民航机载电子设备与系统(第2章)

1、第二章第二章 大气数据仪表与大大气数据仪表与大气数据计算机气数据计算机内容提要 1. 大大气气特性特性 2. 气压气压高度表高度表 3. 升降速度表升降速度表 4. 空速表空速表5. 马马赫赫数数表表6.大大气数气数据据计计算机算机大气数据仪表大气数据仪表指飞行仪表中的指飞行仪表中的高度表、高度表、指示空速表、真空速表、马赫数表、指示空速表、真空速表、马赫数表、升降速度表和大气温度表升降速度表和大气温度表等。等。结构结构特点特点分立式分立式组合式组合式系统式系统式大气数据系统仪表大气数据系统仪表大气数据仪表不能直接测出飞机飞行的参数大气数据仪表不能直接测出飞机飞行的参数通过测量飞机与大气之间的

2、作用力及飞机所通过测量飞机与大气之间的作用力及飞机所在位置的大气参数，再根据大气参数与飞机在位置的大气参数，再根据大气参数与飞机飞行参数的特定关系进行换算后才能得到飞行参数的特定关系进行换算后才能得到大气参数经过飞机的全、静压系统和大气参数经过飞机的全、静压系统和大气数据计算机转换成相应的电信号，大气数据计算机转换成相应的电信号，再送到相应的仪表分别指示飞行的各再送到相应的仪表分别指示飞行的各种数据。种数据。第一节大气特性第一节大气特性第一节大气特性第一节大气特性 （一）大气层（一）大气层(aerosphere)大气层的成分主要有大气层的成分主要有氮气氮气，占，占781；氧气占氧气占209；氩

3、气占；氩气占093；还有；还有少量的少量的二氧化碳二氧化碳、稀有气体（、稀有气体（氦气氦气、氖氖气气、氩气氩气、氪气氪气、氙气氙气、氡气）和水蒸、氡气）和水蒸汽。大气层的空气汽。大气层的空气密度密度随高度而减小，随高度而减小，越高空气越稀薄。大气层的厚度大约在越高空气越稀薄。大气层的厚度大约在1000千米以上，但没有明显的界限。千米以上，但没有明显的界限。第一节第一节 大气特性大气特性q垂直方向上特性变化显著 （密度、温度、压强、）10km高度 1/3 1/3 0 0 p p1/4 p1/4 p0 0100km高度 4 4* *1010-7-7 0 0 p p 3 3* *1010-7-7 p

4、 p0 0一、大气一、大气第一节第一节 大气特性大气特性包围在地球周围的空气为大气，分五层：包围在地球周围的空气为大气，分五层： 对流层(赤道区1618km,中纬度区1012km,南北极89km; 包含大气中的大气质量，几乎全部的水汽，天气现象复杂多变) 散逸层(外层，大气分子向外层空间逃逸) 电离层(到800km，空气密度很小，声波也难以传播。空气处于高度电离状态) 中间层(到8085km。气温随高度增加而下降，空气有相当强烈的垂直运动。 ) 平流层(对流层之上，顶端扩展到5055km。气流平稳，能见度佳。平流层下端称同温层)同温层堡垒一、大气一、大气民航飞机在对流层飞行，最高升限接近平流层

5、下边界。民航飞机在对流层飞行，最高升限接近平流层下边界。第一节第一节 大气特性大气特性R 气体常数大气的状态参数：密度 （kg/m3）温度 T （K）压强 p （Pa）状态方程： 对于一定量的气体，它的压强p、密度和温度T等三个参数就可以决定它的状态。它们之间的关系，可以用气体的状态方程表示 。p=RT一、大气一、大气第一节大气特性第一节大气特性来自空气的重力来自空气的重力来自空气不规则运动来自空气不规则运动对容器壁的作用力对容器壁的作用力单位面积所承受单位面积所承受的大气柱重量的大气柱重量大气压力大气压力二、大气的温度、密度、压力与高度的关系1、 大气温度随高度变化的关系大气温度空气受热的程

6、度空气分子不规则热运动的速度二、温度、密度、压力与高度的关系二、温度、密度、压力与高度的关系大气温度一般以摄氏温度大气温度一般以摄氏温度C和绝对温度和绝对温度K表示。西方国家常用华氏温度表示。表示。西方国家常用华氏温度表示。高度升高，温度降低高度升高，温度降低同温层同温层HttkmCdHdtHc0/5 . 6温度梯度温度梯度求求H=11km处的温度。处的温度。-56.5度度2、 大气密度随高度变化的关系大气密度单位容积空气的质量空气分子疏密的程度空气分子的数目靠近地面较多，远离地面较少。H(km)二、温度、密度、压力与高度的关系二、温度、密度、压力与高度的关系高度越高，密度越低高度越高，密度越

7、低3、 大气压力随高度变化的关系大气压力H(km)单位面积上所承受的大气柱重量HdpdH p二、温度、密度、压力与高度的关系二、温度、密度、压力与高度的关系高度升高，大气柱变高度升高，大气柱变短，单位面积上所承短，单位面积上所承受的重量必然减轻受的重量必然减轻。三、国际标准大气和三、国际标准大气和大气的物理性质大气的物理性质第一节第一节 大气特性大气特性由来：大气参数随着地理位置、离地面高度和季节等的变化，飞机的空气动力和飞行性能随之变化。 三、国际标准大气三、国际标准大气：为了确定比较飞机的飞行性能必须为了确定比较飞机的飞行性能必须按同一标准大气物理性质进行换算。按同一标准大气物理性质进行换

