机载电子设备课件第1章概论

机载电子设备2010.9~2011.12赵昀办公室：新主楼F-621电话：82339721子邮箱：yunzhao@课代表？3教材以光衢主编，《航空机载电子系统与设备》，北京航空航天大学出版社。课代表：？4考核方式平时成绩（出勤+作业）：30%；期末考试：70%。5课程目的掌握航空机载电子系统与设备的组成、工作原理及特点，了解各专门技术领域中新的技术和发展。6课程内容（1）发动机工作状态参数测量（3学时）；飞行状态参数测量（4学时）；航空电子综合显示仪（2学时）；陀螺仪姿态和航向测量（4学时）；惯性导航系统（5学时）；7课程内容（2）无线电通信系统（4学时）；雷达系统（4学时）；无线电导航设备与系统（6学时）；飞行管理系统（2学时）。共34学时8机载（航空）电子设备严格意义上，航空电子设备仅适用于专门为航空用途而设计的，并且作为飞行器的一个组成部分安装在飞行器上的电子设备。Avionics(航空电子)=Aviation(航空)+Electronics(电子)航空电子始终是航空发展的最重要因素之一。9A32010A320驾驶舱11波音777-200L12波音777-200L驾驶舱13波音747电子舱14机载电子设备的作用机载电子设备最重要的功能之一是当驾驶员的感官（如直接目视），因为夜间或雨、雪和雾这些能见度不佳或为零而失去作用时，能够为驾驶员提供数据。没有先进的机载电子设备，就没有先进的飞机，就无法实现安全、可靠、舒适、低成本和高密度的民用飞机飞行，也无法完成现代战争所赋予的军用飞机的使命。15机载电子设备发展回顾（1）1910年，飞机上开始使用无线电台与地面通信，电子设备的应用首次计入航空史册。1914年，出现以陀螺仪为基础的控制系统，它可以在没有驾驶员干预的情况下使飞机保持平飞。1918年，陀螺磁罗盘问世。16BeckerVHF机载无线电收发机17陀螺（定轴性）18机载电子设备发展回顾（2）至第一次世界大战，航空仪表主要包括：直读式发动机转速表，润滑油温度和压力表，空速表，高度表和罗盘。但这些仪表都不含电子元件。第一次世界大战中，德国人利用无线电进行飞机途中定位，方法是飞机向多个地面无线电台发射无线电信号，这些电台用三角法（测向）测出飞机位置后，将位置信息发给驾驶员。19利用无线电进行飞机定位位置未知位置已知位置已知位置已知位置线位置线位置线20机载电子设备发展回顾（3）1920年代，美国人发明无线电航向信标导航系统，地面导航台信标用呈十字形的4条无线电波束标定机场位置，这些波束用摩尔斯码识别是A和N。驾驶员通过这套系统找到波束的中心线，方法是通过耳机监听导航台的信号并操纵飞机直到这些字母在耳机中的声音强度相等。21简单的无线电导航22机载电子设备发展回顾（4）1930年代，飞机成为一种运输工具，由于尺寸变大、设备日趋复杂，并要求昼夜进行远距离飞行，它们开始给驾驶员带来体力和精神上的极度疲劳，美国人开始在民航飞机上使用自动驾驶仪，以减轻驾驶员的负担。自动驾驶仪向驾驶员提供现在“发生了什么”以及“怎样去做”。根据选定的工作方式，自动计算操纵指令，指引驾驶员操纵飞机，使飞机进入给定轨迹并保持。23自动驾驶显示24机载电子设备发展回顾（5）同期，英国人基于电磁波传送出去遇到障碍向回反射的物理现象发明雷达。Radar=radiodetectingandranging（无线电探测及测距）雷达在第二次世界大战中发挥了重要作用。另一项共生技术，即信号处理，也随之得到发展，由于雷达原始回波中包含大量有潜在价值的信息。并引发反雷达技术（如隐形飞机）的出现，即电子对抗。25空中监视雷达26空中监视雷达的收发设备27机载探测雷达（位于机身下方）28机载电子设备发展回顾（6）同期，阴极射线管显示器出现在驾驶舱，由于新的导航和目标探测设备产生大量信息（使仪表板上的仪表指示不断膨胀以致无法容纳，驾驶员负担过重），这些信息需要尽可能详细地提取出来并以方便的方式呈现给机组人员。29机载电子设备发展回顾（7）1950年，美国研制出第一部惯性导航系统：一种将陀螺仪和灵敏的加速度计结合在一起的新的导航方法。由此，开创了自主式导航系统的时代。惯性导航系统（INS）是一种不依赖于任何外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统，具有很好的隐蔽性。30平台惯导系统的组件加速度计陀螺基座俯仰环轴横滚环轴方位环轴31机载电子设备发展回顾（8）与惯性导航几乎同时发展起来的另一种自主导航设备（不依赖地面助航设备而独立工作）是多普勒导航系统。这是一种通过测量地速及偏航角实现导航的系统。飞机通过具有三维稳定控制作用的天线向下发射几条狭窄的电磁能量波束，以照射地面上几个很小的面积，并由此收到从地面反射的部分发射能量并加以处理以确定多普勒频移。32多普勒导航原理33机载电子设备发展回顾（9）1970年代，美国开始建立基于卫星的导航系统，于1973年启动GPS（全球定位系统）计划，于1993年建成GPS系统。卫星导航系统是将导航台设置在人造地球卫星上的导航系统。由于卫星离地高度很高，其辐射的无线电波覆盖区域大，只要一定数量的导航卫星，即可为全球提供不受天气/时间变化影响的导航服务。34G