè)高大氣壓力、密度均隨高度的增加而減小，具有一定的規(guī)律可循。因而可以通過測(cè)試大氣壓力或密度測(cè)量飛機(jī)的飛行高度。通過測(cè)試大氣壓力來測(cè)量飛機(jī)高度的儀表稱為氣壓式高度表，是廣泛應(yīng)用的飛行儀表。通過測(cè)量大氣密度來測(cè)量飛行高度*第187/共36高度測(cè)量方法2.利用無線電波的反射特性測(cè)量飛行高度（測(cè)真實(shí)高度）*第188/共36高度測(cè)量方法3.通過測(cè)量飛機(jī)的垂直加速度，再二次積分得飛行高度在地垂線方向安裝加速度計(jì)，感測(cè)飛機(jī)的垂直加速度，在初值已知的情況下，通過二次積分計(jì)算飛機(jī)的飛行高度。此方法通過慣性儀表進(jìn)行，稱為慣性高度表。*第189/共36氣壓式高度表1.基本原理根據(jù)氣壓與高度的關(guān)系可知，重力勢(shì)高度是pH、pb、Tb和β的函數(shù)。因此，通過測(cè)量飛機(jī)所在處的大氣壓力，即可通過計(jì)算得知飛機(jī)相對(duì)于海平面的重力勢(shì)高度或氣壓高度。*第190/共36氣壓式高度表氣壓高度表利用測(cè)量絕對(duì)壓力的彈性敏感元件來測(cè)量大氣靜壓，根據(jù)高度與大氣靜壓的關(guān)系，利用轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)輸出標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度（相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)海平面的重力勢(shì)高度）氣壓高度表用真空膜盒、膜盒串、波紋管來感測(cè)大氣靜壓。由于高度與氣壓之間存在非線性，故需要解算裝置。*第191/共36氣壓式高度表2.氣壓式高度表的誤差推導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度公式時(shí)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)大氣作了一些假設(shè)，而實(shí)際大氣并不完全符合這些假設(shè)。推導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度公式時(shí)，假設(shè)了標(biāo)準(zhǔn)大氣和標(biāo)準(zhǔn)海平面，但實(shí)際海平面大氣參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)海平面大氣參數(shù)不同。構(gòu)造誤差壓力敏感元件的溫度誤差摩擦誤差*第192/共36氣壓式高度表的誤差原理誤差（氣壓方法誤差、氣溫方法誤差、溫度梯度誤差）：*第193/共36氣壓方法誤差由于實(shí)際海平面大氣壓力與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力不同相對(duì)誤差為：*第194/共36氣溫方法誤差實(shí)際海平面溫度與標(biāo)準(zhǔn)海平面溫度不同相對(duì)誤差為：*第195/共36溫度梯度誤差實(shí)際溫度梯度與標(biāo)準(zhǔn)溫度梯度不同相對(duì)誤差為：*第196/共36構(gòu)造誤差溫度誤差氣壓表在常規(guī)環(huán)境下加工，而工作范圍在正負(fù)60度，因而將引起各種參數(shù)改變。溫度誤差可用靜壓和高度來表示用靜壓表示溫度誤差：用高度表示溫度誤差：*第197/共36構(gòu)造誤差可見，因溫度造成的誤差由兩部分組成。第一部分完全由溫度變化，與高度無關(guān)；第二部分由高度和溫度同時(shí)引起。其規(guī)律見21頁圖2-5。*第198/共36構(gòu)造誤差摩擦誤差由于機(jī)械部件間相互接觸而引起摩擦，造成彈性敏感零件位移誤差，從而引起儀表指示的不準(zhǔn)確。*第199/共36氣壓高度的測(cè)量系統(tǒng)高度與大氣壓力關(guān)系為非線性，因而要求測(cè)量系統(tǒng)中有相應(yīng)的非線性環(huán)節(jié)來解算兩者之間的函數(shù)關(guān)系。為使氣壓高度系統(tǒng)能用來測(cè)量飛機(jī)所在處相對(duì)于某一參考基準(zhǔn)面的相對(duì)高度，系統(tǒng)中必須設(shè)有氣壓修正機(jī)構(gòu)，并保證修正量與測(cè)高系統(tǒng)輸出量之間成線性關(guān)系*第200/共36氣壓高度的測(cè)量系統(tǒng)選用敏感材料時(shí)，使用彈性模數(shù)溫度系數(shù)小的恒彈性合金或熔凝石英*第201/共36機(jī)械式氣壓高度表*第202/共36氣壓式高度表的使用利用氣壓高度表，可以測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度、絕對(duì)高度和相對(duì)高度。標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度的測(cè)量調(diào)節(jié)手柄，指出760mmHg刻度，指針將指出標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度。絕對(duì)高度的測(cè)量調(diào)節(jié)手柄，指出海平面大氣壓，指針將指出絕對(duì)高度。相對(duì)高度的測(cè)量調(diào)節(jié)手柄，指出機(jī)場(chǎng)氣壓，指針將指出相對(duì)高度。*第203/共36高度傳感器 用凸輪完成高度解算，凸輪型面決定的從動(dòng)軸轉(zhuǎn)角Ф與主動(dòng)軸轉(zhuǎn)角θ間的函數(shù)關(guān)系Ф=f(θ),保證該傳感器輸出角θ與高度（H）間是線性關(guān)系，θ=KθH。*第204/共36高度變化率的測(cè)量：基本原理高度變化率是單位時(shí)間內(nèi)飛機(jī)高度的變化量，也稱垂直速度、升降率等。飛行高度的變化，可以用氣壓的變化來測(cè)量。飛機(jī)升降速表利用毛細(xì)管將氣壓變化的速度變換成壓力差，通過開口膜盒測(cè)量壓力差，并驅(qū)動(dòng)指示機(jī)構(gòu)指示升降速度。*第205/共36高度變化率的測(cè)量：基本原理膜盒內(nèi)外的壓力差，反應(yīng)了飛機(jī)外部與表壺內(nèi)部之間的壓力差。飛機(jī)平飛，表殼內(nèi)外氣壓相等，膜盒不膨脹不收縮，指針指零*第206/共36高度變化率的測(cè)量：基本原理飛機(jī)上升，膜盒內(nèi)氣壓小于膜盒外氣壓，膜盒收縮，指針上指飛機(jī)下降，膜盒內(nèi)氣壓大于膜盒外氣壓，膜盒膨脹，指針下指*第207/共36

