第章儀表和電子系統(tǒng)南通航運(yùn)課件

1第7章儀表和電子系統(tǒng)南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2內(nèi)容§7-1電子儀表概述§7-2皮托管§7-3陀螺儀§7-4羅盤§7-5自動(dòng)飛行§7-6通信系統(tǒng)§7-7導(dǎo)航系統(tǒng)南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院37-1電子儀表概述7.1.1航空儀表的分類

在直升機(jī)的駕駛艙中可以看到許多儀表，它們用于監(jiān)視和控制直升機(jī)的飛行、發(fā)動(dòng)機(jī)以及其他系統(tǒng)。因此，航空儀表分為飛行儀表、發(fā)動(dòng)機(jī)儀表和其他系統(tǒng)儀表。飛行儀表提供的數(shù)據(jù)，幫助飛行員駕駛直升機(jī)完成安全經(jīng)濟(jì)的飛行。它們位于正、副飛行員的儀表板上。飛行儀表用于測(cè)量直升機(jī)的各種運(yùn)動(dòng)參數(shù)。飛行儀表包括大氣數(shù)據(jù)儀表、航向儀表和指引儀表。其中大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)儀表有高度表、升降速度表、指示空速表、大氣靜溫表和空氣總溫表等；姿態(tài)系統(tǒng)儀表有地平儀、轉(zhuǎn)彎儀和側(cè)滑儀等；航向系統(tǒng)儀表有磁羅盤、陀螺羅盤和陀螺磁羅盤等；指引系統(tǒng)儀表有姿態(tài)指引儀、水平指引儀等。發(fā)動(dòng)機(jī)儀表位于中央儀表板上，發(fā)動(dòng)機(jī)儀表是指發(fā)動(dòng)機(jī)工作系統(tǒng)中的各種參數(shù)測(cè)量儀表，如轉(zhuǎn)速表、扭矩表、排氣溫度表、燃油壓力表、滑油壓力表、滑油溫度表、燃油油量表、燃油流量表和滑油油量表等。其他系統(tǒng)儀表是指在直升機(jī)的其他系統(tǒng)或設(shè)備中使用的測(cè)量儀表，如直升機(jī)液壓系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)的各種壓力表；此外，還有起落架收放位置指示器和直升機(jī)電氣設(shè)備使用的電流表、電壓表等。它們通常位于駕駛艙的頂板上。南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院47-1電子儀表概述Z9直升機(jī)座艙南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院567-1電子儀表概述NH90直升機(jī)座艙南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

直升機(jī)剛問世時(shí)，因其本身結(jié)構(gòu)簡單，飛行高度和速度都很低，直升機(jī)上沒有航空儀表。后來，隨著飛行時(shí)間和飛行距離的增加，才開始安裝時(shí)鐘、航速計(jì)和指南針等簡陋的儀表設(shè)備。迫于軍事上的需要，一些國家大力投資發(fā)展航空事業(yè)，機(jī)上開始安裝空速表、高度表、磁羅盤、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表和滑油壓力表等。到了20世紀(jì)30年代，為使飛機(jī)能在云中或夜間飛行，又增添了升降速度表、轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀、陀螺地平儀和陀螺方向儀等飛行儀表。航空儀表的發(fā)展過程大體分為5個(gè)階段:機(jī)械儀表階段、電氣儀表階段、機(jī)電式伺服儀表階段、綜合指示儀表階段、電子綜合顯示儀表階段

77.1.2航空儀表的發(fā)展歷程與布局7-1電子儀表概述南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院飛行儀表的六個(gè)基本儀表8AirspeedIndicator

空速表AttitudeIndicator

姿態(tài)儀AltitudeIndicator

高度表TurnCoordinator

轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀

HorizontalSituationIndicator水平狀態(tài)指示器

VerticalSpeedIndicator升降速度表

南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院不同飛行狀態(tài)的轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀和地平儀9左轉(zhuǎn)彎右轉(zhuǎn)彎南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院1.分離式儀表顯示數(shù)據(jù)的基本“T”形格式107-1電子儀表概述7.1.3航空儀表顯示數(shù)據(jù)的基本“T”形格式南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

