高空飞行器的高度测量
航空仪表的五个发展阶段
航空仪表的五个发展阶段要完成高空的航空旅行，仪表的发展离不开飞行器仪表的发展，飞行器仪表从古至今，经历了五个发展阶段：机械仪表、电子仪表、计算机仪表、微处理仪表和数字仪表。
第一个发展阶段是机械仪表。
机械仪表可以追溯到1920年代，在上世纪30年代，机械仪表普及，并成为当时多数飞行器上安装的仪表。
机械仪表是在一定的机械原理和机械设计的基础上，通过转动指针来表达位置、速度、高度等重要的航空数据的仪表。
机械仪表的优点是可靠性高，但缺点也非常明显，比如显示数字不准确，操作不方便，不能显示太多的信息，无法及时反映实际情况，甚至在行驶过程中可能被操作者忽略。
第二个发展阶段是电子仪表，它是在20世纪50年代初期投入使用的，它通过电源连接压力转换器、电子传感器和各种其他测量仪器，可以监测、显示和控制航行器的性能和状态，例如速度、高度、航向等。
相比机械仪表，电子仪表的显示精度高，操作简单，还能显示更多的信息，比如飞行时间、引擎温度、发动机推力等。
但是，它能够检测到的信息数量有限，对飞行器的控制精度也不够，无法应付复杂的飞行状况。
第三个发展阶段是计算机仪表，这也是机械仪表和电子仪表的组合，它可以收集更多的数据，像陀螺仪、操纵杆中继器、坡度仪等，同时也可以处理更多的信息，精确到每秒钟收集数据的几次。
计算机仪表不仅能检测多种信息，而且可以对这些信息进行处理，可以帮助飞行员更好地掌握飞行过程中的一切，同时也能够更准确地控制飞行器的状态。
第四个发展阶段是微处理仪表，这也是计算机仪表的改进，它采用微处理器来处理数据，这样可以更快地收集和处理数据，也可以更精确地控制飞行器。
微处理仪表还推出了一些新的功能，比如自动控制系统、空中降落系统和自动驾驶仪等，使得飞行更安全、更节能、更舒适。
最后，第五个发展阶段是数字仪表，在这一阶段，仪表可以实时地显示航空器的重要参数，战斗机飞行员可以根据仪表显示的信息实时了解实际情况，起到非常重要的作用。
火箭探空GPS高度反算气压误差传递建模与仿真
火 箭 探 空 ＧＰ Ｓ高 度 反 算 气 压 误 差 传 递建 模 与 仿 真
黄 华 ， 王 政 ， 赵 增 亮 ， 李 怀 念 ， 张 义 生 ， 孙泽中
（ １ ． 北 京 应 用 气 象研 究 所 ， 北京 １ ０ ０ ０ ２ ９ ； ２ ． 航 天 四院 中天 火箭 公 司 ， 西安 ７ １ ０ ０ ２ ５ ）
（ ４）
２
一 二
和风 向风 速 。对 于 气 压 测 量 ， 常 用 的 气 压传 感 器
受 量程 限制 （ １ ０ ６ ０ ～５ ｈ Ｐ ａ ） ， 无 法 满 足火 箭 探 空
对 于高空 气 压 测量 的需求 。因 而 ， 在２ ０ ｋ ｍ 以上 高空 ， 一 般 利 用 高度 、 温度 测 量 值 ， 采 用 反算 公式
摘 要 ： 针 对 气象 火 箭探 空 系统 ２ ０ ｋ ｍ 以上 高 空气 压 测 量 的 工程 需求 ， 基 于压 高 公 式 建 立 了 Ｇ Ｐ Ｓ高度和 温度 反 算 气压 的数 学模 型 ， 并 对 该 模 型 的误 差传 递 进 行 了分 析 ， 给 出 了其 系统误 差、 随机 误 差 的计算 方 法 。最后 ， 以标 准大 气 参数 作 为样 本数 据 ， 对２ Ｏ ～７ ０ ｋ ｍ 高 空 的气压 参 数及 其准 确度 进行 了仿真 反算 和误 差分 析 。结 果表 明： 利用 ＧＰ Ｓ高度 和 温度 反算 高 空 气压 参 数， 其 系统误 差仅 取 决于 数值 计 算方 法误 差 ； ２ ０ ～３ ５ ｋ ｍ 区间 ， 其标 准 偏 差 可 满足 ｗＭ０ 不 超