8、算。各种飞行参数的测量仪表各种飞行参数的测量仪表都按标准大气设计出来的都按标准大气设计出来的国际标准大气国际标准大气地球北纬地球北纬3560度地区的平均大气数据接近，度地区的平均大气数据接近，实际上把这些平均数值加以修正得出的。实际上把这些平均数值加以修正得出的。广州广州北京北京上海上海比标准大气规定的气温高比标准大气规定的气温高和标准大气规定的气温差不多和标准大气规定的气温差不多提出：国际标准大气高度高度 H H0m比重比重 1.225kg/m3温度温度 T T288.15K压强压强 p p101325Pa声速声速 a(c)a(c)340.294m/s粘度粘度 1.7894*10 -5Pa*

9、s标准重力加速度标准重力加速度 g g9.80665m/s2气体常数气体常数 R R287.05278J/(kgK)海平面大气物理属性 15760mmHg密度0.125kgs2/m4空气的质量密度与空气的重量密度的关系空气的质量密度与空气的重量密度的关系g质量密度质量密度重量密度重量密度重力加速度重力加速度q惯性：空气对飞机的反抗或反推力。惯性大，阻力大 q粘性：粘性大，加剧摩擦相邻两层间的内摩擦 气体分子不规则运动的结果动粘性系数 内摩擦力与相邻流层特性参数之间的关系四、大气的物理性质：四、大气的物理性质：与质量有关与质量有关与密度有关与密度有关空气自身相互粘空气自身相互粘滞和牵制的特性滞和

10、牵制的特性温度高温度高粘性大粘性大压压缩缩性性的的特特点点低速飞行时，空气的压强和低速飞行时，空气的压强和密度变化不大，认为不可压缩。密度变化不大，认为不可压缩。物质具有一定程度的可物质具有一定程度的可压缩性，气体尤其明显压缩性，气体尤其明显在压力和温度作用下改变在压力和温度作用下改变密度和体积的一种特性密度和体积的一种特性高速飞行时必须考虑空气的压缩性。高速飞行时必须考虑空气的压缩性。空气流过飞行器表面时，压强会发生变化，密度也随之改变问题？低空时飞机上产生的问题？低空时飞机上产生的空气动力比高空时大还是小？空气动力比高空时大还是小？第二节 气压高度表金城学院民航电子电气专业Altimete

11、r气气压压高高度度表表机械式机械式电动式电动式采用真空膜盒测采用真空膜盒测量大气压的变化量大气压的变化采用大气数据计算机采用大气数据计算机计算飞行高度计算飞行高度高度升高大气压力减小的规律构成的仪表高度升高大气压力减小的规律构成的仪表第二节第二节 气压高度表气压高度表飞行高度是飞机在空中距某一个基准面的垂直距离。测量飞机高度的基准面不同，得出的飞行高度也不同。一、飞行高度和气压高度表的功能一、飞行高度和气压高度表的功能金城学院民航电子电气专业第二节第二节 气压高度表气压高度表( (续续) ) 飞机在飞行中使用的飞行高度有以下四种：飞机在飞行中使用的飞行高度有以下四种：相对高度：相对高度：飞机从

12、空中到某一既定的机飞机从空中到某一既定的机场地面的垂直距离，飞机起落时必须测场地面的垂直距离，飞机起落时必须测量相对高度；量相对高度；真实高度：真实高度：飞机从空中到正下方地面飞机从空中到正下方地面上顶的垂直距离，飞机起飞、进近、着上顶的垂直距离，飞机起飞、进近、着陆时必须测量真实高度；用无线电高度陆时必须测量真实高度；用无线电高度表指示。表指示。金城学院民航电子电气专业第二节第二节 气压高度表气压高度表( (续续) ) 绝对高度：绝对高度：飞机从空中到海平面的飞机从空中到海平面的垂直垂直距离距离，在气压较低的机场，无法利用气，在气压较低的机场，无法利用气压式高度表测量相对高度时，可以采用；压

13、式高度表测量相对高度时，可以采用； 标准气压高度：标准气压高度：飞机从空中到标准气压飞机从空中到标准气压平面的垂直距离，飞机在加入航线飞行平面的垂直距离，飞机在加入航线飞行时可以利用标准气压高度或在场面气压时可以利用标准气压高度或在场面气压低的机场，无法利用气压式高度表测量低的机场，无法利用气压式高度表测量相对高度进行飞机起降时，采用。相对高度进行飞机起降时，采用。金城学院民航电子电气专业根据根据图找图找规律规律第二节第二节 气压高度表气压高度表( (续续) )绝对高度绝对高度= =相对高度相对高度+ +机场标高机场标高标准气压高度标准气压高度= =相对高度相对高度+ +机场标准气压高度机场标

14、准气压高度绝对高度绝对高度= =真实高度真实高度+ +地点高度地点高度总之，在飞行中如果知道机场高度、地点标高和机场标准气压高度，则可由仪表指示高度推算出想要知道的另一种高度。各种高度间关系：各种高度间关系：金城学院民航电子电气专业图图2-2-1各种高度间的关系各种高度间的关系用刚性导管与空速管连接，通过测量不同高度上互不相同的空气静压，指示飞机所在位置的海拔高度，而不是与飞机正下方的地面的高度差。由于空气静压与气温等诸多因素有关，起飞、转场降落前应了解机场地面的场压（以英寸汞柱或毫巴为单位）校正高度表（上图红点处的旋钮）。 第二节第二节 气压高度表气压高度表( (续续) )图中有三支指针，长