2．電子式儀表顯示數(shù)據(jù)的基本“T”形格式117-1電子儀表概述南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院BASICT（彩色）127-1電子儀表概述南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院137-2皮托管

皮托管又稱為空速管，用于探測(cè)直升機(jī)的空速，或者說直升機(jī)受到的靜壓和全壓。駕駛艙的空速表和高度表與空速管相連，用于駕駛員觀察飛機(jī)的高度和速度。

所謂全壓，就是當(dāng)氣流被迎面阻擋，流速降為零時(shí)的壓強(qiáng)。而靜壓則是同飛機(jī)高度有關(guān)的，我們將海平面的大氣壓強(qiáng)定義為一個(gè)大氣壓。當(dāng)海拔高度上升，空氣密度變小，靜壓也就越小了。換而言之，只要測(cè)出全壓和靜壓，就能知道飛機(jī)的高度和速度了。

南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院147-2皮托管l.全靜壓系統(tǒng)直升機(jī)的全靜壓系統(tǒng)由全壓管、靜壓孔以及備用靜壓孔組成7.2.2全靜壓系統(tǒng)與管路南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2．全靜壓管路157-2皮托管南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院167-2皮托管7.2.3高度表

高度表是安裝在駕駛艙儀表板上，為飛行員顯示測(cè)量出的航空飛行器距某一選定的水平基準(zhǔn)面垂直距離的儀表。航空器上常用的高度表主要有氣壓式高度表與無線電高度表。氣壓式高度表是一種氣壓計(jì)，它通過測(cè)量航空器所在高度的大氣壓力，間接測(cè)量出飛行高度。無線電高度表是一種以地面(水面)為探測(cè)目標(biāo)的測(cè)距雷達(dá)，它所指示的高度即為真實(shí)高度。

由于空氣靜壓與氣溫等諸多因素有關(guān)，起飛、轉(zhuǎn)場(chǎng)降落前應(yīng)通過ATIS了解機(jī)場(chǎng)地面的場(chǎng)壓（以英寸汞柱或毫巴為單位）較正高度表（上圖紅點(diǎn)處的旋鈕）。南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院177-2皮托管氣壓式高度表是通過測(cè)量大氣壓力間接測(cè)量高度的儀表，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)真空壓力計(jì)。真空膜盒感受大氣靜壓，機(jī)械式解算和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)把這一壓力按標(biāo)準(zhǔn)的壓力－高度關(guān)系轉(zhuǎn)換為相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)海平面的高度，這一高度稱為標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度或壓力高度。當(dāng)實(shí)際大氣參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)大氣常數(shù)不符時(shí)，所測(cè)得的就不是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)海平面的高度。為了補(bǔ)償海平面氣壓變化所造成的高度測(cè)量誤差，或?yàn)榱藴y(cè)量相對(duì)某基地的高度，在高度表中設(shè)有氣壓調(diào)整裝置。被調(diào)定的實(shí)際海平面或基地的大氣壓可從儀表盤上的一個(gè)小窗口中讀出。很多國家的空中交通管制系統(tǒng)規(guī)定：當(dāng)超過一定高度飛行和飛越公海時(shí)，采用固定的氣壓調(diào)整值101.325×103帕，使得所有高空飛行的飛機(jī)有一個(gè)共同的高度基準(zhǔn)，以保證飛行安全，避免發(fā)生撞機(jī)事故。為提高儀表讀數(shù)分辨率，常采用雙針或三針指示或指針-數(shù)碼輪組合指示方式。南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院187-2皮托管7.2.4空速表

空速管（ASI）指示直升機(jī)在飛行中相對(duì)于氣流的速度，是一種壓差表，通過比較全壓和靜壓，利用動(dòng)壓指示出直升機(jī)的飛行速度。

空速表安裝在駕駛艙儀表板上，為飛行員測(cè)量和指示航空飛行器相對(duì)周圍空氣的運(yùn)動(dòng)速度。常用的空速表有指示空速（即表速）表、真實(shí)空速（即真速）表和馬赫數(shù)表三種。有的表把幾種功能綜合在一起構(gòu)成組合式空速表。

