电子仪表系统1大气数据仪表
电子飞行仪表系统与大气和惯性基准系统的集成
电子飞行仪表系统与大气和惯性基准系统的集成摘要：大气和惯性导航与综合显示系统组合为飞机提供了危害性等级为灾难级的空速、高度、姿态、航向等导航功能。
文章通过对航线及取证中的部分民用飞机航电系统构架的研究，结合相关条款要求和咨询通报建议，简单研究分析了几种典型构架。
关键词：电子飞行仪表系统；大气数据系统；惯性基准系统；比较监控；等效安全考虑到AC25－11A的建议，一般民用飞机的飞机级FHA中均将“驾驶舱所有姿态/空速/气压高度/航向（包括备用仪表）的丧失”及“两侧主姿态、空速（伴随失速或过速告警丧失）、气压高度错误指示”的危害性等级定义为灾难级；将正副驾驶两侧主姿态、空速、气压高度及航向的丧失危害性等级定义为主要或者危险的。
另外，对于采用传统控制系统的飞机，要求姿态数据的显示延迟（包括传感器）不应超过100 ms的一阶系统的等效时间常数。
这就使大气数据和惯性基准系统与综合显示系统之间交联构架的可用性、完整性和延时特性成为航电集成的至关重要的问题。
1 系统简述电子飞行仪表系统（EFIS）一般通过ARINC429和ARINC664总线从飞机大气数据和惯性基准系统接收飞机姿态、航向、空速、高度、温度等飞行和导航数据，并通过一定的计算把相关的飞行和导航信息提供给正、副驾驶，作为两侧主显示。
同时，考虑到两侧关键数据错误指示的危害性，显示系统会对这些关键的数据进行对比监控，并将结果通报给飞行员，以便在非正常状态下，飞行员能够及时知晓并采取相关动作，将危害降到最低。
2 相关条款要求美国联邦航空管理局（FAA）和中国民航当局（CAAC）在其适航规章FAR25和CCAR25部的1303条款“飞行和导航仪表”（b）中均要求“每一驾驶员工作位置处必须安装空速表、高度表（灵敏型）、升降速度表（垂直速度）、带有侧滑指示器（转弯倾斜仪）的陀螺转弯仪、倾斜俯仰指示器（陀螺稳定的）、航向指示器（陀螺稳定的磁罗盘或非磁罗盘）。
其中，按有关营运条例装有在360度俯仰和滚转姿态中均可工作的第三套姿态仪表系统的大型飞机，只需有侧滑指示器”。
26_综合电子仪表系统
• 光栅和符号发生器—想CRT提供模拟偏转驱动信号和 数字视频信号。
• 阐明：SG提供旳电子显示信息提成光栅和笔划书写
两大类，其中光栅信息重要以扫描旳方式提供较逼真
旳背景画面。笔划书写形式重要用于符号、字符、数
字及线条旳显示。
•
在SG中，设置了两个光栅通道，这两个光栅
通道分别提供EADI和EHSI旳光栅扫描显示。此外尚有
显示，并进行系统监控、电源控制以及系统所有工作
旳协调控制。
4
• 2）显示组件
• 就是显示屏，经典EFIS有四个相似和互换旳显示屏，
两个外侧显示屏显示重要飞行参数，称为主飞行显示
屏（PFD），而两个内侧显示屏显示航路信息，成为
导航显示屏（ND）。
•
显示屏在飞机上旳位置——外侧还是内侧，对应着
显示屏背后旳程序销钉旳“空”“地”逻辑关系，决定了显
运用电子飞行仪表系统，可进行故障分析和隔离。
2
• 显示旳重要内容：
•
1、重要飞行参数，如飞机旳姿态、高度信息、速
度信息、A/P和A/T旳衔接状态及工作方式、甚至重要
旳警告信息等。
• 2、重要旳导航信息：多种导航参数和飞行计划等；
• 3、系统旳故障信息。
• 三、EFIS旳基本构成及其功能 P597
• 1、基本构成：显示组件（DU）、显示计算机和对 应旳控制面板。
示屏显示旳格式。显示屏变化位置，只要变化其背后
旳程序销钉即可。
• CRT显示屏内部一般设有温度监控电路，假如超温， 显示将被切断，当自动冷却后显示恢复正常，LCD显 示屏内部也有温度探测器，当温度到达110ºC和95ºC时
自动切断显示屏旳显示。
5
• 3）EFIS控制面板
飞机的仪表系统
飞机的仪表系统飞机的电子仪表系统共分为三部分，飞行控制仪表系统、导航系统和通信系统。
飞机的电子仪表系统是飞机感知和处理外部情况并控制飞行状态的核心，相当于人的大脑及神经系统，对保障飞行安全、改善飞行性能起着关键作用。
（一）飞行控制系统飞行控制系统的基本功能是控制飞机气动操纵面，改变飞机的布局，增加飞机的稳定性、改善操纵品质、优化飞行性能。
其具体功能有：保持飞机姿态和航向；控制空速及飞行轨迹；自动导航和自动着陆。
该系统的作用是减轻飞行员工作负担，做到安全飞行，提高完成任务的效率和经济性。
飞行控制系统一般由传感器、计算机、伺服作动器、控制显示装置、检测装置及能源部分组成。