15、针（蓝点）表示100英尺，中针（黄点）1000英尺，短针（绿针）表示10000英尺，现在高度是3650英尺。二、基本工作原理二、基本工作原理气压式高度表工作原理：气压式高度表工作原理：根据高度根据高度升高气压降低，利用真空膜盒感受大升高气压降低，利用真空膜盒感受大气压力的变化表示飞行高度的变化。气压力的变化表示飞行高度的变化。注意：注意：使用气压高度表时，选定的使用气压高度表时，选定的基准面不同，测量出的高度也不同。基准面不同，测量出的高度也不同。金城学院民航电子电气专业图222 高度表的基本原理HP真空膜盒真空膜盒1、自然状态，真空膜盒上的气压为零、自然状态，真空膜盒上的气压为零2、高度升高

16、，大气压力减小，真空膜盒膨胀、高度升高，大气压力减小，真空膜盒膨胀3、高度降低，大气压力增加，真空膜盒收缩、高度降低，大气压力增加，真空膜盒收缩气压高度表的读数与选定的基准面有关气压高度表的读数与选定的基准面有关标准气压平面标准气压平面机场的场面气压平面机场的场面气压平面修正的海平面修正的海平面标准气压高度标准气压高度机场相对高度机场相对高度绝对高度绝对高度基基准准面面的的选选择择气压高度表的机械误差由于高度表在构造、材料、制造上的缺陷及使用中的磨损、变形等引起的误差，叫做机械误差。机械误差经定期测定后，绘制成修正曲线卡片，放在飞机上，供需要时使用。三、气压高度表的方法误差气压随时间、地点、温

17、度等的变化而变化。气压随时间、地点、温度等的变化而变化。（一）气压方法误差（一）气压方法误差（二）气温方法误差（二）气温方法误差高度表的高度表的方法误差方法误差三、气压式高度表的方法误差三、气压式高度表的方法误差气压方法误差：高度表测量基准面的气压不符合标准大气条件而引起的误差。计算题计算题 1.飞机在某飞行高度测得(1)PH1=560mmHg,(2)PH2=751mmHg,求：飞行高度分别是多少？这个高度是什么高度？2.某机场的标准气压高度是-50m，求该机场的气压。3.飞机在航线上某高地用无线电高度表测得H=2100m，若该高地的地点标高为3600m，求飞机此时的绝对高度H绝。金城学院民航

18、电子电气专业（二）气温方法误差 高度表所测量的高度基准面气温及其垂直递减率不符合标准条件而引起的误差。 气压式高度表无专门气压式高度表无专门的气温方法误差修正机构，的气温方法误差修正机构，飞行时需要计算修正飞行时需要计算修正温度符温度符合标准合标准高于标准平高于标准平均温度均温度低于标准低于标准平均温度平均温度四、四、气压式气压式高度表的结构高度表的结构主要有真空 膜 盒 、传动机构、指示部分、表 壳 和 气压 调 整 机构等。金城学院民航电子电气专业1、真空膜盒、真空膜盒2、传动机构、传动机构3、指示部分、指示部分4、表壳、表壳5、气压调整机构、气压调整机构气气压压高高度度表表（二）传动机构

19、（传送部分）传传送送部部分分的的作作用用指针转角与高度的关系是线性的指针转角与高度的关系是线性的真空膜盒微小的位移量传送给指真空膜盒微小的位移量传送给指针，使指针产生较大的角位移。针，使指针产生较大的角位移。（四）气压调整机构（调整部分）内外指标指示的是基准面的标准气压高度气压刻度盘用来指示选定的基准气压由于高空的单位气压高度差比低空大，气压刻度盘是不均匀的，气压数值小的刻度稀一些，气压数值大的刻度密一些。拧动调整旋钮时，对气压刻度盘和内外指标按配合的关系同时转动，相当于调整基准气压和基准面的标准气压高度。第三节 升降速度表金城学院民航电子电气专业VSI，vertical speed indi

20、cator 一、升降速度表的功用1、测量飞机的升降速度、测量飞机的升降速度2、反映微小的高度变化、反映微小的高度变化3、指示飞机是升还是降、指示飞机是升还是降升降速度，升降速率升降速度，升降速率升升降降速速度度表表二、升降速度表的工作原理(一一)基本工作原理基本工作原理飞机高度变化飞机高度变化大气压力变化大气压力变化测量气压变化的快慢就可知测量气压变化的快慢就可知道上升或下降的垂直速度。道上升或下降的垂直速度。用刚性导管与皮托管连接，通过测量空气静压的变化，指示飞机的上升或下降速度。单位为英尺/分钟（feet/min），最小刻度为100英尺/分钟。VSI显示是有滞后的，不能仅以VSI读数判断飞

21、机某一瞬间正常上升还是下降，尤其是在低空作机动飞行时。应以舱外景物和高度表读数为主，VSI读数为辅作判断。当飞机作较长时间稳定爬升或下降时，可用VSI读数估算爬升/下降一定高度差所需时间和飞行距离。 第三节第三节 升降速度表升降速度表上图所示为上升速度近200英尺/分钟，小型飞机一般起飞时爬升率可达900英尺/分钟，从高空正常下降高度时下降率约700，进近时下降率约400。接地瞬间下降率在200以下可以接受，50以下最好。（注：100英尺/分钟 = 0.508米/秒） 第三节第三节 升降速度表升降速度表开口膜盒开口膜盒内部经过铜管，与大气静压直接相连与大气静压直接相连，外部（表壳）通过毛细管通