航空器飞行器飞行试验与验证考核试卷
B.高度
C.航向
D.温度
2.在飞行器飞行验证中，哪种气象条件对飞行试验影响最大？
A.风速
B.湿度
C.气压
D.雾
3.下列哪种飞行器属于旋翼航空器？
A.固定翼飞机
B.直升机
C.热气球
D.无人机
4.在飞行试验中，以下哪个阶段属于稳定飞行阶段？
A.起飞
B.爬升
C.巡航
D.着陆
5.下列哪个部件不属于飞行器的动力系统？
B.高度较低
C.重心位置变化
D.机翼表面结冰
17.在飞行试验中，哪些因素会影响飞行器的燃油消耗？（）
A.飞行速度
B.飞行高度
C.飞行器的重量
D.发动机的效率
18.下列哪些设备可以用于飞行试验中的通信？（）
A.无线电
B.卫星电话
C.应急定位信标
D.飞行员对讲机
19.在飞行器飞行验证中，哪些因素会影响飞行器的下降性能？（）
A.直升机
B.垂直起降战斗机
C.多旋翼无人机
D.喷气式客机
12.在飞行试验中，哪些措施可以用来减少风险？（）
A.使用模拟器进行预训练
B.在安全区域内进行试验
C.确保飞行器的维护状态良好
D.遵守飞行试验规程
13.下列哪些部件属于飞行器的操纵系统？（）
A.主飞行控制系统
B.辅助飞行控制系统
C.驾驶舱内的控制装置
A.发动机
B.电池
C.燃油系统
D.起落架
6.在飞行器飞行验证中，下列哪种方法用于测试飞行器的失速特性？
A.常规飞行
B.爬升测试
C.失速飞行测试
D.着陆测试
7.下列哪个单位用于测量飞行速度？
无人机操作技巧掌握高空飞行的要点
无人机操作技巧掌握高空飞行的要点随着科技的不断进步，无人机已经成为现代社会中一种常见的飞行工具。
无人机的操作技巧对于飞行安全和飞行效果至关重要。
本文将介绍一些掌握高空飞行要点的无人机操作技巧。
一、飞行前准备在进行高空飞行之前，飞行员需要进行一系列准备工作，以确保飞行的顺利进行。
首先，检查无人机的电量是否充足，并确保遥控器和无人机之间的信号连接稳定。
其次，对无人机的各项功能进行检查，如航向、高度和姿态控制系统。
此外，还要确保飞行环境的安全性，检查飞行区域是否有其他飞行器或障碍物。
二、熟悉飞行器的操作面板和功能在高空飞行中，熟悉无人机的操作面板和各项功能是至关重要的。
飞行员应该清楚掌握各个按钮、摇杆和开关的作用，以便在需要时能快速地做出反应。
同时，了解飞行器的各项功能，如GPS定位、自动悬停和返航功能，可以提高飞行的安全性和效率。
三、掌握飞行技巧1. 高度控制: 在高空飞行中，准确掌握飞行器的高度非常重要。
飞行员可以通过适当调整油门和姿态来控制飞行器的高度。
此外，使用高度限制功能可以帮助飞行员保持安全的飞行高度。
2. 航向控制: 在高空飞行中保持飞行器的航向稳定也是必要的。
飞行员可以使用方向舵或者姿态控制来调整飞行器的航向。
同时，使用方位锁定功能可以帮助飞行员在高空飞行时保持所需的航向。
3. 风速调节: 在高空飞行中，风速可能会对飞行器产生影响，飞行员需要根据实际情况调节风速。
通过调整油门和飞行器的姿态来平衡风力对飞行器的影响，以保持平稳的飞行。
4. 姿态调整: 在高空飞行过程中，飞行器的姿态可能会发生变化，飞行员需要进行相应的调整。
通过掌握摇杆和姿态控制系统，飞行员可以根据飞行器的当前姿态进行准确的调整，以保持稳定的飞行。
四、注意飞行安全1. 飞行区域选择: 在进行高空飞行之前，飞行员需要选择一个安全的飞行区域。
远离人群密集区和禁飞区，避免造成安全事故或违反相关法规。
2. 飞行器检查: 飞行前检查无人机的各项功能是确保飞行安全的关键。
临界空间飞行器