飞机的控制仪表系统通过提供飞机飞行中的各种信息和数据，使驾驶员及时了解飞行情况，从而对飞机进行控制以顺利完成飞行任务。
早期的飞机飞行又低又慢，只装有温度计和气压计等简单仪表，其他信息主要是靠飞行员的感觉获得。
现在的飞机则装备了大量仪表，并由计算机统一管理，用先进的显示技术直接显示出来，大大方便了驾驶员的工作。
飞行控制仪表包括以下几种类型。
（1）第一类是大气数据仪表，由气压高度表、飞行速度表、气温度表、大气数据计算机等组成；（2）第二类是飞行姿态指引仪表，该系统可提供一套精确的飞机姿态数据如位置、倾斜、航向、速度和加速度等，实现了飞机导航、控制及显示的一体化；（3）第三类是惯性基准系统，主要包括陀螺仪表。
20世纪70年代以前是机械式陀螺，现代客机使用更先进的激光陀螺。
（二）电子综合仪表系统20世纪60年代后，由于计算机的小型化及显像管的广泛应用，飞机飞行仪表产生了革命性变化，新一代电子综合仪表广泛应用。
该仪表系统由两大部分组成，一是电子飞行仪表系统(包括电子水平状态指示器、电子姿态指引仪、符号发生器及方式控制面板、信号仪表选择板等）；一是发动机指示与机组警告系统，可以显示发动机的参数并对其进行自动监控，如出现厂作异常情况则会发出瞥告并记录下故障时的系统参数。
飞机电子设备(第二节大气数据仪表高度表)
3、典型高度显示面板
4、气压高度表的使用
气压式高度表可以测量飞机的相对高度、绝 对高度和标准气压高度，其各种测量的方法分别 介绍如下：（用气压调节机构）
1）标准气压高度的测量
利用气压高度表测量标准气压高度时，先转 动调整旋钮使指针指示当地机场对应的标准气压 度，此时气压刻度盘应指示“760”，或1013.25指 针指示的数值就是标准气压高度。
2.2 气压式高度表
一、飞行高度的种类
概念：指飞机在空中距某一个基准面的垂直距离。 1、绝对高度----飞机从空中到海平面的垂直距离； 2、相对高度----飞机从空中到既定机场地面的垂直距离； 3、真实高度-----飞机从空中到正下方的地面目标上顶 的垂直距离； 4、标准气压高度-----飞机从空中到标准海平面（即大 气压力等于760mmHg）的垂直距离。
4）高度表在机场的零位调整
若飞机在飞行中选定某降落机场为基准面，使 高度表测量相对于机场的相对高度时，飞机落地 后，高度表指针应指零位。由于机场地面的气压 经常变化，有时飞机在地面，高度表不指示零位， 这时就需要调整零位。其方法是：先从气象台了 解当时该机场的气压，然后转动调整旋钮，使高 度指示零位。此时气压计数器应指示当时该机场 的气压。
二、高度表的基本原理 （一）气压高度公式（不推导）
1、适用于11000m以下的标准气压高度公式
2、适用于11000m以上的高度公式
式中:Ps为所在高度上的静压; P11为H=11000m时的静压; H11为11000m; T11为11000m时的气温,为216.5K
（二）气压式高度表的工作原理
飞机电子设备Βιβλιοθήκη 第二节 大气数据仪表2.1 大气的基本情况
一、大气层 1、对流层------11KM以下，两极8~11KM 赤道17~18KM 2、平流层----35~40KM 3、中间层----85KM 4、暖层----800KM 5、散逸层----800KM以上
电子仪表系统—大气数据仪表定义和介绍
全压 静压 总温 迎角
数字式 大气数据
计算机 （DADC）
高度 升降速度
M数 真空速 指示空速
静温 迎角
全 静 压 系 统
1、全/静压系统
用于向飞机系统提供全压、静压源、连接系统和组件， 将这些压力输入系统，转换成高度和空速信号等。
全/静压系统是一个管道系统，由静压探头、皮托管、活门、 软管、支管、排水装置等组成。
总压孔
静压孔
探头
迎角传感器 总压孔
静压孔
总温探头
2、大气数据计算机系统（ADCS）
➢ 如果Pt、P测量的准确, 仪表本身没有制造误差, 在海平面标准 大气条件下空速表反映的是真空速。
➢ 空速表刻度时考虑的仅是海平面标准大气条件下空气的压缩性, 而同样的总、静压之差(PT－P)在不同高度上对应的压缩程度是 不同的(即空速表ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ刻度不能反映各高度的压缩性)
4、马赫表 结构与测量原理与空速表基本相同。
④真空速（TAS）：飞机相对于空气运动的真实速度。补 偿了由于不同飞行高度层空气密度和温度变化所引起的误差。
空速表 测量原理：根据空速与动压的关系，利用开口膜盒测量动 压，从而得到指示空速。