22、过毛细管(其内径很小，通气不畅)也与静压相连。也与静压相连。飞机上升或下降时，飞机上升或下降时，膜盒内部气压基本上随着高度的变化而改变，但膜盒外部的气压由于受毛细管的阻滞作用，变化较慢，因此膜盒内外膜盒内外产生压差产生压差而形成位移，再通过传动元件使指针旋转使指针旋转，就可指出飞机升降的速度。1、飞机平飞，内外膜盒压力相、飞机平飞，内外膜盒压力相等，仪表指示为等，仪表指示为“0”。2、高度增加，大气压逐渐降低，膜盒、高度增加，大气压逐渐降低，膜盒内压力下降比表壳内下降快，膜盒收缩，内压力下降比表壳内下降快，膜盒收缩，飞机指示上升速度。飞机指示上升速度。 3、高度下降，大气压逐渐升高，膜盒、高度

23、下降，大气压逐渐升高，膜盒内压力升高比表壳内升高快，膜盒膨胀，内压力升高比表壳内升高快，膜盒膨胀，飞机指示垂直下降速度。飞机指示垂直下降速度。 三、影响升降速度表指示的各三、影响升降速度表指示的各种因素种因素飞机升降速率；毛细管的内径和长度；表壳容积；空气粘滞性系数；气温金城学院民航电子电气专业升降速度表膜盒内的铜管能否接到驾驶舱中？金城学院民航电子电气专业四、升降速度表的气温误差和四、升降速度表的气温误差和延迟误差延迟误差升降速度表只有在等温和毛细管两端的压力差保持在动平衡条件下，才能准确地指示飞机的升降率。升降速度表主要存在气温误差和延迟误差。金城学院民航电子电气专业四、升降速度表的气温误

24、差和延迟误差误差产生的原因：误差产生的原因：1、表内外及毛细管中的气温不等、表内外及毛细管中的气温不等2、毛细管两端的压力差不等、毛细管两端的压力差不等升降速度表的气温误差升降速度表的气温误差气温误差：气温误差：飞机外部温度、表壳内部飞机外部温度、表壳内部气温及毛细管中的平均温度三者不等气温及毛细管中的平均温度三者不等或者分别发生变化，使升降速度表产或者分别发生变化，使升降速度表产生的误差，叫做气温误差。生的误差，叫做气温误差。金城学院民航电子电气专业气温误差气温误差)1 (2lminHyiyTTTVV气温误差气温误差绝对值绝对值仪表指示仪表指示的升降率的升降率飞机外部飞机外部气温气温毛细管毛

25、细管中气温中气温表壳内表壳内部气温部气温升降速度表的延迟误差升降速度表的延迟误差延迟延迟误差：误差：飞机升降速度跃变时，升飞机升降速度跃变时，升降速度表需要经过一段时间，才能指降速度表需要经过一段时间，才能指出相应的数值，在这段时间内，仪表出相应的数值，在这段时间内，仪表指示值与飞机的升降率实际值之差，指示值与飞机的升降率实际值之差，称为延迟误差。自升降速度开始跃变称为延迟误差。自升降速度开始跃变到指示接近相应稳定值所经历的时间，到指示接近相应稳定值所经历的时间，称作延迟时间。称作延迟时间。金城学院民航电子电气专业图232 延迟误差图232 升降速表的结构敏感部分敏感部分转换部分转换部分传送部

26、分传送部分指示部分指示部分调整部分调整部分毛细管毛细管开口膜盒开口膜盒调整旋钮、传动齿轮和偏心轮调整旋钮、传动齿轮和偏心轮指针和刻度盘指针和刻度盘连杆、传送臂、扇形齿轮、小连杆、传送臂、扇形齿轮、小齿轮和轴向平衡拨杆传送结构齿轮和轴向平衡拨杆传送结构五、升降速度表结构五、升降速度表结构内容提要大气大气特性特性气压气压高度表高度表马赫马赫数表数表升降升降速度表速度表大气数据大气数据计算机计算机空速表空速表第四节 空速表金城学院民航电子电气专业AirSpeed Indicator 第四节第四节 空速表空速表Mig-21空速管特写山鹰高教机空速管特写一、概述一、概述四、真空速表的方法误差四、真空速表

27、的方法误差三、测量真空速的原理三、测量真空速的原理二、测量指示空速的原理二、测量指示空速的原理第四节第四节 空速表空速表飞机相对于空气的运动速度称为空速。空速表就是测量飞机空速的仪表。一、概述一、概述根据空速，飞行员可以判断作用在飞机上根据空速，飞行员可以判断作用在飞机上的空气动力情况，以便正确驾驶。此外，的空气动力情况，以便正确驾驶。此外，可以根据空速、风速及风向来计算飞机地可以根据空速、风速及风向来计算飞机地速，再由此推算飞行距离。速，再由此推算飞行距离。金城学院民航电子电气专业飞行速度的几种表示：飞行速度的几种表示： 真空速：真空速：飞机相对于空气运动的真实速飞机相对于空气运动的真实速度

28、；度； 指示空速：指示空速：按海平面标准大气条件下动按海平面标准大气条件下动压与空速的关系得到的空速；压与空速的关系得到的空速； 地速：地速：飞机相对于地面的运动速度。飞机相对于地面的运动速度。1.1.M M数：数：飞机的真空速与飞机所在高度的飞机的真空速与飞机所在高度的音速之比，可以用它来表示飞机在飞行音速之比，可以用它来表示飞机在飞行中空气被压缩的程度。中空气被压缩的程度。空速表空速表概述概述金城学院民航电子电气专业空气相对于地面的运动速度叫风速。地速等于真空速和风速的矢量和。既有：vVWt空速表空速表概述概述金城学院民航电子电气专业（二）空速与动压、静压和气温的关系空空速速动压动压静压静

