航空电子系统-大气数据系统
大气数据系统
90 cmHg 85
85 80
50 100 150 200 250 节
空速的测量原理
全压=静压+动压
动压=全压-静压
空速的测量原理
动压=全压-静压
?
全压管在飞机上的位置
全压管
B-2958（737-300）
全压管
大气总温探头在飞机上的位置
大气总温探头
B-2836（757-200）
大气总温探头
Angle Of Attack
TAT AOA
高度的测量原理
物体在不同高度层所感受的气压如下图所示：
760
600
mmHg
400
200
10
20
30
KM
高度测量传感器—静压孔
静压孔
B-2145（MD90）
高度测量传感器—静压孔
CAPTAIN
ALTERNATE
FIRST OFFICE
空速的测量原理
物体在运动时，其正表面的气压会随着 速度的增大而增大。
EADI
EICAS
:数字电信号
大气数据系统在飞行中的地位
CDU
FMC
MCP
作动筒 副翼 横滚
FCC 作动筒 升降舵 俯仰
作动筒 方向舵 偏航
舵面位置传感器
惯性基准系统
驾驶员
大气数据系统
高度 位 速度 置
大气数据系统重要性
大气数据系统的功能
大气数据系统简介
大气数据系统的功能
大气数据系统可以测量的基本数据包括：
★高度 ★空速 ★大气总温 ★攻角
测量系统的一般组成
传感器1
计
传感器2
算
机
传感器3
飞机大气数据系统研究
经有了较大 的进步 ， 但是依然存在着多样 的风险 ， 由
于 大 气 数据 对 于 飞机 的飞 行 安全 非 常 重 要 ，全 静 压 传 感 器 、全 静 压 管 路 、大 气 数据 计 算 机 任 一 出现 故
障， 都会导致指示空速高度 马赫数 出现错误 ， 目 前 国
是飞控 系统 、 导航 系统、 指 示 系统等不 可缺 少的信息 。 针对 大气数据 系统的组成原理进行 了论述 ， 并对 大气数据 系统的发 展 趋势进行展 望 ， 最后 分析 了大气数 据 系统可能 出现 的故障。
关键词 ： 大 气数 据 系统 ； 全压 传感器 ； 静 压 孔
中图分类号 ： Ｕ ４ ６ ３
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — １ ２ — １ ２ 作者简介 ： 魏 青， 女， 山东青 岛人 ， 硕士 ， 研究方 向 ： 飞机特种设 备。
Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． ３， ２ ０ １ ５
上称之为空速管 。为 防止主空速管或全静压系统 出 现代飞机越来越复杂 ，它们对大气数据信号 的 现故障 ， 有些飞机上装有 应急全压管 ， 应急 静压孑 Ｌ ； 需求量大幅增大 、 精度大幅提高 ， 这时 ， 单靠高度表 、 温度传感器 向大气数据计算 机提供大气温度 。温度 空速表和升降速度表这些膜盒仪表 已不能满足现代 传感器 的感温元件是一个感 温电阻 ， 在飞行 中 ， 气流 飞机 需 要 ， 于是 飞机 上 出现 大 量分 立 式 传感 器 ， 由于 与感温元件相摩擦 ，紧贴感 温元件表面 的气流动能
航电系统简介介绍
武器控制系统
航电系统集成在武器装备 中，支持精确打击和有效 火力控制。
其他领域
无人机应用
航电系统用于无人机飞行控制、导航和任务载荷 数据处理。
气象观测
航电系统在气象卫星上用于观测和监测气象数据 。
科学研究
航电系统支持地球观测、空间科学实验和其他科 研任务。
05
航电系统的发展趋势与挑战
技术创新与升级
创新技术应用
随着科技的不断发展，航电系统正不断引入新技术，如人工智能、大数据、云计算等，以提高系统的 性能和效率。
技术升级需求
随着航空工业的发展，航电系统需要不断升级以满足更高的性能要求和安全性需求。
系统安全性与可靠性
安全性能保障
航电系统的安全性与可靠性是至关重要的， 需要采取多种措施来确保系统的稳定性和安 全性。
人机交互体验优化
