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1、存档编号：毕业（课程）设计说明书设计题目：航空仪表的测试 系别：电气工程系 专业：航空通信 班级：航信1404 姓名：杜平 （ 共 页 ） 2013年12月20日 航空通信专业毕业设计或实践任务书姓名：杜平 班级：航信1404 学号：45一、设计或实践题目气压式高度表二、内容及要求功用，基本原理，使用特点，与使用有关的误差三、完成形式小组完成4、 系（部）审核意见：指导老师：张世超 发题日期：03年12月16日 完成日期：03年12月20日前言航空仪表是为飞行人员提供有关飞行器及其分系统信息的设备。飞行器仪表与各种控制器一起形成人机接口，使飞行人员能按飞行计划操纵飞行器。仪表提供的信息既是飞行
2、人员操纵飞行器的依据，同时又反映出飞行器被操纵的结果。飞行器仪表分为飞行仪表、导航仪表、发动机仪表和系统状态仪表4大类。按照组成原理，飞行器仪表可分为直读仪表、远读仪表、伺服仪表和综合仪表。发展趋向80年代的航空仪表的特点是利用先进的数字电子技术，进一步向高度综合化和智能化方向发展，并以微型计算机和多路传输数据总线为纽带，把传感器、显示器、控制器与飞行控制系统、发动机控制系统、火力控制系统等有机地交联在一起，以实现飞行器各系统之间的高度综合化。采用完善的自检和故障监控、故障告警手段，提高信息测量的精度和可靠性。目录 一、气压式高度表原理 二、气压式高度表使用注意 三、气压式高度表测试测试误差分
3、析四、心得体会 气压式高度表原理根据大气层的组成及特点，我们知道大气的静压Ps随着高度增加而减小。通过测量气压Ps，间接测量高度，就是气压式高度表的工作原理，这种高度表实质上是测量绝对压力的压力表。下图是气压式高度表的简单原理及盘面图。如图所示,将高度表壳密封,空气压力Ps由传压管送入高度表内腔。高度增加表内压力减小,置于表壳内的真空膜盒(内腔抽真空后密封)随之膨胀而产生变形,膜盒中心的位移经传动机构传送,变换和放大后,带动指针沿刻度面移动,指示出与气压Ps相对应的气压高度数值。在盘面的下部，有个小窗口，其示数是基准面的气压值。可通过调整旋钮调节。测量标准气压高度时，窗口内的示值应为760（毫
4、米水银柱）。当测量与机场的相对高度时，其示数是机场地面的气压值。气压高度表是根据测量大气压力来间接地测量飞行高度,下面研究大气压力与高度的关系。假设大气相对于地球静止,这时在任意高度上取一薄层空气柱,如图1所示,其高度为dH、横截面积为dF、空气的比重为,这层空气柱的静平衡条件为式中:dP=P1-P2,R为气体常数。变换式(1)得:空气的温度与高度有关,目前各国通用的标准大气规定:11km以下气温垂直递减率为6.5/km; 11km处气温下降为-56.5; 11km25km之间,气温不随高度变化;高度超过25km时,高度升高,气温逐渐上升,气温的垂直递升率为0.1/km。11km以下高度时:当
5、高度由H0上升到H时,气压由P0下降到PH,其气温T=T0-H,在这种大气条件下对式(2)两边积分有:若高度的基准面是海平面,则H0=0、H=H-H0=H,故式(3)、(4)分别变为:当高度在11km25km之间时,气温为常数,且等于高度为11km时的气温,此时,所以:对式(7)两边积分结果为:式中:H11为11km处的高度;T11为11km处的温度。由气压高度式(3)、(4)、(8)和(9)可知,大气压力随高度增加而按指数规律减小,上述公式也适用于80km以下各大气层。 气压式高度表使用1、 高度的测量与名词定义确定航空器在空间的垂直位置需要二个要素：测量基准面和自该基准面至航空器的垂直距离
6、。在飞行中，航空器对应不同的测量基准面，相应的垂直位置具有特定的名称。高（Height）是指自某一个特定基准面量至一个平面、一个点或者可以视为一个点的物体的垂直距离。高度(Altitude)是指自平均海平面量至一个平面、一个点或者可以视为一个点的物体的垂直距离。飞行高度层（Flight Level）是指以1013.2百帕气压面为基准的等压面，各等压面之间具有规定的气压差使用气压式高度表表示高时，必须使用场面气压作为高度表拨正值；表示高度时，必须使用修正海平面气压作为高度表拨正值；表示飞行高度层时，必须使用标准大气压作为高度表拨正值。场面气压（QFE）:是指航空器着陆区域最高点的气压。修正海平面