飛機(jī)平飛，膜盒內(nèi)外沒有壓力差，儀表指示為零。*第208/共36

飛機(jī)上升，由于毛細(xì)管阻滯作用，膜盒外壓力大于內(nèi)壓力，指示上升。*第209/共36飛機(jī)由上升改為平飛時(shí)，表殼中的空氣逐漸向外流動(dòng)，指針逐漸回零。*第210/共36

高度變化率的測(cè)量：

壓力差與升降速度的關(guān)系(1)毛細(xì)管兩端壓力差與升降速度的關(guān)系空氣在管內(nèi)流動(dòng),流速不同.設(shè)內(nèi)摩檫力(F),接觸面積(A),動(dòng)力黏度(η),速度梯度(dv/dr)成正比取半徑為r,長(zhǎng)度為L(zhǎng)的空氣柱,當(dāng)空氣等速流動(dòng)時(shí),內(nèi)摩檫力等于壓力差*第211/共36壓力差與升降速度的關(guān)系(2)積分后考慮管壁處氣流速度為0,半徑為R,故有可得速度值,可見流速與半徑成拋物線分布.*第212/共36壓力差與升降速度的關(guān)系(2)空氣流量為考慮空氣平均速度*第213/共36壓力差與升降速度的關(guān)系(3)假定p內(nèi)pH分別為內(nèi)外壓力,r內(nèi)rH分別為內(nèi)外密度,T內(nèi)TH分別為內(nèi)外溫度,飛機(jī)等速上升,dt時(shí)間內(nèi)流出的空氣體積與重量的關(guān)系為膜盒容積不變。所以空氣重量減少是由于密度減少造成的.*第214/共36壓力差與升降速度的關(guān)系(3)流出的空氣重量與膜盒內(nèi)減少的重量二者相等,且*第215/共36壓力差與升降速度的關(guān)系(4)由此得出由于*第216/共36壓力差與升降速度的關(guān)系(5)由于代入得積分并考慮pH=pH0

Δp=0*第217/共36壓力差與升降速度的關(guān)系(6)得由于*第218/共36壓力差與升降速度的關(guān)系(7)考慮壓力差是升降速度和時(shí)間的函數(shù),指數(shù)的第二項(xiàng)隨時(shí)間增長(zhǎng)而很快減少,可忽略不計(jì).飛機(jī)等速下降時(shí),數(shù)值相同,符號(hào)相反.*第219/共36升降速度表的誤差1）溫度誤差溫度誤差(溫度升高,空氣動(dòng)力黏度升高,與毛細(xì)管的平均溫度近似成正比)可見，當(dāng)外部溫度、表壺溫度和毛細(xì)管溫度處于等溫狀態(tài)下，升降表可以準(zhǔn)確指示升降速度。否則將產(chǎn)生誤差。*第220/共36升降速度表的誤差2）延遲誤差飛機(jī)升降速度變化時(shí)，升降表將段時(shí)間才能指示相應(yīng)數(shù)值。其差值稱為延遲誤差。增大毛細(xì)管直徑或縮短其長(zhǎng)度和減小表殼容積，即可縮短延遲時(shí)間，減小延遲誤差。延遲誤差還與飛行高度有關(guān)。高空飛行時(shí)延遲時(shí)間較大。*第221/共36作業(yè)1.飛行高度有哪幾種？2.如何測(cè)量飛行高度？3.氣壓式高度表的基本工作原理是什么？4.分析氣壓高度表的誤差源。5.高度變化率測(cè)量的基本工作原理。6.分析升降表的誤差源。大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)（馬赫/空速表）劉瑞華中國民航大學(xué)電子信息工程學(xué)院*第223/共45飛行速度定義：當(dāng)飛機(jī)在所選坐標(biāo)系內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿其重心運(yùn)動(dòng)軌跡切線方向的速度稱為飛行速度。速度的種類飛機(jī)相對(duì)于地球運(yùn)動(dòng)的速度升降速度：飛機(jī)重心沿地垂線方向運(yùn)動(dòng)的速度分量地速：飛機(jī)重心沿地平面運(yùn)動(dòng)的速度分量飛機(jī)相對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)的速度側(cè)滑速度：飛機(jī)在垂直截面內(nèi)橫軸相對(duì)于氣流的運(yùn)動(dòng)速度空速：飛機(jī)在縱軸對(duì)稱面內(nèi)相對(duì)于氣流的運(yùn)動(dòng)速度W(地速）=Vt（真空速）+V（風(fēng)速）*第