Pt P 1 0 .2 M 2 3.5
Tt T 1 0 .2 M 2
t 1 0 .2 M 2 2.5
-1000FT～+50，000FT。 在高度表上有气压基
准的调节旋钮及高度基准 游标和调节旋钮。
2、垂直（升降）速度表
测量原理：高度的变化率（或称垂直速度）就是单位时间 内飞机高度的变化量。
飞机高度发生变化，气压也随着变化；气压变化快慢， 可以表示飞机高度变化的快慢，即升降速度的大小。因此 测量出气压变化的快慢，就能表示出飞机的升降速度。
民航概论飞机的一般介绍
一、飞机旳电子仪表系统
1、飞行控制仪表系统 — 大气数据仪表
飞行速度表
真空速：指飞机对于空气旳运动速度，也简称为空速。 指示空速：是由测量空气压力旳表上直接指示速度，也叫表速。 升降速度：指飞机对地面运动旳上升或下降旳速度。 地速：指飞机运动速度对地面旳水平分量。 马赫数：是飞行速度和飞机所在声速旳比。
叫气密座舱。
三、飞机座舱环境控制系统
3、空调系统 此系统用于确保座舱内旳温度、湿度和CO2浓度，以保障舒适安全旳飞行环境。
飞机座舱空调引气系统
3、空调系统
三、飞机座舱环境控制系统
四、防冰排雨系统
飞机结冰类型与原因
结冰类型
干结冰
凝华结冰 （霜淞冰）
滴状结冰 （雨淞冰）
引起原因 冰晶云 水蒸气 冷水滴
一、飞机旳电子仪表系统
1、飞行控制仪表系统 — 飞行姿态指导仪表
一、飞机旳电子仪表系统
2、飞机综合电子控制系统
主要涉及飞行管理计算机系统、飞行信息统计系统、飞机自动驾驶系 统、电传操纵系统、近地警告系统和空中警告及避撞系统。
一、飞机旳电子仪表系统
2、飞机综合电子控制系统
飞行信息统计系统
飞机上旳黑匣子
二、机身
1、机身外形： 当代民航机旳机身是筒状旳，机头装置着驾驶舱用来
控制飞机；中部（分上下两部分）是客舱或货舱用来装载 旅客、货品，燃油和设备后部和尾翼相连。
二、机身
1布置：
三、尾翼
尾翼是飞机尾部旳水平尾翼和垂直尾翼旳统称，它旳作 用是用以维持飞机旳方向和水平旳稳定性和操纵性。尾翼 一般涉及水平尾翼和垂直尾翼。
一、机翼
4、机翼旳构造：
第2章 第5节 民用航空器-飞行仪表
第二章 第五节 飞行仪表 九、飞行管理系统
CREW
AUTOTHROTTLE
AUTOPILOT
CDU FCU IRS DME
DISPLAYS
ADC
FMS
VOR ILS
CLOCK
TOTAL FUEL FUEL FLOW RECORDERS
FMC #2
第二章 第五节 飞行仪表 黑匣子 驾驶舱语音记录器 飞行数据记录器
第二章 第五节 飞行仪表 自动驾驶
飞行仪表 眼、脑、手 飞机气动力 人工操纵回路 感应元件 变换放大元件 飞机气动力 自动驾驶仪操纵回路 执行元件 舵面 驾驶杆 舵面
第二章 第五节 飞行仪表 八、自动驾驶
自动驾驶仪的工作方式： 驾驶员操作模式 驾驶员指令模式 全自动模式
第二章 第五节 飞行仪表 自动驾驶和飞行控制的子系统 推力管理系统 偏航阻尼系统 自动安定面配平系统 备用手动和电动配平 自动配平 马赫数配平 速度配平
飞机运动 飞机气动力 运 动 传 感 器 电 信 号 电 传 操纵面 动 气 传 动 操纵面 空气动力 力和力矩
本节重点内容
一、大气数据仪表 （高度表、速度表、升降速度表） 二、陀螺仪表 （地平仪、转弯协调仪） 三、现代综合仪表（PFD、ND、EWD、SD） 四、TCAS和GPWS的作用 五、匣子的记录时间及作用
第二章 第五节 飞行仪表
7.磁罗盘 7.磁罗盘
通过感受地磁场来测量飞机的磁航向。
第二章 第五节 飞行仪表
第二章 第五节 飞行仪表
仪表的T型布局 仪表的 型布局
第二章 第五节 飞行仪表
现代仪表
第二章 第五节 飞行仪表
二、电子综合仪表
第二章 第五节 飞行仪表
第二章 第五节 飞行仪表
《电子系统维修》复习题
填空选择题库1。
飞行仪表不包括:41。
大气数据仪表 2.航向仪表 3.指引仪表4。
陀螺仪表2.当飞机以恒定的计算空速(CAS）爬升时，真空速（TAS）将（3）:1.保持不变2.减小3。
增大4.先增大后减少3 如果飞行指引计算机失效，PFD上会出现 2A FD指令杆消失B FD指令杆消失，同时红色FD警告旗出现C FD指令杆停在原处D FD指令杆停在原处，同时红色FD警告旗出现4 姿态指引仪中使用的是哪一种陀螺？ 2三自由度方位陀螺.三自由度垂直陀螺.二自由度速率陀螺。