AirspeedIndicator

空速表南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

指示空速表利用開口膜盒等敏感元件，通過測(cè)量空速管處的總壓與靜壓的壓差，并把它轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)海平面狀態(tài)下（靜壓為101.325×103帕或760毫米汞柱,溫度為15°C）的速度單位，間接測(cè)出空速。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)動(dòng)壓測(cè)量儀表，在標(biāo)準(zhǔn)海平面狀態(tài)下它所指示的空速（表速）值與真實(shí)空速相吻合，非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下或海平面以上，指示空速將偏離真實(shí)空速。高度愈高，偏差愈大。197-2皮托管南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院207-2皮托管南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院217-2皮托管7.2.5升降速度表

升級(jí)速度表用于測(cè)量直升機(jī)升降速度，指示直升機(jī)的爬升和下降速率，以英尺/每分鐘（ft/main)為單位。

在密封表殼內(nèi)，裝有一個(gè)壓力膜盒(又稱開口膜盒)，用一根內(nèi)徑較大的導(dǎo)管使膜盒內(nèi)部與靜壓源連通，而用內(nèi)徑較小的玻璃毛細(xì)管把靜壓源和表殼接通。南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院227-2皮托管

當(dāng)飛機(jī)水平飛行時(shí)，膜盒內(nèi)外壓力和大氣靜壓相等，膜盒沒有膨脹和壓縮，儀表指示為零。飛機(jī)爬高時(shí)，隨著高度的增加，膜盒內(nèi)部的壓力也隨之減小，毛細(xì)管內(nèi)徑很小，對(duì)空氣的阻滯作用較大，表殼內(nèi)的壓力(即膜盒外部壓力)大于膜盒內(nèi)部壓力而形成壓力差，膜盒壓縮，經(jīng)過傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)帶動(dòng)儀表指針轉(zhuǎn)動(dòng)，指示出飛機(jī)的上升速度。同理，飛機(jī)下降時(shí)產(chǎn)生與此相反的指示。當(dāng)飛機(jī)轉(zhuǎn)入水平飛行時(shí)，飛機(jī)外部的大氣靜壓不發(fā)生變化，表殼內(nèi)的壓力通過毛細(xì)管逐漸恢復(fù)到與飛機(jī)外部的大氣靜壓相等，指針也逐漸回到零。升降速度表所用的膜盒靈敏而性能穩(wěn)定，表盤的刻度上下對(duì)稱。為了對(duì)小升降速度給出高精度的指示，同時(shí)又可指示大升降速度值，表盤標(biāo)刻成漸縮形式，這可用止動(dòng)彈簧片或止動(dòng)膜片來實(shí)現(xiàn)。表內(nèi)裝有一套調(diào)零機(jī)構(gòu)，起飛前轉(zhuǎn)動(dòng)手柄可使指針處于零點(diǎn)，調(diào)整后須將手柄擰緊，保證表殼密封。

南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院237-3陀螺儀7.3.1地平儀工作原理

利用陀螺特性測(cè)量飛機(jī)俯仰和傾側(cè)姿態(tài)的飛行儀表。飛行姿態(tài)對(duì)于飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和保證飛行安全都有重要的意義，因此，陀螺地平儀或指引地平儀作為首要的飛行儀表，通常被安裝在儀表板中間最顯著的位置上。

陀螺外環(huán)軸平行于飛機(jī)縱軸安裝。飛機(jī)俯仰或傾側(cè)時(shí)，儀表殼體隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，而陀螺自轉(zhuǎn)軸仍然重現(xiàn)地垂線，通過指示機(jī)構(gòu)中飛機(jī)標(biāo)志相對(duì)地平線的位置，直觀而形象地顯示出飛機(jī)的姿態(tài)。為了防止俯仰角為90°時(shí)外環(huán)軸與自轉(zhuǎn)軸重合而使陀螺儀表失去正常工作條件，殲擊機(jī)地平儀中增設(shè)了隨動(dòng)環(huán)，將陀螺轉(zhuǎn)子和內(nèi)外環(huán)都安裝在隨動(dòng)環(huán)上，而隨動(dòng)環(huán)軸平行于飛機(jī)的縱軸安裝。飛機(jī)作任何姿態(tài)的機(jī)動(dòng)飛行，隨動(dòng)環(huán)都能保證自轉(zhuǎn)軸、內(nèi)環(huán)軸和外環(huán)軸三者正交，從而使俯仰角和傾側(cè)角的顯示范圍均可達(dá)到360°。南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院247-3陀螺儀南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

