機(jī)載電子設(shè)備-概論

航空電子及自動化2012.92考核方式平時成績（出勤+作業(yè)）：30%；期末考試：70%。3課程目的掌握航空機(jī)載電子系統(tǒng)與設(shè)備的組成、工作原理及特點(diǎn)，以及各種機(jī)載設(shè)備的功能。4航空電子設(shè)備嚴(yán)格意義上，航空電子設(shè)備僅適用于專門為航空用途而設(shè)計(jì)的，并且作為飛行器的一個組成部分安裝在飛行器上的電子設(shè)備。Avionics(航空電子)=Aviation(航空)+Electronics(電子)航空電子始終是航空發(fā)展的最重要因素之一。5A3206A320駕駛艙7波音777-200L8波音777-200L駕駛艙9波音747電子艙10機(jī)載電子設(shè)備的作用機(jī)載電子設(shè)備最重要的功能之一是當(dāng)駕駛員的感官（如直接目視），因?yàn)橐归g或雨、雪和霧這些能見度不佳或?yàn)榱愣プ饔脮r，能夠?yàn)轳{駛員提供數(shù)據(jù)。沒有先進(jìn)的機(jī)載電子設(shè)備，就沒有先進(jìn)的飛機(jī)，就無法實(shí)現(xiàn)安全、可靠、舒適、低成本和高密度的民用飛機(jī)飛行，也無法完成現(xiàn)代戰(zhàn)爭所賦予的軍用飛機(jī)的使命。11機(jī)載電子設(shè)備發(fā)展回顧（1）1910年，飛機(jī)上開始使用無線電臺與地面通信，電子設(shè)備的應(yīng)用首次計(jì)入航空史冊。1914年，出現(xiàn)以陀螺儀為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)，它可以在沒有駕駛員干預(yù)的情況下使飛機(jī)保持平飛。1918年，陀螺磁羅盤問世。12BeckerVHF機(jī)載無線電收發(fā)機(jī)13陀螺（定軸性）14機(jī)載電子設(shè)備發(fā)展回顧（2）至第一次世界大戰(zhàn)，航空儀表主要包括：直讀式發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速表，潤滑油溫度和壓力表，空速表，高度表和羅盤。但這些儀表都不含電子元件。第一次世界大戰(zhàn)中，德國人利用無線電進(jìn)行飛機(jī)途中定位，方法是飛機(jī)向多個地面無線電臺發(fā)射無線電信號，這些電臺用三角法（測向）測出飛機(jī)位置后，將位置信息發(fā)給駕駛員。15利用無線電進(jìn)行飛機(jī)定位位置未知位置已知位置已知位置已知位置線位置線位置線16機(jī)載電子設(shè)備發(fā)展回顧（3）1920年代，美國人發(fā)明無線電航向信標(biāo)導(dǎo)航系統(tǒng)，地面導(dǎo)航臺信標(biāo)用呈十字形的4條無線電波束標(biāo)定機(jī)場位置，這些波束用摩爾斯碼識別是A和N。駕駛員通過這套系統(tǒng)找到波束的中心線，方法是通過耳機(jī)監(jiān)聽導(dǎo)航臺的信號并操縱飛機(jī)直到這些字母在耳機(jī)中的聲音強(qiáng)度相等。17簡單的無線電導(dǎo)航18機(jī)載電子設(shè)備發(fā)展回顧（4）1930年代，飛機(jī)成為一種運(yùn)輸工具，由于尺寸變大、設(shè)備日趨復(fù)雜，并要求晝夜進(jìn)行遠(yuǎn)距離飛行，它們開始給駕駛員帶來體力和精神上的極度疲勞，美國人開始在民航飛機(jī)上使用自動駕駛儀，以減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)。自動駕駛儀向駕駛員提供現(xiàn)在“發(fā)生了什么”以及“怎樣去做”。根據(jù)選定的工作方式，自動計(jì)算操縱指令，指引駕駛員操縱飛機(jī)，使飛機(jī)進(jìn)入給定軌跡并保持。19自動駕駛顯示20機(jī)載電子設(shè)備發(fā)展回顧（5）同期，英國人基于電磁波傳送出去遇到障礙向回反射的物理現(xiàn)象發(fā)明雷達(dá)。Radar=radiodetectingandranging（無線電探測及測距）雷達(dá)在第二次世界大戰(zhàn)中發(fā)揮了重要作用。另一項(xiàng)共生技術(shù)，即信號處理，也隨之得到發(fā)展，由于雷達(dá)原始回波中包含大量有潛在價值的信息。并引發(fā)反雷達(dá)技術(shù)（如隱形飛機(jī)）的出現(xiàn)，即電子對抗。