临界空间飞行器一．概念临近空间飞行器是指工作于临近空间并利用临近空间独有资源和特点来执行一定任务的一类飞行器。
二．分类临近空间飞行器可以有多种分类方法。
按飞行速度，可分为高速和低速临近空间飞行器，按充气压力，可分为零压力和高压力临近空间飞行器；按推进方式，可分为自由浮空和机动飞行临近空间飞行器，按结构，可分为硬式、半硬式和软式临近空间飞行器，现在一般采用软式结构，它通过气囊中氦气的压力来保持外形等等。
三．用途美军认为，临近空间飞行器可以包括临近空间飞艇、充氦气的高空自由浮动气球、平流层高空长航时无人机、远距离遥控滑翔飞行器等多种形式。
四．应用前景由于临近空间飞行器具有可持续对同一地区进行不间断覆盖、与目标距离近等优点，因此在区域情报搜集、监视、侦察、通信中继、导航和电子战等方面具备独特的优势。
临近空间飞行器可对重点区域进行连续长时间监视和观测，有助于对战场进行准确评估；可作为电子干扰与对抗平台，对来袭飞机和导弹等目标实施电子干扰及对抗，使其偏离航线或降低命中率；可作为无线通信中继平台，提供超视距通信。
目前，美国空军为临近空间飞行器确定了多个军事应用方向，其中包括战场指挥、控制、通信、计算机、情报，监视和侦察(C41S)；近实时跟踪高价值目标；空间监视(可监视卫星而基本不受天气的影响)；导弹防御；自然灾害快速响应(用于移动电话网络和无线网络灾后重建)和边境控制等。
导弹防御方面，在美国新的导弹防御计划中，美国计划从西北部皮吉特湾开始的太平洋沿岸，到美国的大西洋沿岸，再到最东北的缅因州为止，至少部署10艘高空飞艇，用来监视来袭飞机、舰船和巡航导弹。
此外，美国导弹防御局正考虑在北极上空部署可控气球，用来监视和跟踪俄罗斯的导弹。
美国进行模拟仿真的结果显示：在北纬83°、36．6千米高空上部署3个气球，可连续覆盖从北极到北纬45°范围内所有的导弹发射30个这样的平台可以提供类似的全球覆盖；800个这样的平台组成的星座就可以对全球连续提供通信、情报、监视和侦察覆盖。
空防安全测试方案
空防安全测试方案引言在现代化的高空飞行器中，安全是首要考虑的问题之一。
安全测试是机场、运输公司、生产商等领域的主要任务之一。
本文将介绍一个基本的空防安全测试方案，该方案适用于各种高空飞行器的空中测试。
测试场地选择空防安全测试的场地需要考虑多种因素，包括测试飞行器的性能、测试设备的要求、测试空间的安全性、测试所需时间等。
因此，一个好的测试场地应该具备以下条件：•易于进出：测试飞行器需要运输至测试场地，所以测试场地应具有良好的进出通道。
•安全性：测试所需的空域应受限制，以确保测试前后的安全性。
•维护性：测试场地应处于良好的维护状态，以确保测试设备的安全。
•气象条件：测试场地的气象条件必须与目标飞行区域的气象条件相似。
测试装置选择测试装置对空防安全测试至关重要。
测试装置应根据飞行器的特点和测试方案的要求来选择。
以下是空防安全测试常用的测试装置：•传感器：测试飞行器的运动、姿态和位置。
•仪表盘：显示测试过程中所选数据的变化。
•数据处理设备：对测试数据进行分类、存储和分析。
•通信设备：用于飞行员与地面测试人员之间的通信。
•模拟飞行设备：用于对飞行器进行模拟测试。
测试项目选择空防安全测试的测试项目应根据测试飞行器的特点和测试方案的要求来选择。
以下是空防安全测试常用的测试项目：•航向和导航控制的测试。
•机身和机翼的测试。
•发动机的测试。
•辅助设备的测试。
测试方案流程空防安全测试的流程应根据测试飞行器的特点和测试方案的要求来制定。
以下是空防安全测试常用的测试流程：1.测试启动前，测试团队应开会并向飞行员和测试人员介绍测试方案。
2.飞行员应按照测试计划在测试飞行器上进行所有必要的检查。
