《大气数据系统课件(中国民航大学).》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大气数据系统课件(中国民航大学).（121页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、大气数据系统 航空电子系 * * 大气数据 2 发动机工作状态测量 飞行状态测量 导航系统 飞 机 电 子 系 统 自 动 飞 行 飞行管理系统 自动飞行控制系统 通信系统 惯性基准系统 大气数据系统 无 线 电 仪 表 无线电导航 GPS ADF VOR DME ILS * 大气数据 3 大气数据系统 q 概论 q 飞行高度及高度变化率的测量 q 飞行速度 q 全静压系统 q 大气数据计算机系统 q 大气数据计算机的基本计算方法 q 大气数据计算机系统输出及显示仪表 * 大气数据 4 大气数据系统 q 发展历史 50年代前期，分立式仪表 50年代后期，机载设备相继增多 模拟式中央大气数据计算
2、机 各种模拟器件,伺服系统 70年代,混合式大气数据计算机 80年代,数字式的 大气数据计算机的出现，为飞机提供更多的大气数据参数 * 大气数据 5 地球大气层 q 对流层（变温层）、平流层（同温层）、中间层、电离层（热层 ）、散逸层 q 对流层： 距地球中纬度11km，赤道17km，两极8km 包含了大气质量的3/4 q 平流层： 对流层顶部到离地约30km，温度几乎不变，包含了大气质量的约1/4 q 中间层 30km到80100km为止，大量的臭氧 q 电离层：中间层到离地500km，空气稀薄，听不到声音 q 散逸层：离地5001600km之间，也称为外层大气 * 大气数据 6 大气紊流
3、q 大气紊流（湍流）： 空气紊乱流动的现象，旋涡和不规则的波动，使得大 气中的风向、风速呈随机变化。 q 风切变： 空间任意两点之间风矢量的变化 q 微下冲气流： 较强的下降气流，飞机在起飞、着陆过程中遇到超过 自己爬升或下降速率的下降气流，对飞行的危害最大 。 * 大气数据 7 大气数据有关的参数 q 与大气数据有关的参数 静压：飞机周围自由空气的压力 动压：气流的定向运动具有动能，当气流到达驻点时，动能 变为压力能和热能。单位面积上升高的压力称为动压 pd=1/22 为标准大气H高度上的空气密度 冲压：定义与动压相同。区别是：动压是不可压缩的流体的 理想定义，而冲压是考虑了空气的可压缩性
4、* 大气数据 8 与大气数据有关的参数 全压：动压和静压之和，即气流到达驻点时，单位面积上的 总压力 总温：气流到达驻点时获得的气温叫总温 静温：飞机周围自由空气所具有的温度 攻角：飞机的质量中心运动轨迹与飞机纵轴之间的夹角（飞 机竖轴和纵轴所在平面内测量的角度） 侧滑角：飞机的质量中心运动轨迹与飞机纵轴之间的夹角（ 飞机横轴和纵轴所在平面内测量的角度） * 大气数据 9 气流角 （空速向量与机体轴系的关系） q 攻角：空速向量在飞机对称面上的投影与机体轴的夹 角，以速度向量的投影在机体轴之下为正（飞机的上 仰角大于轨迹角为正）； q 侧滑角 ：速度向量与飞机对称面的夹角。以速度向量 处于飞机
5、对称面右边时为正。 * 大气数据 10 气流角 * 大气数据 11 标准大气（一） q 国际标准大气的规定 空气为干燥清洁的理想气体，并遵循理想气体方程所确立的关系 国际标准大气以平均海平面作为零高度 气压为1个标准大气压，气温15，密度为0.125kg/m3 q 为便于探讨大气中的压力分布，国际标准大气引用了重 力势高度的概念。 重力势表示地球大气层内某一给定点上空气微粒的势能。重力势 高度以平均海平面作为重力势高度和几何高度的共同基准。重力 势高度又称为标准气压高度。 * 大气数据 12 标准大气（二） q 当空气微粒沿地球法线移动，单位质量所做的功为： d=ghdz= ghdh q 重力