21空中監(jiān)視飼雷達(dá)22空中監(jiān)視粗雷達(dá)的收終發(fā)設(shè)備23機(jī)載探測猴雷達(dá)（位劣于機(jī)身下懼方）24機(jī)載電獅子設(shè)備粘發(fā)展回匆顧（6）同期，陰極射線拳管顯示器出現(xiàn)在駕于駛艙，由典于新的導(dǎo)軋航和目標(biāo)折探測設(shè)備焦產(chǎn)生大量信噸息（使儀表板賽上的儀朵表指示笨不斷膨泄脹以致傲無法容唐納，駕陰駛員負(fù)鳴擔(dān)過重），這貧些信息敗需要盡可能棄詳細(xì)地提取峰出來并以方便綱的方式呈現(xiàn)給辨機(jī)組人伏員。25機(jī)載電肺子設(shè)備唯發(fā)展回污顧（7）1950年，美國應(yīng)研制出第槐一部慣性導(dǎo)航右系統(tǒng)：一種將眾陀螺儀和悉靈敏的加金速度計(jì)結(jié)坐合在一起并的新的導(dǎo)漸航方法。墓由此，開漫創(chuàng)了自主式網(wǎng)導(dǎo)航系統(tǒng)的壩時代。慣性導(dǎo)航道系統(tǒng)（INS）是一久種不依釀賴于任水何外部杜信息、走也不向外盒部輻射域能量的自主盒式導(dǎo)航艦系統(tǒng)，懷具有很岸好的隱瞞蔽性里。26平臺慣導(dǎo)掃系統(tǒng)的組導(dǎo)件加速度計(jì)陀螺基座俯仰環(huán)軸橫滾環(huán)軸方位環(huán)軸27機(jī)載電子壯設(shè)備發(fā)展照回顧（8）與慣性導(dǎo)緩航幾乎同泉時發(fā)展起叢來的另一沿種自主導(dǎo)路航設(shè)備（不依賴地濕面助航設(shè)曲備而獨(dú)立工裂作）是多普勒龍導(dǎo)航系搬統(tǒng)。這是一招種通過測揉量地速及蠟偏航角實(shí)突現(xiàn)導(dǎo)航的撕系統(tǒng)。飛機(jī)通靜過具有寨三維穩(wěn)寒定控制倚作用的轉(zhuǎn)天線向枯下發(fā)射書幾條狹先窄的電著磁能量室波束，嗽以照射紹地面上免幾個很搏小的面際積，并慣由此收絹到從地參面反射謀的部分互發(fā)射能鎖量并加子以處理衛(wèi)以確定多何普勒頻孔移。28多普勒獄導(dǎo)航原蠻理29機(jī)載電徐子設(shè)備派發(fā)展回媽顧（9）197描0年代，吹美國開護(hù)始建立基于衛(wèi)遍星的導(dǎo)懼航系統(tǒng)，于1973年啟動GPS（全球定噸位系統(tǒng)）報計(jì)劃，于1993年建成GPS系統(tǒng)。衛(wèi)星導(dǎo)健航系統(tǒng)輪是將導(dǎo)慚航臺設(shè)病置在人造地球診衛(wèi)星上的導(dǎo)航減系統(tǒng)。由全于衛(wèi)星離西地高度很啄高，其輻耐射的無線役電波覆蓋弄區(qū)域大，惜只要一定隨數(shù)量的導(dǎo)繳航衛(wèi)星，比即可為全攔球提供不利受天氣/時間變化扮影響的導(dǎo)幣航服務(wù)。30GPS控Bl更ock勒II衛(wèi)星31GPS衛(wèi)星星勾座（示掉意圖）32機(jī)載電嶄子設(shè)備肢發(fā)展回宇顧（10）GPS基于無源偽距巾測距原理，奏利用4顆衛(wèi)星實(shí)齊現(xiàn)距離（份偽距）測滑量，即確降定用戶位談置。33GPS導(dǎo)航基碎本原理測量距離接收機(jī)時鐘偏差位置及時間34機(jī)載電稻子設(shè)備妥分類機(jī)載電子健設(shè)備主要繼可分為航泡空儀表、贊航空無線村電系統(tǒng)兩拿大部份。航空儀掛表：測宵量（或膊計(jì)算）品飛機(jī)在業(yè)飛行狀籌態(tài)下的兇飛行參助數(shù)以及們發(fā)動機(jī)野和其它召設(shè)備的役工作狀熱態(tài)參數(shù)倍的設(shè)備票。航空無不線電系乞統(tǒng)：用滿以飛機(jī)扁通訊和輝無線電羅導(dǎo)航的癢無線電塵電子設(shè)磁備。35航空儀表顛作用為飛行員你提供駕駛阿飛機(jī)用的盛各種目視喪數(shù)據(jù)；為機(jī)載導(dǎo)接航設(shè)備提蠶供有關(guān)的商導(dǎo)航輸入禽數(shù)據(jù)；為機(jī)載記甩錄設(shè)備提松供有關(guān)的搖記錄數(shù)據(jù)和；為自動構(gòu)飛行控般制系統(tǒng)墨提供有隔關(guān)的數(shù)夢據(jù)。36航空儀傘表發(fā)展均過程機(jī)械儀表貿(mào)階段：傳感器榜與指示器賀間的信號育傳輸是通撿過機(jī)械結(jié)浸構(gòu)實(shí)現(xiàn)；妹優(yōu)點(diǎn)是結(jié)邪構(gòu)簡單、劈燕工作可靠達(dá)、成本低鏈廉；缺點(diǎn)腥是靈敏度俱低，指示叔誤差大，挪信號能量燦??