3.测试人员应在地面测试设备上预设测试参数以及等值情况。
4.测量和记录测试飞行器的位置和姿态。
5.测量并记录飞行器的振动情况。
6.在地面测试设备上分析并记录所选的测试数据。
7.如果发现任何不合格项，立即中止测试并对测试飞行器进行检查和维修。
无人机航拍高空施工质量安全监控措施
无人机航拍高空施工质量安全监控措施采用无人机航拍监控质量、安全引言在科技发展神速、硬件瞬息更新换代的当下，新技术取代旧模式的例子已层出不穷。
现在功能全面技术成熟的移动与拍摄设备已随处可见，但单一专业化的局限性也突显而出，如何把这些看似专业性超强的东西逐步融入到我们的工作当中,才是突破之道。
我们总是想要站得更高，看得更远，想足不出户运筹帷幄就能方圆尽揽决胜千里。
随着中国经济的快速发展，建筑行业也不断更新成长,建筑高度一次次被刷新,外观也越发艺术美观，但同时存在的问题也有很多,很多建筑在施工过程中由于人为或者其他原因仍然存在质量隐患,如何有效地处理和减少这些质量隐患是一个值得讨论的问题.中国民用无人机诞生于1982年（无人机D—4），主要运用于航空测绘和航空物理探矿。
随着技术的发展，近年无人机在电力、通信、气象、农业等领域也得到了广泛运用.2012年无人机航拍兴起，从此无人航拍机理念被引入各个方面，例如现在影视的航拍就主要来自于无人机拍摄.而无人机在管理和安全监督方面也可以大有作为，无人机的摄像头就像监管人员的眼睛，深入劳动第一线，保证企业生产质量、安全合理的进行。
无人机拍摄有影像清晰、大比例、小面积、高显示性的优点；无人机具有小型轻便、低噪节能、高效机动、轻型化、小型化、智能化、可选择视角的优点。
除此之外，无人机还可以减少监督管理人员的安全风险。
与安全员抽查安全隐患相比，无人机由于自身的特点所以具有更快、更广、更细致、更全面、更安全、效率更高、费用更低的优势。
而且无人机的飞行速度快，不受地形限制、配置的高清摄像头可以放大观察到的影像使安全隐患更快暴露出来、对于高空作业，无人机可全程监督避免发生安全事故。
因此,无人机由于它的一些特殊的功能在建筑施工质量管理监督的某些方面也有非常大的作用.如果将无人机的优点应用到建筑施工过程中势必会高效地解决一些工作人员难以或者不能解决的问题。
01 进场原地面“扫荡式”记录项目开工前，利用无人机对整个现场施工局面全部拍摄覆盖,除了形成最初的排烟冷却塔基础影像资料，同时为项目提供规划与实施的最佳视图,为项目后期施工提供了最全面最直观的信息指导。
绕中轴旋转超高值计算
绕中轴旋转超高值计算
绕中轴旋转超高值计算是指在高空飞行中，飞机绕其中轴线进行旋转的最大高度。
计算方法如下：
首先，需要确定飞行器的绕轴转速。
假设该飞行器的绕轴转速为100度/秒。
其次，需要测量出飞行器的最大抗过载系数。
假设该飞行器的最大抗过载系数为8。
然后，需要确定飞行器的轨迹半径。
假设该飞行器的轨迹半径为500米。
最后，通过以下公式计算绕中轴旋转超高值：
绕中轴旋转超高值 = (0.95 * 最大抗过载系数 * 轨迹半径) / 标准重力加速度 * sin(绕轴转速 * 时间)
假设时间为30秒，则绕中轴旋转超高值为：
绕中轴旋转超高值 = (0.95 * 8 * 500) / 9.8 * sin(100 * 30) = 约3059米
因此，该飞行器的绕中轴旋转超高值为约3059米。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高空飞行器的高度测量
张骏张萌
一、引言
用气压传感器进行高度测量在现代飞行器上有着广泛的应用，主要是通过测量飞行器所在的气压来计算出飞行器的飞行高度。