为了提高飞行员的工作效率和安全性，航电系统需要提供更加直观和易用的人机交互界 面。
智能化水平提升
通过引入人工智能技术，航电系统可以更加智能地处理各种任务，减轻飞行员的工作负 担。
THANKS
谢谢您的观看
功能
航电系统的主要功能是保障飞机的安 全、导航、通讯和任务执行，为机组 人员和乘客提供必要的飞行信息和服 务。
航电系统的重要性
1 2 3
安全保障
航电系统是飞机安全运行的关键组成部分，它能 够提供准确的导航、通讯和飞行控制等功能，保 障飞机的安全和稳定。
飞行效率
航电系统能够提高飞行效率，通过精确的导航和 通讯设备，使飞机能够更快、更准确地到达目的 地。
航电系统的技术特点
高集成度
航电系统采用先进的模块化设计，将 多种航空电子设备高度集成在一起， 实现功能的整合和优化。
第5讲：大气数据计算机
自整角机同步信号/数字转换
电阻/数字转换
S/H
A/D
输入信号的传输
2020年4月18日6时1分
第15/共45
数字式大气数据计算机-----输入 接口（一）
2020年4月18日6时1分
二进制译码器
A B C D S0 S1
逻辑多路转 换器
第16/共45
数字式大气数据计算机-----输入接 口（二）
Ts
!0.2M
2 a
由于
a2 kRT
且
Ma
V a
考虑到总温探头误差
2020年4月18日6时1分
第5/共45
大气数据计算机
组成
传感器测量
静压传感器、全压传感器、总温传感器、 攻角传感器等
具有可进行误差修正和补偿的解算装置 座舱指示、显示装置及信号输出装置
2020年4月18日6时1分
第6/共45
2020年4月18日6时1分
第13/共45
全温探头
2020年4月18日6时1分
第14/共45
数字式大气数据计算机-----输入 接口
多路转换器
直流电压/数字转换
V-T式A/D转换
多 路
双积分式A/D转换
转 换
逐次逼近式A/D转换
器
交/直流转换原理
频率/数字转换原理
频率测量原理
周期测量原理
VDC1 sin VDC2 cos
自整角机
信号转换 方框图
将三相同步信号变换成传送角的正弦、余弦两相交流信号， 然后再变成直流信号，再通过A/D转换成相应的数字量。
2020年4月18日6时1分
第24/共45
角度信号的反变换
sinα cosα
A320系列飞机大气数据系统的维护
号经 Ａ Ｄ Ｍ 转换成数字信号，和 Ａ Ｏ Ａ 传感器 、 探头输 出的模拟信号一起传送给 Ａ Ｄ Ｉ Ｒ Ｕ中的
气 压 高 度 数 据 准 确 性 取 决 于 许 多 因 素 ， 如
Ｓ ｅ ｐ ｔ ． ２ ０ １ ３
Ｖｏ １ ． ２ ４ Ｎｏ ． ５
中 国 民 航 飞 行 学 院 学 报
Ａ ３ ２ ０系列飞机大气数据系统分为机长位、副
驾驶 位 和备用 位 ３套 ，整 个 系统 由 ３ 部 ＡＤＩ Ｒ Ｕ
（ 大气数据惯性基准组件） 、８个 Ａ Ｄ Ｍ （ 大气数据 组件 ）、安装在飞机 外部的传感器 以及连接这 些 部件 的气管路组成 ，飞机外部传感器包括 ３个皮
托 管 、６ 个 静压 孔 、３个 Ａ ＯＡ （ 迎 角 ）传 感器 和 两 个 （ 总 温 ）探 头 ，这 些传 感 器 安装 在 飞 机
Ｃｉ ｖ ｉ ｌ Ａｖ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆｌ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ａ
’
Ｐ ｓ ｍ （ 测 量 静压 ）、Ａ ＤＭ 、Ａ ＤＲ、迎 角值 、 马赫
调查 发现 Ａ３ ２ ０系列 飞机起 飞和着 陆阶段遭 受 强 降雨 时 出现 空 速 不 一 致 现 象 的 绝 大 多数 原 因 是 皮 托 管 进 水 ，管 腔 一 旦进 水 且 排 水 受 阻 ，将 影 响
气 路 的 通 畅和 全 压 的测 量 ，导 致 空 速 指示 异 常 。
全影响重大。南航深圳分公司执管 Ａ ３ ２ ０系列飞机