；電氣儀表添階段：傳感器弟與指示器面間的信號蒼傳輸通過永電氣傳輸?shù)?；?yōu)點(diǎn)是撲提高測量情精度、儀梯表的反應(yīng)市速度和傳倡輸距離等碰；缺點(diǎn)結(jié)坑構(gòu)復(fù)雜、縮慧重量增加仔、可靠性店降低。37機(jī)電式伺律服儀表階療段：采用具隱有反饋樸功能的浮自動調(diào)尺節(jié)小功霞率伺服碎系統(tǒng)儀學(xué)表，提夸高儀表態(tài)的靈敏腫度和精洋度，有充利于儀槍表的綜悄合化和辭自動化隔；綜合指駝示儀表呀階段：把功能士相同或銷相關(guān)的賞指示儀秒表有機(jī)施地結(jié)合友，形成鋪統(tǒng)一指領(lǐng)示的綜弄合儀表魂，已成盾為發(fā)展蠟趨勢；電子顯示決儀表階段壟：進(jìn)一步左向綜合笨化、標(biāo)深準(zhǔn)化和寨多功能過化，出吵現(xiàn)高度婆綜合又牛相互補(bǔ)讀充、交痰換顯示旱的綜合桶電子顯釀示系列淡，初步略實(shí)現(xiàn)人均機(jī)對話神。航空儀勵表發(fā)展勒過程38發(fā)展階段結(jié)構(gòu)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)機(jī)械儀表傳感器和指示器組裝在一起結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低廉靈敏度低，指示誤差大電氣儀表傳感器和指示器沒有組裝在一起，以電氣傳輸代替機(jī)械傳動反映速度快、準(zhǔn)確程度高、傳輸距離遠(yuǎn)，儀表板體積縮小儀表結(jié)構(gòu)復(fù)雜、部件增多、重量增加、可靠性降低機(jī)電式伺服儀表采用具有反饋功能的自動調(diào)節(jié)小功率伺服系統(tǒng)儀表信號能量放大，提高指示精度和負(fù)載能力綜合指示儀表把功能相同或相關(guān)的指示儀表有機(jī)地結(jié)合，形成統(tǒng)一指示的綜合儀表，電子顯示儀表60年代出現(xiàn)電子屏顯示儀表，70年代中期又進(jìn)一步向綜合化、標(biāo)準(zhǔn)化和多功能化，出現(xiàn)高度綜合又相互補(bǔ)充、交換顯示的綜合電子顯示系列，39航空儀表義分類按功用尼分：飛羊行儀表蓮、發(fā)動耗機(jī)儀表撥和其它狐設(shè)備儀宮表(導(dǎo)航儀表貓、系統(tǒng)狀眉態(tài)儀表)。按原理分麻：測量儀肢表、計(jì)算當(dāng)儀表、調(diào)憲節(jié)儀表。40航空儀表應(yīng)分類測量儀屋表：用田來測量箱飛機(jī)的替各種運(yùn)廳動參數(shù)幟，這些梅儀表的默特點(diǎn)是派需測量它的參量罷可直接對或間接務(wù)測量獲洽得；計(jì)算儀表聞：指飛機(jī)既上的一些奴導(dǎo)航或系蘇統(tǒng)性能方號面的計(jì)算悅儀表，其抗特點(diǎn)是通領(lǐng)過一個或攤幾個參數(shù)時計(jì)算判斷挖方能得到撒參數(shù)；調(diào)節(jié)儀網(wǎng)表：是屆指機(jī)上楊屬于儀猛表專業(yè)丟人員維恐護(hù)范圍藏的一些死自動化廁控制系雕統(tǒng)設(shè)備倉。41航空儀勻表基本找結(jié)構(gòu)測量儀表觸的基本結(jié)尸構(gòu)敏感元件中間環(huán)節(jié)指示部分直讀式凱儀表基培本結(jié)構(gòu)傳原理敏感元件轉(zhuǎn)換裝置接收裝置指示部分遠(yuǎn)讀式儀掩表基本結(jié)位構(gòu)原理42航空儀克表基本烘結(jié)構(gòu)計(jì)算儀絮表的基叉本結(jié)構(gòu)傳感器轉(zhuǎn)換接收裝置計(jì)算設(shè)備轉(zhuǎn)換指示部分43航空儀表堅(jiān)基本結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)儀表賄的基本結(jié)牽構(gòu)開環(huán)系統(tǒng)撇控制器結(jié)源構(gòu)原理圖閉環(huán)系恐統(tǒng)控制脅器結(jié)構(gòu)蟲原理圖

信號放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)信號接收和處理信號輸入輸出控制量

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