HPX是霍尼韦尔（Honeywell）推出的一款气体压力传感器，它具有价格较低、精度较高、易购买等特点，因此用它实现高度测量具有广阔的应用前景。
二、HPX气体压力传感器特性描述
HPX系列是一种微结构压力传感器，它仅仅只是一个的传感器，没有集成信号调理和模数转换电路，其外形也比较简明，如下图１，其主要特性如下：
图１.HPX系列压力传感器的简图
1、HPX系列压力传感器提供精确、低成本的传感装置，它有两种不同的封装形式：DIP(双列式封装)和SOIC(小型集成电路)
2、表压型装置采用6插针双列式封装，绝压型采用8插针表面贴装小型集成电路。
两种传感器都是非放大型和未校准的。
用户可为HPX系列传感器配备放大和信号调整电路，以满足特定的应用要求。
3、这些易于使用的传感器的特点是采用惠斯通电桥结构，硅压敏电阻技术和比例输出，具有可证实的应用灵活性，结构简单性，并易于最终产品的制造。
4、使用干传感器设计的仪器装置应该用于非腐蚀性、非电离的工作流体，如空气和各种干气体等。
HPX的技术性能特性——表压型(双列式封装)
5、HPX的技术性能特性——表压型(双列式封装)
表１.HPX的技术特性
1.基准条件(除非另有说明)：供电电压，Vs＝3.0 ± 0.01 Vdc；Ta ＝25 ℃[77°F]。
在供电电压(Vs)范围内，输出为比例型的。
2.温度系数为-20℃和100℃[-4 °F和212 °F]间的标准值。
3.量程为特定压力下的输出电压与零压力下的输出(电压)间的代数差。
量程与供电电压成比例。
4.从0 psi至满量程压力的响应时间逐步改变，为10%至90%的上升时间。
从以上HPX系列气压传感器的性能可以看到HPX的精度高、分辨率高、重复性好，并且该传感器系列具有不同的量程范围，可以根据不同的环境和要求选用特定的型号。
本文选用量程范围为30psi的HPX030GD，用于测量0~5Km的高度，要求精度±30m，分辨率1m。
三、传感器信号的放大调理与AD转换
1、由于HPX气压传感器的输出的是60±20mV的模拟信号，所以必须对其进行调理，然后进行A/D转换，变成数字信号送处理器处理。
因为信号比较小，在A/D之前必须把信号放大，这里选用一款价格低的高精度放大集成电路块MAX1452，它是高度集成的高精度信号放大调理器，它具有抗干扰能力强、工作温度范围大、对信号放大进行优化等特性。
下面是它用于调理和放大非线性信号的典型电路（图2）。
图2. 调理和放大非线性信号的典型电路
2、调整MAX1452把HPX给出的模拟信号放大100倍，这样信号就变成6±2V完全可以经行A/D转换了。
根据测量要求，测量范围0 -5Km，分辨率为1m，通过计算可以知道此处的A/D转换器需要16位的。
另外考虑到高空经常会使仪器在零度以下工作，应选择工作温度范围较大的模数转换器，对转换速度没有特别要求。
AD676可以满足以上要求。
四、压-高转换的数据处理方法
1、压-高转换的物理原理和工程应用
通常都知道地球大气层中空气的单位面积力就是大气压力它一成不变地随着离开地面距离的增加而减少海平面以上高度与空气压力的关系按下列等式确定:
大气静力学方程
假设大气在水平方向的压强，温度，湿度变化都很小，在等压，等温面近于水平，且空气无水平运动。
则厚度为的单位截面积空气柱的受力如图：
若大气处于流体静力平衡状态，则合力为零：
P-(P+)-mg=0
将m=p带入上式，整理得：
-
由于大气在水平方向分布均匀，在一定范围内可以认为p=p（z），则由以上各式可以推出大气静力学方程的主要形式
=-