已有 ｌ ４年历 史 ，在 对大 气数 据 系统 的维护 中积 累 了一 些经 验 与 体 会 ， 现对 该系 统 这 些 年 来 一些 常 见 、重要 故 障 进 行 分 析 与 总 结 ，供 广 大 维修 同 行
01第1章 大气数据计算机系统
第37/共45
数字式大气数据计算机-----输出 接口（三）
数字量 cosθ 数字/交流转换 数字/交流转换 接 收 机
cos(θ+120°) cos(θ+240°)
数字/交流转换
（a）
数字—自整角机转换
2019年3月29日3时57分
第38/共45
利用SCOTT变压器实现数字/自整 角机变换
sinθ
S1
S2 S3 W1
3 W1 2
c
W2 W2
R1
R3 R4 R2
（a）
SCOTT变压器由两个变压器组成，一个M变压器， 其原边线组带有中间抽头，匝数为W1，一个叫T变 压器，其原边绕组匝数为 23 W 。两个变压器副边绕 组匝数相同，都为W2
1
2019年3月29日3时57分
第28/共45
SCOTT 变压器（二）
信号比 较器
数字量 输出
开测 启动
标准脉冲 零比 较器 开（上 发生器 升沿）
V/T式A/D转换
2019年3月29日3时57分 第20/共45
数字式大气数据计算机-----输入 接口（四）
±UX -UR +UR 逻辑 控制
积分器
零比 较器
Uc U’x
时钟
译码 显示
U’c Uc
计数门
计数器
Ux
T1 T2 T’2
多 路 转 换 器
S/H
A/D
输入信号的传输
2019年3月29日3时57分
第17/共45
数字式大气数据计算机-----输入 接口（一）
二进制译码器
A B C D S0 S1
逻辑多路转 换器
民航电子设备——第1章大气数据计算机系统及其仪表
三、数字式大气数据计算机
4、原理 1) 计算原理
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。
26
三、数字式大气数据计算机
20
二、模拟式大气数据计算机
(三) 解算装置及解算原理 3、静压源误差修正
21
三、模拟式大气数据计算机
22
三、数字式大气数据计算机
(一) 组成及原理
23
24
三、数字式大气数据计算机
(一) 组成及原理
1、特点 利用集成电路或微计算机完成数字计算
2、组成 传感器部分 计算部分 指示部分
3、输入的原始参数 静压 全压 总温 迎角
第一章
大气数据计算机系统及其仪表
AIR DATA COMPUTER SYSTEM
ADCS
1
内容
一、概述 二、模拟式大气数据计算机 三、数字式大气数据计算机 四、指示仪表 五、使用特点 六、小结及复习思考题
2
一、概述
3
4
一、概述
(一)功用 将高度、速度等信息送往仪表进行指示； 将高度、速度等信息送往机上的一些系统，
（1）TAT的测量 （2）指示器
47
48
49
四、指示仪表
(二) EFIS飞机上的大气数据仪表
50
四、指示仪表
51
四、指示仪表
52
五、使用特点
1、通电前，各仪表上的警告旗应出现。 2、通电后，警告旗应收上。 3、大型飞机上装有两套ADCS，一套失效，
可用另一套。 4、ADCS都失效，用备用仪表。
航空电子设备
航空电子设备(复习)-2020.05.12一．大气数据计算机ADC/ADCS二．惯性导航系统INS三．低高度无线电高度表RA四．飞行管理计算机系统FMCs五．电子仪表系统EIS六．自动飞行控制系统AFCS七．机载气象雷达系统WXR八．二次监视雷达和应答机SSR XPONDER 九．空中交通警戒与防撞系统TCAS十．近地警告系统GPWS十一.跑道感知咨询系统RAAS十二.预测式风切变系统PWS十三.警告系统WS十四.飞行记录系统FDR十五.平视显示器HUD附：1.缩略词2.习题Notes:※重点掌握※了解，不考此内容航空电子系统（AVIONICS）→飞机性能、任务完成逻辑：简述-组成-原理-特点-应用一．大气数据计算机ADC/ADCS1.