二自由度积分陀螺.5 陀螺力矩的方向是牵连角速度矢量绕转子转动方向转过 190°180°120°60°6 三自由度陀螺仪的两个最基本特性是 3稳定性和章动性进动性和定轴性稳定性和进动性张动性和进动性7 陀螺坐标系的三轴分别指（）。
1自转轴、内框轴和外框轴；自转轴、内框轴和与前两轴所构成的平面相垂直的轴；内框轴、外框轴和与前两轴所构成的平面相垂直的轴；自转轴、外框轴和与前两轴所构成的平面相垂直的轴；8 三自由度陀螺仪稳定性的表现形式是 1章动和定轴性定轴性和进动性进动性和章动定轴性和惯性9 下列关于“静压源误差”的叙述哪个正确？ 2所有类型飞机的SSE都一样,它仅取决于空速；SSE取决于静压口、空速、襟翼及起落架的位置；SSE是静压口有冰造成的；SSE仅与静压口的位置有关。
10 升降速度表除了能测飞机的升降速度之外，还能用来判断 2飞机所受大气压力。
飞机是否平飞。
飞机的稳定性. 飞机的操纵性。
11 如果静压管被完全堵塞，且飞机正在以恒定速度爬升时，将有什么指示？ 2ASI指示减小，高度表指示保持不变，VSI指示爬升；ASI指示减小,高度表指示保持不变，VSI指示为0;ASI指示增加，高度表指示减小，VSI为0。
ASI指示减少,高度表指示减小，爬升.12 对于每个静压系统来说,为什么要有两个静压口？ 2当一个静压口被冰堵塞时,另一个作为备用。
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如果Pt、P测量的准确, 仪表本身没有制造误差, 在海平面标准 大气条件下空速表反映的是真空速。
空速表刻度时考虑的仅是海平面标准大气条件下空气的压缩性, 而同样的总、静压之差(PT－P)在不同高度上对应的压缩程度是 不同的(即空速表的刻度不能反映各高度的压缩性)
静压孔
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
探头
迎角传感器 总压孔
静压孔
总温探头
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
2、大气数据计算机系统（ADCS）
由传感器、大气数据计算机（ADC）、大气数据指示 仪表组成。
①传感器元件 温度传感器——总温探头，装在外部没有气流扰动的地 方，其对称轴与飞机纵轴平行。 迎角传感器——感受迎角和侧滑角
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
电动高度表
指示飞机的气压高度；
高度表是椭圆形的，以数 字（显示窗）和模拟（指 针）显示气压高度。显示 窗显示的高度范围是：
-1000ft～+50，000ft。
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
传感器测量装置
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
第பைடு நூலகம்三章 电子仪表系统-大气数据仪表
迎角传感器
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
②数字式大气数据计算机
利用集成电路或微计算机完成数字计算。传感器收集各参数 后经模数转换(A/D转换)，将模拟量转换成计算机能识别的数 字量，然后由计算机进行计算和处理，计算机处理后的数字 量又经数模转换(D/A)将计算机输出的数字量转换成各设备需 要的模拟量，然后再输送到各设备。
是一种多输入多输出的机载综合测量系统，根据传感器 测得的少量原始信息（如静压、总压、总温、迎角等）计算 出较多的与大气数据有关的参数（如飞行高度、升降速度、 真实空速、指示空速、马赫数、总温、真实静压、大气静温、 大气密度比、真实迎角等），送给座舱显示、飞行控制、导 航、发动机控制等机载系统。
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
“0”——表示飞机平飞 “0”以上——表示飞机爬升 “0”以下——表示飞机下降
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表 垂直（升降）速度表
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表 垂直（升降）速度表
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
3、空速表 飞机相对于空气运动的速度是空速。