29、压气温气温研究空速表的理论基础研究空速表的理论基础气流的全压：气流的全压：气流相对于飞机运动时，在正对气流运动方向的飞机表面，气流完全受阻，速度降至0，这时气流的动能全部转化为压力能和内能。空气温度升高，压力增大，称为全受阻压力，也称全压；静压：静压：气流未被扰动处的压力；空速与动压、静压和气温的关系金城学院民航电子电气专业用刚性导管与皮托管连接,通过测量空气气流的总压与静压之差(即动压)指示当前飞机相对空气的飞行速度（表速，IAS）。通常谈及飞行操作时提到的速度均用IAS,很少用真空速或地速。左图所指空速为107节。1节=1海里/小时 = 1.852公里/小时 ，1 knot=1kt=1 n

30、m / hr=1.852 km / hr绿色弧线范围飞机正常使用空速 上限:Vno，144节，在最大结构巡航速度，不要让巡航速度超过这个速度。 下限：Vs1, 50节，最大总重、收起襟翼、起落架、发动机怠速状态下的失速速度。 白色弧线范围襟翼全张开的安全使用速度范围 上限：Vfe，90节，高于这个速度张开襟翼会导致结构损坏。 下限：Vso, 40节，着陆构型下（襟翼全张开，放下起落架）的失速速度。 黄色弧线范围在这个速度范围内，只允许在平稳气流中作短时间飞行，144节-179节 红线刻度Vne, 179节，不要超过这个速度，即使在平稳气流条件下，达到这个速度都会导致结构损坏。 空速表空速表全静

31、压管全静压管 飞机上专门收集全压飞机上专门收集全压和静压的管子叫和静压的管子叫全压和静压之差称作全压和静压之差称作，用来指示飞机用来指示飞机速度。速度。空速表空速表金城学院民航电子电气专业研究空气流过全静管时空速与动压、研究空气流过全静管时空速与动压、静压、气温的关系，大致可分为亚静压、气温的关系，大致可分为亚音速和超音速。音速和超音速。2 2、亚音速飞行时空速与动压、亚音速飞行时空速与动压、静压和温度的关系静压和温度的关系HTHtPPTKV1gRK21 飞机的飞机的真空速真空速飞机所在高飞机所在高度的气温度的气温动压动压飞机所飞机所在高度在高度的静压的静压重力加速度重力加速度气体常数气体常数

32、CmR/27.29HTHtPPTKV11、静压、气温一定，动压越大，空速越大。、静压、气温一定，动压越大，空速越大。2、动压、气温一定，静压越小，空速越大。、动压、气温一定，静压越小，空速越大。3、动压、静压一定，气温越高，空速越大。、动压、静压一定，气温越高，空速越大。结论结论空速小于空速小于400km/h情况情况考虑空气压缩时的情况考虑空气压缩时的情况空气的压缩性由气温决定的空气的压缩性由气温决定的气温越高空气不容易压缩气温越高空气不容易压缩空速大于空速大于400km/h流体的可压缩性越大，音速越小；而流体的可压缩性越小，音速越大； 音速a可以作为压缩性的指标。HHgRTK2音音速速绝热系

33、数取绝热系数取1.411122212KKHTHgtPPKRTKV空速与动静压的关系空速与动静压的关系HHgRTK2音音速速绝热系数取绝热系数取1.4 无论是否考虑无论是否考虑空气压缩性，关系空气压缩性，关系为为动压越大，空速动压越大，空速越大；静压越小，越大；静压越小，空速越大；温度越空速越大；温度越低，空速越小。低，空速越小。只只是具体数量关系两是具体数量关系两者有所不同。者有所不同。3、超音速飞行时，空速与动压、静压、气温的关系1)7(1675 . 22227HtHtHTgRTKVgRTKVPP空速增大，使动压增大。空速增大，使动压增大。动压随空速动压随空速增大而增大增大而增大测动压可以测

34、动压可以表示空速表示空速( (一一) )指示空速表的基本工作原理指示空速表的基本工作原理根据空速与动压的关系，利用全静压管测根据空速与动压的关系，利用全静压管测量量动压动压可以表示可以表示空速空速。在静压和气温一定。在静压和气温一定的条件下，动压的大小完全取决于空速，的条件下，动压的大小完全取决于空速，因此指针的角位移可以表示空速的大小。因此指针的角位移可以表示空速的大小。指示空速表就是根据海平面标准大指示空速表就是根据海平面标准大气压条件下空速与动压的关系，通气压条件下空速与动压的关系，通过测量动压来表示。过测量动压来表示。二、测量空速表的基本原理图图2-4-3指示空速表的原理图指示空速表的

35、原理图表壳内表壳内通静压通静压指针角位指针角位移反映动移反映动压的大小压的大小膜盒内外膜盒内外的压力差的压力差就是动压就是动压（二）指示空速与真空速的关系飞机相对于空气运动的真实速度。飞机相对于空气运动的真实速度。真空速真空速指示空速指示空速把通过测量动压，并按海平面标准把通过测量动压，并按海平面标准大气压与空速的关系得到的空速。大气压与空速的关系得到的空速。表速表速原因：飞机周围的大气参数不符合海平面原因：飞机周围的大气参数不符合海平面标准大气条件，即使空速不变，但静压、标准大气条件，即使空速不变，但静压、气温改变、动压也要改变。因此指示空速气温改变、动压也要改变。因此指示空速与真空速不等。