7、气压（QNH）:是指将观测到的场面气压，按照标准大气压条件修正到平均海平面的气压。标准大气压（QNE）:是指在标准大气条件下海平面的气压。其值为1013.2百帕（或760毫米汞柱或29.92英寸汞柱）。场压高度（场高）：是指以着陆区域最高点气压，调整高度表数值为零，上升至某一点的垂直距离。修正海平面气压高度（修正海压高度或海压高度或海高）：是指以海平面气压调整高度表数值为零，上升至某一点的垂直距离。标准气压高度：是指以标准大气压其值为1013.2百帕（或760毫米汞柱或29.92英寸汞柱）修正高度表压力值，上升至某一点的垂直距离。2、 修正海平面气压（QNH）/ 标准大气压（QNE）的适用区域
8、航空器在不同飞行阶段飞行时，需要采用不同的高度测量基准面。在地图和航图上，地形和障碍物的最高点用标高表示。标高是指地形点或障碍物至平均海平面的垂直距离。为了便于管制员和飞行员掌握航空器的超障余度，避免航空器在机场附近起飞、爬升、下降和着陆过程中与障碍物相撞，航空器和障碍物在垂直方向上应使用同一测量基准，即平均海平面。因此，在机场地区应使用修正海平面气压（QNH）作为航空器的高度表拨正值。在航路飞行阶段，由于不同区域的QNH值不同，如果仍然使用QNH作为高度表拨正值，航空器在经过不同区域时需要频繁调整QNH，并且难以确定航空器之间的垂直间隔。若统一使用QNE作为高度表修正值，则可以简化飞行程序，
9、易于保证航空器之间的安全间隔。为了便于空中交通管制员和飞行员明确不同高度基准面的有效使用区域并正确执行高度表拨正程序，高度表拨正值适用范围在垂直方向上用过渡高度和过渡高度层作为垂直分界，在水平方向上用修正海平面气压适用区域的侧向界限作为水平边界。（1） 修整海平面气压适用区域过渡高度：是指一个特定的修正海平面气压高度，在此高度或以下，航空器的垂直位置按照修正海平面气压高度表示。过渡高度层：是在过渡高度之上的最低可用飞行高度层。过渡高度层高于过渡高度，二者之间满足给定的垂直间隔。（300米）过渡夹层：是指位于过渡高度和过渡高度层之间的空间。在修正海平面气压适用区内，航空器应采用修正海平面气压QN
10、H作为高度表修正值，高度表指示的是航空器的高度。航空器着陆在跑道上时高度表指示机场标高。（2） 标准大气压适用区域在未建立过渡高度和过渡高度层的区域和航路航线飞行阶段，航空器应当按照规定的飞行高度层飞行。各航空器均采用标准大气压，即 1013.2百帕作为气压高度表修正值，高度表指示的是飞行高度层。气压式高度表测试测试误差分析测量大气压力的弹性敏感元件由于环境的变化会产生测量误差。测量元件引起的误差主要有三种:一是弹性敏感元件的迟滞误差;二是输出特性曲线的非线性误差;三是温度误差。3.1迟滞误差弹性敏感元件的特性曲线在负载增加与减小时其行程不同而发生迟滞误差,迟滞误差的大小与制造弹性敏感元件的材
11、料及测量范围有关。为了减小迟滞误差,应当选用迟滞小的材料来制造弹性敏感元件。迟滞误差一般在敏感元件最大位移的0.2% 0.7%范围内变化。此外弹性敏感元件还有弹性后效误差。这种误差是由于弹性敏感元件的变形落后于负载变化所引起的,负载变化得愈快则这种误差就愈大;但这种误差可以用特殊的工艺处理(例如老化处理)来消除,因此这种误差一般不予考虑。3.2非线性误差一个理想的弹性敏感元件具有线性的输入输出关系,由于实际弹性敏感元件的输入总有非线性(高次项)存在,X-Y总是非线性关系。在小范围内用割线、切线近似代表实际曲线使输入输出线性化。近似后的直线与实际曲线之间存在的最大偏差称弹性敏感元件的非线性误差3.3温度误差温度误差主要是由于弹性敏感元件的弹性系数随温度改变而产生的 心 得实习的短促，接受了大量知识原理，应用方法知识构造。小部分的实训检验，让我感到十分遗憾，虽然通过查阅大量资料及上网模型的建立弥补一下知识的不全面这一实训缺陷。总的来说，细心是这个实训最重要的。这次难得的实习过程中我锻炼了自己的思考能力和动手能力。在实习的过程中，加强了我思考问题的完整性和实际生活联系的可行性，培养了我们综合应用的能力,对仪表也有了进一步的认识。还锻炼我们个人的查阅技术资料的能力，动手能力，发现问题，解决问题的能力。并且我们熟练掌握了有关器件的性能及测试方法。12 / 12