飞机的空速包括： ①指示空速（IAS）：空速表按海平面标准大气条件下动压 与空速的关系得到的空速。未经任何补偿，也称表速。 ②计算空速（CAS）：补偿了静压源误差后的指示空速。 ③当量空速（EAS）：由于空速、高度改变，传感器的非线 性，它是修正了空气压缩性影响的计算空速。 ④真空速（TAS）：飞机相对于空气运动的真实速度。补偿 了由于不同飞行高度层空气密度和温度变化所引起的误差。
(1
1 V 2 ) 1
P
2
2 P
V
2
P [( PT
1
)
1]
2
P [( PT
P
1
1)
1]
1 P
1 P
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
空速表的刻度方法
一般按海平面标准大气条件来刻度: P＝P0＝760 mmHg,ρ=ρ0=1.225 kg/m3,
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表 5、温度指示器
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
第十三章 电T型子布仪表局系统-大气数据仪表
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
二、大气数据系统
大气数据系统包括： ①全/静压系统
用于收集气流的全压和静压，并把它们输送到需要全压、 静压的仪表和有关设备。 ②大气数据计算机系统（ADCS）
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
航空仪表的分类
（1）飞行仪表（PFD-EADI） 通过测量并指示出飞机的各种运动参数，帮助飞行
员驾驶飞机完成飞行。 （2）导航仪表（ND-EHSI）
用于显示飞机的位置，起到定向和定位的作用。 （3）发动机仪表（E/WD）
用于指示发动机工作系统中的各种参数。 （4）系统状态仪表（SD）
用于指示飞机的其他系统（如液压、燃油、空调、 起落架等）或设备的运行情况。
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
一、大气数据仪表
1、气压高度表
QFE
机场标高
QNE
QNH
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
气压高度表
测量原理：根据标准大气压中气压（静压）与高度对应关系， 测量气压的大小，就可以表示出高度的高低。
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
空速表 测量原理：根据空速与动压的关系，利用开口膜盒测量动 压，从而得到指示空速。
Pt P 1 0.2M 2 3.5
Tt T 1 0.2M 2
t 1 0.2M 2 2.5
PT
(1
1M
2 ) 1
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表 4、马赫表
结构与测量原理与空速表基本相同。
pt 1 k 1 M 2 k /k1 p 2
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表 马赫－空速表
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
在高度表上有气压基 准的调节旋钮及高度基准 游标和调节旋钮。
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
2、垂直（升降）速度表
测量原理：高度的变化率（或称垂直速度）就是单位时间 内飞机高度的变化量。
飞机高度发生变化，气压也随着变化；气压变化快慢， 可以表示飞机高度变化的快慢，即升降速度的大小。因此 测量出气压变化的快慢，就能表示出飞机的升降速度。
全 静 压 系 统
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
1、全/静压系统
用于向飞机系统提供全压、静压源、连接系统和组件， 将这些压力输入系统，转换成高度和空速信号等。
全/静压系统是一个管道系统，由静压探头、皮托管、活门、 软管、支管、排水装置等组成。
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表
总压孔
第十三章 电子仪表系统-大气数据仪表