36、与真空速不等。指示空速等于真空速指示空速等于真空速指示空速小于真空速指示空速小于真空速高度越高，差别越大高度越高，差别越大海平面标准大气压海平面标准大气压高空空气密度变小，动压减小。高空空气密度变小，动压减小。气温降低气温降低,空气压缩性修正量增大空气压缩性修正量增大真空速与动压的关系真空速与动压的关系真空真空速速动压动压空气空气密度密度空气压缩空气压缩修正量修正量)1 (2HHTtpV指示空速与动压的关系指示空速与动压的关系)1 (200TipV指示指示空速空速海平面标准大气海平面标准大气压空气密度压空气密度海平面标准大气压海平面标准大气压空气压缩修正量空气压缩修正量动压动压指示空速与真空速

37、的关系指示空速与真空速的关系HHitVV1100空速表的方法误差空速表的方法误差指示空速表的指示值和计算的真指示空速表的指示值和计算的真空速值的差，通过计算机修正。空速值的差，通过计算机修正。三、测量真空速的原理测量真空速的原理测量真空速的原理动压动压静压静压气温气温真空真空速表速表指示指示随气温的降低而减小随气温的降低而减小随静压的减小而增大随静压的减小而增大随动压的增大而增大随动压的增大而增大测量方法有两种测量方法有两种测量指示空速的作用Y=CyS1/2v2 Cy是升力系数，随迎角的增大而增大。因此，增大迎角时，要想保持平飞，必须减小动压。飞机在不同的高度平飞时，如欲保持一定的迎角，所需的

38、指示空速值是不变的。但是由于指示空速在各个高度上不等于真空速，所以对于领航来说需要真空速。跨音速和超音速飞行时，升力系数不仅与迎角有关而且与马赫数有关，指示空速不再能反映空气动力了，因此必须利用马赫数表。（一）通过感受动压、静压、气温测量真空速原理通过感受动压、静压、通过感受动压、静压、静温测量真空速原理图静温测量真空速原理图表壳内通静压表壳内通静压位移大位移大小由气小由气温决定温决定位移大位移大小由动小由动压决定压决定真空膜真空膜盒与开盒与开口膜盒口膜盒串联串联（1）若静压、气温不）若静压、气温不变，而动压增加，说变，而动压增加，说明真空速增加，第一明真空速增加，第一开口膜盒膨胀，传开口膜盒

39、膨胀，传送给指针，转角增大。送给指针，转角增大。（2）若动压、静压不变，气温降低，说明）若动压、静压不变，气温降低，说明真空速减小。第二开口膜盒收缩，支点向左真空速减小。第二开口膜盒收缩，支点向左移动，减小传动比，指针的转角减小。移动，减小传动比，指针的转角减小。（3）动压、气温不）动压、气温不变而静压减小，说变而静压减小，说明真空速增大，真明真空速增大，真空膜盒膨胀，使支空膜盒膨胀，使支点向右移动，指针点向右移动，指针转角增大。转角增大。结论：真空速表指针转角随动压的结论：真空速表指针转角随动压的增大而增大，随静压的减小而增大，增大而增大，随静压的减小而增大，随气温的降低而减小。随气温的降低

40、而减小。第一开口膜盒也膨胀RHHppTT)(00标准大气压下气温与静压的关系标准大气压下气温与静压的关系三、测量真空速的原理(二二)、通过感受动压、静压测量真空速、通过感受动压、静压测量真空速4 .05 .03HttppKV 标准大气压下真空速与动、静压的关系标准大气压下真空速与动、静压的关系(二二)、通过感受动压、静压测量真空速、通过感受动压、静压测量真空速通过通过感受感受动压、静压动压、静压测量测量真空速真空速原理图原理图 动压增大时，开口膜盒膨胀，使指针的转角增大；静压减小时，真空膜盒膨胀，支点向右移动，传动比增大，也使指针的转角增大。如果膜盒的特性曲线及传送机构的特性曲线选择适当，仪表

41、的指示就可以按照标准大气条件下真空速与动压、静压的关系式，随动压、静压的变化而变化，从而指示出飞机的真空速。( (二二) )、通过感受动压、静压测量真空速、通过感受动压、静压测量真空速的原理的原理只要感受动压和静压，就可以达到只要感受动压和静压，就可以达到测量真空速的目的。没有感温部分测量真空速的目的。没有感温部分使得结构简化了，但是会存在气温使得结构简化了，但是会存在气温方法误差。方法误差。三、测量真空速的原理金城学院民航电子电气专业外界气温不符合标准大气外界气温不符合标准大气压，称为压，称为气温方法误差气温方法误差。0HHititTTVV 仪表指示仪表指示的空速的空速实际真实际真空速空速飞

42、机周围的飞机周围的实际温度实际温度标准大气标准大气压下气温压下气温四、真空速表的方法误差误差误差动静压不变，气温动静压不变，气温，真空速，真空速变大，而仪表指示没有变化。变大，而仪表指示没有变化。误差误差动静压不变，气温动静压不变，气温，真空速，真空速变小，而仪表指示没有变化。变小，而仪表指示没有变化。空速表原理空速表原理 组合空速表原理组合空速表原理 全压-静压=动压 开口膜盒内 全压 开口膜盒外 静压膜盒内外的压力差等于气流的动压。膜盒在动压作用下膨胀，通过传动机构，使指针指出相应的速度值。这种根据相对气流的动压测出的速度叫做指示空速，或叫表速。 高度改变时，由于空气密度的变化，指示空速会