在一些小型和早期的直升機(jī)上會(huì)用到這類儀表，它用來代替轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀。257.3.2協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎儀南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院267-3陀螺儀7.3.3轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀和速率陀螺

速率陀螺是一種單自由度陀螺，它用于測(cè)量直升機(jī)圍繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)的速率，單位為度/分。

轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀由兩部分組成，轉(zhuǎn)彎指示部分由陀螺機(jī)構(gòu)控制，而側(cè)滑指示部分可以是重力操作指針，也可以是比較多見的曲形管球裝置1.轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院272．速率陀螺7-3陀螺儀南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院3．傾斜指示轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀的另一個(gè)指示是傾斜指示（或者叫側(cè)滑指示）。在某些儀器中利用鐘擺錘，某些使用曲形球管裝置。當(dāng)直升機(jī)水平直飛時(shí)，小球或鐘擺在重力作用下處在中間位置，在轉(zhuǎn)彎時(shí)小球或鐘擺的位置由重力和離心力的合力決定，小球或鐘擺的移動(dòng)都有阻尼力，以防止不必要的搖擺。如圖7—28所示，直升機(jī)處于水平直飛狀態(tài)，鐘擺在重力的作用下處在中心位置，指針讀數(shù)為零。直升機(jī)向左轉(zhuǎn)彎，側(cè)滑儀的外殼也隨直升機(jī)偏離垂直線，這使得鐘擺也企圖偏離外殼的中心線。由于轉(zhuǎn)彎的離心力同樣作用在鐘擺上，所以最終鐘擺仍停留在儀表的中心線上，這說明鐘擺的重力和離心力相平衡。287-3陀螺儀南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院297-4羅盤7.4.1地磁

由于地球的磁極與地理兩極位置并不相同，所以地球的磁力線并不與地理上的經(jīng)線平行。它們之間成一個(gè)角度，這個(gè)角度被稱為“磁差”，它對(duì)直升機(jī)的全球?qū)Ш椒浅Ｖ匾?/p>

直升機(jī)的羅盤基本上就是一個(gè)永久磁鐵，它通過某種方式懸掛起來，使得自己可以與地球的磁場(chǎng)方向一致，磁鐵的北極總是指向地球的磁北極。

由于磁傾角的存在，我們必須想辦法盡量減少它對(duì)直讀式羅盤的影響，尤其是當(dāng)直升機(jī)在高緯度的地區(qū)作業(yè)時(shí)。磁傾角接近90°，羅盤磁針將不能正確指示。為了克服磁傾角的影響，使羅盤只對(duì)地球磁場(chǎng)的水平分量做出反應(yīng)，其中一種辦法就是把羅盤的磁鐵做成垂擺式。南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院307-4羅盤7.4.2直升機(jī)磁場(chǎng)

直升機(jī)本身會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的大小也不穩(wěn)定，這對(duì)直升機(jī)羅盤的設(shè)計(jì)者來說是一個(gè)難題，這個(gè)磁場(chǎng)對(duì)羅盤的指示來說是一潛在的誤差源而無法避免。

直升機(jī)磁場(chǎng)磁特點(diǎn)（1）永久性（2）暫時(shí)性直升機(jī)上有大量的磁性材料，一些是硬鐵材料，具有永久磁鐵的特性；另一些是軟鐵材料，可以被感應(yīng)出磁性，但是當(dāng)感應(yīng)磁場(chǎng)移開后，它的磁性也消失。南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院317-4羅盤

直升機(jī)本身的磁場(chǎng)對(duì)羅盤的影響使得羅盤指針的指向略微地偏離磁北極；實(shí)際的磁北與羅盤所指示的北極之間的差別被稱為羅差。從磁北的指向順時(shí)針計(jì)算的羅差規(guī)定角為“正值+”或者稱為“向東”，從磁北的指向逆時(shí)針計(jì)算的羅差規(guī)定為“負(fù)值-”或者稱為“向西”。磁差是從真北到磁北的角度，羅差是從磁北到羅盤北極的角度。南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