6、势高度：H= /gn q 重力加速度随地理纬度的变化： q 重力势高度与几何高度的关系 H=rh/(r+h) * 大气数据 13 标准大气（三） q 每一层大气的温度与重力势高度之间的关系： q 国际标准大气，气压与高度关系： * 大气数据 14 大气参数的测量单位 q 压力单位 帕斯卡Pa：每平方米的面积上作用有1牛顿的力,1Pa=1N/m2 标准大气atm：1atm=101325Pa 工程大气压at：1at=1Kgf/cm2=9.80665104Pa 巴bar：1bar=106dyn/cm2= 105 Pa 毫米液柱：以液柱高度来表示压力的大小 1mmHg=1Torr=1/760atm=1
7、33.322Pa 1mmH2O=9.80665Pa 磅/英寸2PSi：1PSi=1bf/in2=6.89476103Pa 1米=3.2808398950131英尺, 1英尺=12英寸 q 温标 摄氏温标（ t t ）、华氏温标（ F F ）、热力学温标（ T T ） * 大气数据 15 测试系统的静态动态特性及误差 q 输入/输出特性曲线（难以用精确的解析式表示） * 大气数据 16 测试系统的静态动态特性及误差 q 串联测试系统 用图解法求测试系统的输入输出关系。 X X Y1 Y1 Y1 Y2 Y2 Y2 Y Y * 大气数据 17 用图解法求测量环节的特性曲线 y y1 1 =f=f 1
8、 1 (x)(x) y y2 2 =f=f 2 2 (y(y 1 1 ) ) y=fy=f 3 3 (y(y 2 2 ) ) x x y y1 1 y y2 2 y y y y1 1 =f=f 1 1 (x)(x) y y2 2 =f=f 2 2 (y(y 1 1 ) ) x x y y1 1 y y y y 串联测试系统静态特性曲线 两个测试系统静态特性曲线 * 大气数据 18 测量系统特性描述参数（一） 系统的静态误差 q 绝对误差 被测参数的给出值与相应的真值之差的绝对值。 q 相对误差 标称相对误差：m取测量的指示值 实际相对误差： m取测量的真实值 额定相对误差： m取仪表的满刻度值
9、 最大额定相对误差：额定相对误差的最大值 q 基本误差、附加误差和工作误差 基本误差 与标准设备进行对比和校准的差值 附加误差 使用条件偏离标准条件 工作误差 工作环境因素变化情况下的误差极限值 * 大气数据 19 系统的静态误差（二） q 系统误差、随机误差和过失误差 原理误差 构造误差 系统误差(误差恒定不变或按一定规律变 化） 环境误差 人员误差 随机误差 多次测量所得各次的误差 过失误差 测量者读数、记录、计算所造成的误差 q 精密度、准确度和精度 误差的反义词 q 测量范围、量程 测量上限、下限 q 灵敏度 输出量微小变化与输入量微小变化之比 * 大气数据 20 测量系统特性描述参数
10、（三） q 分辨率 输出量的每个阶梯所代表的输入量的大小 q 迟滞 同一工作条件下，同一参数的测量值正反行程不同 q 重复性 同一方向多次改变参数时，对同一被测参数所得 的输出值之间的接近和重复程度。 系统的动态误差 在动态测量时输入参数与输出参数之间随时间而变化的函 数关系。 * 大气数据 21 飞行高度及高度变化率的测量 * 大气数据 22 高度定义 q 定义 飞机的重心在空中距离某一测高基准面的垂直距离。 绝对高度：基准面为实际海平面 相对高度：基准面为某一参考平面 真实高度：基准面为飞机正下方的地面目标之最高点在内的 并与地平面平行的平面 标准气压高度：基准面为标准海平面 标准气压高度