43、随之改变。因此，上述空速表还不能确实地反映飞机的真实空速。为了使飞行员了解飞机的真空速，在有些空速表中装有空气密度补偿机构，形成组合式空速表，以指示真空速值。 空速表原理五、空速表的结构及工作原理（一）小刻度范围的空速表（一）小刻度范围的空速表（二）连杆组合式空速表（二）连杆组合式空速表（三）拨杆式组合型空速表（三）拨杆式组合型空速表BK800空速表空速表1、空速变大，动压增大，、空速变大，动压增大，开口膜盒膨胀产生位移，开口膜盒膨胀产生位移，仪表指示增大。仪表指示增大。2、空速变小，动压、空速变小，动压减小，开口膜盒收减小，开口膜盒收缩，仪表指示减小。缩，仪表指示减小。3、改变传动臂的长短、

44、改变传动臂的长短可以调整仪表的误差。可以调整仪表的误差。（二）连杆式组合型空速表开口膜盒感受到动压，通开口膜盒感受到动压，通过机械机构使粗指针转动过机械机构使粗指针转动空速为零时，由于限制叉的作用，空速为零时，由于限制叉的作用，仪表指示相当于空速仪表指示相当于空速100km/h。这种空速表的指示范围较大，并且有粗、细两个指针。粗指针指示“指示空速”，细指针指示“真空速”。图图2-4-7 连杆式连杆式 组合型空速表结构组合型空速表结构1、仪表的指示范围扩大了，前疏后密。、仪表的指示范围扩大了，前疏后密。2、低速时，中层膜片在动压的作用、低速时，中层膜片在动压的作用下膨胀，指示比较灵敏；下膨胀，指

45、示比较灵敏；3、高速时，中层膜片与上层膜片接、高速时，中层膜片与上层膜片接触，一起膨胀，能承受较大的动压，触，一起膨胀，能承受较大的动压，所以仪表的范围扩大了。所以仪表的范围扩大了。（三）拨杆式组合型空速表拨杆式组合型空速表结构拨杆式组合型空速表结构空速表的误差1、机械误差 由于空速表的内部机件制造不可能绝对精确，使用中机件磨损变形、老化等原因引起空速表产生的误差。每个空速表的机械误差由机务维护人员定期测定并绘制成空速表误差表，以供飞行中飞行员修正时查用。2、空气动力误差由于气流流经空速管时产生弯曲和紊乱，使空速管接受的全压和静压不准确引起空速表产生的误差。空气动力误差的大小随机型、飞行质量和

46、表速不同而不同。第五节第五节 马赫数表马赫数表第五节第五节 马赫数表马赫数表马赫数表马赫数表(M(M数表数表) )的测量基本原理和的测量基本原理和基本结构与真空速表基本相同。基本结构与真空速表基本相同。飞行过程中，如果超过临界马赫数时，飞行过程中，如果超过临界马赫数时，飞机的空气动力特性将要发生显著变化，飞机的空气动力特性将要发生显著变化，这会影响到飞机的安全性、操纵性等，这会影响到飞机的安全性、操纵性等，因此因此飞行员根据指示空速表不能判断飞机所飞行员根据指示空速表不能判断飞机所受空气动力情况，必须用马赫数表示；在高受空气动力情况，必须用马赫数表示；在高速飞机上一定要安装速飞机上一定要安装马

47、赫数表马赫数表。一、功用( M , Ma , Mach Number )二、测量马赫数的原理金城学院民航电子电气专业M = v / a 飞行速度与当地音速之比 无量纲量 表征空气可压缩性影响的大小v越大，空气被压缩的越厉害(作用的压力大)a越大，空气越难压缩(可压缩性小)M数是 空气密度变化程度 或 压缩性影响大小 的衡量标志二、测量马赫数的原理马赫数只与动压和静压有关，而与温度无关。马赫数只与动压和静压有关，而与温度无关。马赫数表采用一个真空膜盒测静压，一个开口膜马赫数表采用一个真空膜盒测静压，一个开口膜盒测动压，经传动机构后指示。盒测动压，经传动机构后指示。5 .05 .0222HTHtH

48、tPpKgRTKVaVM真空速真空速马赫数马赫数动压动压静压静压音速音速一个开口膜盒感受动压一个开口膜盒感受动压利用真空膜盒感受静压利用真空膜盒感受静压指针的指示按马赫数与动静压的关系表示指针的指示按马赫数与动静压的关系表示经过传动机构使指针指示马赫数的仪表经过传动机构使指针指示马赫数的仪表马赫数表与真空膜盒的区别（1）和真空膜盒的特性曲线是不同的）和真空膜盒的特性曲线是不同的（2）马赫数与气温无关，真空速与气温有关）马赫数与气温无关，真空速与气温有关（3）马赫数表比真空速增大的要快些。）马赫数表比真空速增大的要快些。2、马赫数表无气温方法误差，、马赫数表无气温方法误差，只与动压、静压有关。只

49、与动压、静压有关。拨杆式马赫数表结构拨杆式马赫数表结构第六节第六节 全全/静压系统静压系统全压管一般位于机翼前缘机翼前缘或飞机机头前部，管前面的开口正对气流正对气流，从而使管中的气流全部受阻全部受阻，其压力就是全压。全压经全压室、全压接头和全压导管进入仪表。全压室下部有排水孔，凝结的水可由排水孔漏掉。静压孔垂直于气流方向，收集气流的静压。静压孔位于机身没有紊流的地方，备用的安装在非密封的设备舱里。静压经静压室、静压接头和静压导管进入仪表。全/静压管是一流线型的管子，表面十分光滑，其目的是减少对气流的扰动，以便准确的收集静压。加温部分用来给全/静压管加温。加温电阻通电时，能使全/静压管内部保持一