直升機(jī)磁場(chǎng)的影響由直升機(jī)的磁性材料產(chǎn)生的磁場(chǎng)可以分解為3個(gè)部分327-4羅盤

如果這些分量吸引羅盤的指針向前、向右、向下，我們規(guī)定為“正”，如果這些分量吸引羅盤的指針向后、向左、向上，我們規(guī)定為“負(fù)”。盡管硬鐵材料產(chǎn)生的磁場(chǎng)比較恒定，但是經(jīng)過很長一段時(shí)間后它仍會(huì)發(fā)生改變，這樣，羅盤的羅差就改變了，羅盤就需要重新校驗(yàn)找到新的羅差；羅盤校驗(yàn)的周期在直升機(jī)的手冊(cè)中都有規(guī)定。南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院337-4羅盤直讀式羅盤和遠(yuǎn)讀式羅盤航空磁羅盤有2種基本的類型:①直讀式羅盤：優(yōu)點(diǎn)是簡單可靠，但因裝在磁干擾較大的駕駛艙內(nèi)，故羅差較大。②遠(yuǎn)讀式羅盤：把磁羅盤改成磁航向傳感器，安裝在駕駛艙外，而將檢測(cè)到的磁航向信息遠(yuǎn)距離傳送給航向指示器并加以顯示。它的優(yōu)點(diǎn)是可把磁傳感器安裝在機(jī)上磁干擾較小的位置，如翼尖、尾翼等處，以減小羅差。這兩種磁羅盤的共同缺點(diǎn)是：在飛機(jī)作非勻速飛行或轉(zhuǎn)彎、盤旋時(shí)，由于磁敏感元件偏離水平面而受到地磁垂直分量的作用，會(huì)產(chǎn)生較大的加速度誤差和轉(zhuǎn)彎誤差；飛機(jī)航向改變時(shí)由于液體對(duì)磁敏感元件的阻尼效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生顯著的滯后誤差；磁羅盤不適宜在磁性異常地區(qū)和高緯度地區(qū)使用。而陀螺磁羅盤卻成功地解決了這些問題。南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院347-5自動(dòng)飛行7.5.1自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)（AFCS）的組成和基本功能

一般AFCS包括自動(dòng)駕駛儀（AP)、飛行指引系統(tǒng)(F/D)、自動(dòng)配平系統(tǒng)。最新直升機(jī)還有飛行管理系統(tǒng)(FMS)，該系統(tǒng)輸出信號(hào)加到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)，完成直升機(jī)的制導(dǎo)。

自動(dòng)駕駛儀——主要通過自動(dòng)地控制直升機(jī)的飛行，減輕飛行員的工作負(fù)擔(dān)，它還可以在惡劣的氣象條件下完成直升機(jī)的自動(dòng)著陸?，F(xiàn)代直升機(jī)還裝備有飛行管理系統(tǒng)（FMS），它為直升機(jī)完成最佳飛行，進(jìn)行導(dǎo)航和飛行剖面的計(jì)算。FMS的輸出信號(hào)控制自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的工作，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)視。這樣就防止了直升機(jī)在不正常條件下的自動(dòng)飛行。南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院1.自動(dòng)駕駛儀功用

①自動(dòng)保持直升機(jī)沿3個(gè)軸的穩(wěn)定（姿態(tài)角的穩(wěn)定）；②接受飛行員的輸入指令，替飛行員操縱直升機(jī)以達(dá)到希望的俯仰角、航向角；③接受飛行員的設(shè)定，控制直升機(jī)按預(yù)定高度、預(yù)定航向飛行；④與飛行管理系統(tǒng)耦合，執(zhí)行飛行計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)按預(yù)定飛行軌跡的飛行；⑤與儀表著陸系統(tǒng)（ILS）耦合，實(shí)現(xiàn)直升機(jī)的自動(dòng)著陸（CATI、Ⅱ、Ⅲ等）。357-5自動(dòng)飛行7.5.2自動(dòng)駕駛儀（AP）南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2．自動(dòng)駕駛儀的基本原理任何自動(dòng)駕駛儀，盡管其傳感器、伺服系統(tǒng)有所不同，但其基本工作過程都是誤差敏感、誤差糾正和槳距隨動(dòng)的過程，即閉環(huán)自動(dòng)控制過程。因此，自動(dòng)駕駛儀屬于閉環(huán)工作系統(tǒng)，它包含兩個(gè)反饋回路，一個(gè)稱為內(nèi)回路，另一個(gè)稱為外回路367-5自動(dòng)飛行南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