安装2套-PIC（左侧）F/O（右侧）※故障时，另一侧（转换电门），只针对显示器的显示信息IN-参数:全压、静压、总温、AOA（迎角）（误差修正）--传感器OUT-参数：气压高度、IAS/CAS、VS、M、TAS、SAT（大气静温）对应仪表：高度表、空速表、升降速度表※左ADC-FD、AFCS、FMC、GPWS、FDR2.组成：IN+ADC+OUT各组成部分作用：①IN:大气数据信号→电信号②ADC:处理、计算、静压源误差修正（SSEC）→大气数据参数③OUT:显示参数信息、参数输出到FD、AFCS等设备Detail:2.1 ：ADC-计算、误差修正、故障监控（形式-警告旗，储存故障信息）分类：模拟式、数字式、混合式（过渡）1）：解算模块-机电伺服解算装置/函数凸轮/函数电位计，SSEC模块-AOA、M2）：计算装置-微型计算机（程序-处理并完成IN、计算、OUT，ROM单片机-程序储存器，常数储存器），处理-模拟量、数字量、离散量，输出-数字信号、离散信号，线矩阵-SSEC规律、V mo/M mo规律※3）：过渡eg:B7472.2：IN-大气数据信号转为电信号（传感器）→ADC1）：压力传感器（静压、总压/动压）：①模拟式-波纹管及相关电路，P x和P r关系→静压、全压、动压，压力变化（电容值变化-电桥测量→压力值）②数字式-固态压力传感器及相关电路，压阻式（石英晶体压电效应制整体膜片→应变电阻条→硅压阻芯片）、压容式、压频式2）：总温传感器：流线型支柱-机头-不发生绝热压缩，感温元件-2个同心白金管，感温电阻值（电路转换→电压值）-总温※地面或低速时，引入发动机引气（某些飞机）→负压加速流经感温部件的大气，提高测量精度3）：迎角传感器：2个-机身两侧-ADC使用平均值-减小误差2.3：OUT-输出大气数据参数去向-显示器；FD、AFCS※SSEC-模拟式：SSEC模块-马赫数信号、迎角信号；数字式9非线性校正）：SSEC规律编排成矩阵（改变销钉排列顺序→改变矩阵中元素-适应不同机型）3.数字式ADC特点（简答）①提高可靠性和使用寿命②计算误差小，降低对传感器特性的要求③提高信息的一致性④易于标准化、系列化，大大提高适应性、经济性和易维护性⑤可实现高度综合化，可以向大系统方向发展⑥有冗余度的系统，可靠性很高4.指示仪表早期-分立式，电动仪表VS 现代-电子仪表和MCDU4.1电动式大气仪表（识读）1）：电动马赫/空速表IAS（KIAS）-SSEC-CAS（KCAS）前提：单位-“节”2）：电动高度表-ALT3）：电动升降速度表-VS4）：全温/静温/真空速综合指示器-TAS、SAT、TAT4.2电子显示器1）PFD-空速左气压高速右，升降速度最右-IAS/CAS、ALT、VS2）ND-左上-TAS3）EICAS主显-左上-TAT4）EICAS辅显-性能维护页面顶部-SAT、M、TAT、ALT、IAS/CAS 5）S/SD-底部左下角（ECAM-波音）-TAT、SAT4.3MCDU-TAS、SATALL：※飞行前，接通和ADCS有关电门飞行中，电动指示仪表故障旗不能出现如果两套ADC都失效，使用备用气压高度表和指示空速表无静温表-根据总温表和飞行马赫数手册查表得到静温)-了解(T H=T T1+0.2Ma2二．惯性导航系统INS1.惯性敏感元件:陀螺-导航坐标系、加速度计-速度kt（一次积分）、位移nm（二次积分）2.提供：位移、目前经纬度、航迹、地速（输入TAS→WSWD）、姿态（三个轴-俯仰、横滚、航向）3.特点（简答）：①自主式系统，隐蔽性好，不受外界电磁干扰②AWO全天候工作，空、地、水下③位置、速度、航向和姿态角信息，连续型好，噪声低④速度更新率高、短期精度高、稳定性好⑤积累误差⑥初始对准时间长⑦成本高⑧不能给出时间信息4.计算速度、位置、高度的原理（简答）对N-S加速度、E-W加速度，进行一次积分得到两个速度，再进行矢量合成（大小、方向）得到大圆航迹的地速和航迹，再对速度积分得到位移：除以地球半径→经度改变量→+初始经度→目前经度；除以地球半径与维度余弦的乘积→维度改变量→+初始维度→目前维度。