50、定的温度，防止气流中的水气因气温降低而在全/静压管内结冰，影响全/静压管的正常工作。全/静压管的使用飞行前检查（1）全压管和静压孔的布套应取下并检查是否有脏物堵塞。若发现开口堵塞，应由机务人员清洁。这些布套都有醒目的红色标志，易于检查。（2）全压管和静压孔的电加温，应按规定进行检查。由于地面没有相对气流散热，通电检查时间不能太长，一般不超过1-2min，以免烧坏加热元件。（3）全、静压转换开关均应放在“正常”位。空中使用（1）飞行期间，临近结冰温度时，全压管中的水汽可能会因温度降低而结冰引起堵塞。大、中型飞机应在临起飞前接通电加温开关。小型飞机则在可能结冰的条件下飞行时（如有雾、雨、雪等）接通

51、电加温。（2）静压孔的位置应该使流经其表面的空气尽可能的不受扰动。但是在一些飞行条件下，特别是当起落架和襟翼放下后出现大迎角时，静压孔周围的空气可能会受到扰动，使高度表和空速表出现错误指示。而这些仪表的精确度对于飞行安全至关重要，因此检查静压系统的位置误差是飞机审定试飞的一个重要部分。（3）当正常位失效时，一般应首先检查电加温是否正常；放至备用位。（4）如果全/静压系统被堵塞而又没有备用系统，应根据全/静压系统仪表的工作原理正确判断受影响的仪表，然后综合应用其他仪表，保证飞行。全/静压管堵塞结冰、脏物及昆虫引起1）全压管 对真空速表和马赫数表的指示产生影响。2）静压孔 对高度的指示和空速表的指

52、示产生影响。第七节第七节 大气数据计算机大气数据计算机一、概述一、概述二、大气数据计算机的组成类型二、大气数据计算机的组成类型三、机电模拟式大气数据计算机三、机电模拟式大气数据计算机四、数字式大气数据计算机四、数字式大气数据计算机五、参数的计算五、参数的计算一、概述总压总压静压静压飞行高度飞行高度高度偏差高度偏差真实空速真实空速指示空速指示空速马赫数马赫数升降速度升降速度总温总温大气静温大气静温统一测量，可以统一测量，可以得到上述参数得到上述参数计算计算计算计算这些参数可由显示装置显示出来，供驾驶员判断；也可以通过信号传感器传向各种系统，比如自动飞行控制系统、导航系统、座舱显示系统、发动机控制

53、系统、飞行数据记录器、失速警告系统等。技术发展技术发展 分立仪表不再分立仪表不再适应需要适应需要飞行控制系统飞行控制系统发动机控制系统发动机控制系统 导航系统等导航系统等大气数据计算机出现大气数据计算机出现第六节第六节 大气数据计算机大气数据计算机 根据根据传感器传感器得到的少量原始数据，计算得到的少量原始数据，计算出较多的与大气数据有关的飞行参数的出较多的与大气数据有关的飞行参数的多输入多输出的多输入多输出的机载综合测量系统机载综合测量系统，就，就是是大气数据计算机大气数据计算机。具有如下优点：。具有如下优点： 减少大量重复的分立式仪表和传感器，减减少大量重复的分立式仪表和传感器，减小重量和

54、体积；小重量和体积； 提高了参数的测量精度；提高了参数的测量精度；检查维护方便，降低了使用成本。检查维护方便，降低了使用成本。一、概述但是，其结构复杂，因而可靠性降低。通常，在装有大气数据系统的飞机上，还装有主要参数的应急仪表，一些大型飞机上都装有两套大气数据系统，以增加可靠性。二、大气数据计算机的组成和类型组成组成1、原始参数传感器，提供总压、原始参数传感器，提供总压、静压、总温和迎角等参数静压、总温和迎角等参数2、解算装置或计算机，实现参、解算装置或计算机，实现参数计算修正误差数计算修正误差3、输出装置，为所需飞行参数、输出装置，为所需飞行参数信息的系统提供所要求的信息。信息的系统提供所要

55、求的信息。类型类型（1）机电模拟式大气数据计算机）机电模拟式大气数据计算机（2）数字式大气数据计算机）数字式大气数据计算机（3）混合式大气数据计算机）混合式大气数据计算机三、机电模拟式大气数据计算机通过机械和电气元件进行计算，然后输出电气信号，通过随动系统在指示部分上指示。此类计算机的制造工艺要求高 ，维护复杂，精度不高。三、机电模拟式大气数据计算机组成组成总压、静压传感器总压、静压传感器总温传感器总温传感器迎角传感器迎角传感器机电模拟式解算装置机电模拟式解算装置四、数字式大气数据计算机 传感器收集各参数后经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

56、后的数字量又经D/A转换将计算机输出的数字量转换成各设备需要的模拟量，然后输出。 数字式大气数据计算机革除了模拟式大气数据计算机的机械传动机构和电气活动触点，减小了体积和质量，提高了工作的可靠性和精度，易于维修，便于实现飞机的综合性计算机管理和控制。数字式大气数据计算机的组成部分：传感器输入接口中央处理机输出接口自检和故障监测系统四、数字式大气数据计算机金城学院民航电子电气专业四、数字式大气数据计算机1、传感器压力传感器压力传感器总压和静压总压和静压总温传感器采用热电阻式温度传感器总温传感器采用热电阻式温度传感器迎角传感器采用零压式迎角传感器迎角传感器采用零压式迎角传感器2、输入接口将各个传感器的输出信号转换将各个传感器的输出信号转换成计算机所需要的数字量。成计算机所需要的数字量。频率数字转换器频率数字转换器模拟数字转换器模拟数字转换器将交流信号转换成直流信号，再将交流信号转换成直流信号，再A/DC.3、中央处理机中央处理机中央处理机1、完成各项计算任务、完成各项计算任务2、协调控制各