11、是国际上通用的高度，主要防止同一空域或同 一航线上的飞机在同一气压面上飞行，发生两机相撞的可能 。 * 大气数据 23 * 大气数据 24 高度测量方法 q 利用大气的物理特性测高 通过测量大气压力（静压）间接测高 通过测量大气密度来测量飞行高度 q 利用无线电 波的反射特性测量飞行高度（测真实高度 ） q 通过测量飞机的垂直加速度，再二次积分得飞行高度 * 大气数据 25 气压式高度表 q 利用测量绝对压力的弹性敏感元件来测量大气静压， 根据高度与大气静压的关系，利用转换机构输出标准 气压高度（相对于标准海平面的重力势高度） 真空膜盒、膜盒串、波纹管 q 气压式高度表的误差 推导标准气压高度
12、公式时，对标准大气作了一些假设，而实 际大气并不完全符合这些假设 推导标准气压高度公式时，假设了标准大气和标准海平面， 但实际海平面大气参数与标准海平面大气参数不同 构造误差 压力敏感元件的温度误差 摩擦误差 * 大气数据 26 气压高度的测量系统 q 高度与大气压力关系 为非线性 q 为使气压高度系统能 用来测量飞机所在处 相对于某一参考基准 面的相对高度，系统 中必须设有气压修正 机构，并保证修正量 与测高系统输出量之 间成线性关系 q 选用弹性模数温度系 数小的恒弹性合金或 熔凝石英 * 大气数据 27 机械式气压高度表 * 大气数据 28 气压式高度表的使用 q 标准气压高度的测量 q
13、 绝对高度的测量 q 相对高度的测量 气压调节旋钮，调节测 量高度基准面的大气 压力，单位：英寸汞 柱、百帕 * 大气数据 29 高度传感器 用凸轮完成高度解算，凸轮型面决定的从动轴转角与 主动轴转角间的函数关系=f(),保证该传感器输出 角与高度（H）间是线性关系，=KH 。 * 大气数据 30 高度变化率的测量 q 飞机平飞，表壳内 外气压相等，膜盒 不膨胀不收缩，指 针指零 q 飞机上升，开口膜 盒内气压小于膜盒 外气压，膜盒收缩 ，指针上指 q 飞机下降，开口膜 盒内气压大于膜盒 外气压，膜盒膨胀 ，指针下指 * 大气数据 31 飞行速度 q 定义 当飞机在所选坐标系内运动时，沿其重心
14、运动轨迹切 线方向的速度称为飞行速度。 q 速度的种类 飞机相对于地球运动的速度 升降速度：飞机重心沿地垂线方向运动的速度分量 地速：飞机重心沿地平面运动的速度分量 飞机相对空气运动的速度(横轴-机翼所在的轴，纵轴-机身轴) 侧滑速度：飞机在垂直截面内横轴相对于气流的运动速度 空速：飞机在纵轴对称面内相对于气流的运动速度 * 大气数据 32 * 大气数据 33 地速的测量 W(地速）=Vt（真空速）+V（风速） q 地速：飞机相对于地面的速度 q 风速：空气相对于地面的运动速度 q 空速：飞机相对于气流的速度 q 地速的测量：线加速度积分法和多卜勒效应法 * 大气数据 34 空速的测量 q 飞
15、机相对于气流的速度即为气流相对于飞机的速度 q 不考虑空气的压缩性（密度、温度不变）时， q 考虑空气的压缩性（密度、温度变化）时，上式不正 确。 q 空气流速等于或大于音速时会产生激波，状态参数发 生很大变化。 * 大气数据 35 空气流速小于音速时空速测量的理论基础 若切面1处空气未受扰动，其压力和密度即为该处静压 和空气密度，它与物体相对速度为V，设法使空气流 在切面2处全阻滞，所有动能全部转化为压力能和内能 。（压力为全压）使用全静压管收集全静压，使切面1 处气流不被扰动，2处气流流速为零。 * 大气数据 36 空气流速小于音速时空速测量的理论基础 考虑音速的表达形式： 冲压可表示并化解为： K为空气的绝热指数 K=1.4 * 大气数据 37 空速与动压的关系 qc(9.8Pa) 当飞机在同一高度、 同一速度飞行时， 考虑空气压缩性比