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TAS/SAT/TAT指示器
TAS/SAT/TAT指示器
2、综合指示器：EADI/PFD
• EADI—electronic attitude director and indicator
Hale Waihona Puke 电子姿态控制器与指示器• PFD—primary flight display 主飞行显示
• 两者区别？
五、系统使用
1、通电前，各仪表上的警告旗应出现。
2、通电后，警告旗应收上。
3、大型飞机上装有两套ADCS，一套失
效，可用另一套
4、ADCS都失效，用备用仪表。
小结
• 概述：系统功用、名词解释、一般仪表 • 全静压系统：系统功用、组成、部件作用 • 大气数据计算机系统：系统组成、分类、具体指 示仪表 • 系统使用
• • • 气压与高度成单值函数关系，所以测量气压反映高度 利用弹性真空膜盒感受气压，膜盒位移反应气压大小， 经传送部分指示高度 以760mmhg/1013.2mbar为测高基准，指针指零高度。
升降速度表基本工作原理
• • • 测量元件：毛细管及开口膜盒 测量参数：气压变化率 原理
空速表基本工作原理
系统工作
1、总温传感器
总温传感器
阻滞型总温传 感器的结构
2、迎角传感器
迎角是气流方向和翼弦的 夹角. 为测迎角，需将迎角传感 器伸出到机身外的气流中， 安装处应无扰动气流。 当传感器相对于飞机的纵 轴平行安装时，风标旋转的 角度就是飞机的迎角值。
迎角传感器
计算机
• 模拟式大气数据计算机：利用机械和电气元件
名词解释：
高度（绝对高度/相对高度/标准气压高度/真实高度） 静压 动压 全压
空速(指示空速/计算空速/真空速）
地速 风速 马赫数 静温
大气总温
1.高度
不同的气压高度
2、大气数据仪表
• • • • 高度表 升降速度表 空速表 马赫数表
气压高度表基本原理:
航空电子系统
大气数据系统与惯性导航系统
大气数据与惯性导航系统
第一节 大气数据系统（ADS）
• • • • 概述 全静压系统 大气数据计算机 指示仪表
一、概述
功能： 大气数据计算机系统为飞行员和其他接口系统提供与大气压力和 温度有关的数据。 通过ARINC429总线给FMC提供高度、空速、马赫数和温度等信息。
思考题
1、几个有关大气数据的参数的名词解释 2、大气数据计算机的输入信息来源？ 3、大气数据计算机基本工作原理（输入、输出、计算） 4、大气数据系统组成及部件功用
5、大气数据仪表有哪些主要用途？
6、典型大气数据仪表的原理（升降速度表) 7、大气数据仪表的判读（电动空速/马赫数表和电动 高度表）
空速管
二、全/静压系统
全静压系统功用：
收集并传送全压和静压
全静压系统组成
备用高度/空速 表 加温组件
防止在高空中空气 中水分在全静压口 处结冰和堵塞
探头
收集全静压
排水接头
排除积聚在全压 和静压管内水分
管路
设备多管路长，传 递全静压延迟时间 越长，仪表指示的 延迟误差越大
全静压探头
备用高度/空速表
三、大气数据计算机系统
系统组成：
传感器 计算机 ① 模拟式大气数据计算机：利用机械和电气元件按 计算公式用模拟的方式进行计算。大多是分立仪 表。 ② 数字式大气数据计算机：利用微处理器完成计算。 DADC与分立式仪表相比，优点有：延迟误差小； 计算速度快；能完善补偿各种误差；监控能力强； 能诊断故障源，便于维修，重量轻，经济等。 指示部分
按计算公式用模拟的方式进行计算。大多是分 立式仪表。 • 数字式大气数据计算机：
模拟式大气数据计算机框图
输入
计算
输出
A/D
D/A
数字式大气计算机原理框图
四、指示仪表
1、分立仪表：电动马赫/空速表正常指示
电动马赫/空速表
电动马赫/空速表
电动高度表显示
电动升降速度表
电动升降速度表
真空速/静温/总温指示器