由于气象观测不直接测量密度，利用湿空气方程得流体静力平衡状态时，气压，温度与高度的关系：
=-
最后将上式积分，由高度（p=）积到（p=）
传感器测得压力p后由上式即可得到高度
式中：P是自由气流静压；g是重力加速；WM是空气的分子重量；R是通用的气体常数；T是绝对温度；Z是海平面以上的几何高度上式给出了地球上大气压力和几何高度的数学换算关系，但是在实际的工程应用中并不能精确实时的得到上述关系中的输入参数量，如空气的分子重量WM 绝对温度T等。
《美国标准大气压1976(2)》对压力与高度的比值提供有完善的数据表列，设计人员可将其装进仪表存储器中这些数据考虑到了重力加速度变化情况和温度对大气压
的影响。
在实际的压-高转换工程应用中大多以美国标准大气压表为转换表。
2、数据处理实现方法
把《美国标准大气压1976(2)》给出的压-高转换表结合实际要求得到压-高转换列表，把该列表存入ROM中，将A/D转换后的数据输入处理器，处理器只要根据大气压力的数值运用查表算法查询ROM就可以得到高度值了。
五器件型号及参数
1. AD
AD676是一种多用途的16位并行输出模拟todigital转换器，它采用了switched-capacitor/charge再分配架构，以达到100 ksps的转换率（10毫秒总转换时间）。
整体性能进行了优化通过数字纠
正内部的非线性通过片上自动校准。
AD676电路分割到两个单芯片ADI公司的DSP的CMOS制造的数字控制芯片过程和模拟ADC芯片制造对我们的双极金属氧化物半导体二的过程。
这两款芯片都包含在一个单一的软件包。
被指定为AC（或“动态”）等参数的AD676作为S /（N+ D）的比值，THD和IMD是重要的信号处理申请。
此外，直流参数这是指定的测量应用中的重要AD676工作从+5 V和±12 V电源，通常在转换过程中消耗360毫瓦。
其主要特点为：
Autocalibrating
片内采样保持功能
平行输出数据格式
16位无丢失码
61的LSB的INL
-97分贝THD
90分贝的S /（N + D）
1 MHz全功率带宽
2.MAX1452
【用途】度集成的模拟传感器信号处理器【性能参数】
采用16引脚SSOP封装。
特点：
♦具有放大、校准和温度补偿功能
♦适应于输出灵敏度从1mV/V到40mV/V的传感器♦单引脚数字编程
♦无需外部调整元件
♦16位的偏移量和跨度校准精度
♦全模拟信号通道
♦内嵌查找表，支持多点校准的温度修正
♦支持电压桥和电流桥激励
♦高达3.2k Hz的响应频率
♦内嵌未做补偿的运算放大器
♦Secure-LOC kTM防止数据破坏
♦2mA低电流损耗
引脚配置图：
2.MAX6195
MAX6195高精度，微功耗，低压差电压基准提供较高的初始精度和非常低的温度系数通过专有的曲率校正电路和lasertrimmed的精密薄膜电阻。
这些系列模式带隙参考提请最高
只有35μA静态电流，使电池供电设备的理想选择。
他们提供供应电流是几乎不受输入电压变化。
负载调节规格保证源和下沉到500μA的电流。
这些设备在内部进行补偿，是
他们需要快速解决的应用的理想选择，稳定与容性负载高达2.2nF 其主要特点为：
±2mV（最大值）初始精度
5ppm/°C（最大值）温度系数
35μA（最大值）电源电流
100mV的低压差500μA负载电流
0.12μV/μA负载调节
8μV/V线路调整
引脚图为：
五结论
通过试验可以看到HPX气压传感器能够用来比较精确的测量高度，特别是在整台仪器标定后测量精度能够有很大的提高，本文采用的标定方法是在测量范围的两端进行标定，使该仪器的精度达到
±25m，完全符合设计要求（±30m）。