自動(dòng)駕駛儀通常以兩種常見形式銜接，即飛行員操作方式和指令方式。當(dāng)自動(dòng)駕駛儀以飛行員操作方式銜接時(shí)，自動(dòng)駕駛儀的作用原理是：駕駛盤上飛行員的操作量作為輸入指令，被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再輸出信號(hào)至控制液壓作動(dòng)器，這時(shí)自動(dòng)駕駛儀僅起助力器的作用。當(dāng)自動(dòng)駕駛儀以指令方式銜接時(shí)，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)計(jì)算輸出指令，然后通過液壓作動(dòng)器控制直升機(jī)的相應(yīng)操縱，實(shí)現(xiàn)直升機(jī)的自動(dòng)控制。由于不同直升機(jī)上安裝的自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)各不相同，所以可能的工作方式有：高度保持、航向保持和速度保持。對(duì)于飛行指引系統(tǒng)來說，在直升機(jī)上的應(yīng)用并不普遍，因此，這里不做介紹。直升機(jī)的自動(dòng)配平系統(tǒng)，就是改變操縱系統(tǒng)的基準(zhǔn)點(diǎn)，使系統(tǒng)回到中立位置或在中立位置附近工作，從而使直升機(jī)保持某種穩(wěn)定飛行姿態(tài)。377-5自動(dòng)飛行南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.6通信系統(tǒng)

現(xiàn)代直升機(jī)通信系統(tǒng)主要用以實(shí)現(xiàn)直升機(jī)與地面之間、直升機(jī)與直升機(jī)之間的相互聯(lián)絡(luò)，還包括機(jī)內(nèi)通話、廣播、駕駛艙內(nèi)話音記錄等。該系統(tǒng)可以分為機(jī)內(nèi)通話系統(tǒng)、無線電通信系統(tǒng)和直升機(jī)事故調(diào)查設(shè)備三部分。387.6.1通信系統(tǒng)組成和功用南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.6通信系統(tǒng)VHF通信系統(tǒng)用于與地面臺(tái)或直升機(jī)之間實(shí)現(xiàn)短距離的話音與數(shù)據(jù)通信397.6.2甚高頻（VHF）通信系統(tǒng)南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.6通信系統(tǒng)HF通信系統(tǒng)用于長距離通信。它一般安裝在長途飛行的、需要遠(yuǎn)程通信的直升機(jī)上。在現(xiàn)代直升機(jī)上，衛(wèi)星通信（SATCOM）系統(tǒng)取代了HF系統(tǒng)，因?yàn)樗梢愿煽康赝瓿砷L距離的通信。直升機(jī)上通常有兩套獨(dú)立的HF通信系統(tǒng)，每套系統(tǒng)都有收發(fā)機(jī)和天線。收發(fā)機(jī)位于電子艙中，天線位于垂直安定面的前緣。天線耦合器用于對(duì)天線進(jìn)行調(diào)諧，以選擇HF頻率，它靠近天線安裝。407.6.3高頻（HF）通信系統(tǒng)南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.6通信系統(tǒng)

駕駛艙話音記錄器（CVR）是一個(gè)非常重要的設(shè)備。因?yàn)樵谥鄙龣C(jī)失事或發(fā)生意外事故之后，它可以用于對(duì)直升機(jī)當(dāng)時(shí)情況的評(píng)價(jià)，它連續(xù)地記錄駕駛艙中機(jī)組人員的通信聯(lián)絡(luò)話音?，F(xiàn)在使用的話音記錄器有兩種類型。模擬磁帶記錄器可記錄直升機(jī)飛行結(jié)束前30min的話音數(shù)據(jù)，先前記錄的信息被新記錄的信息自動(dòng)清除。數(shù)字式記錄器可以記憶120min的內(nèi)容。先前記錄的信息被新記錄的信息自動(dòng)覆蓋。417.6.4駕駛艙話音記錄系統(tǒng)南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院427.6通信系統(tǒng)

南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

在直升機(jī)發(fā)生意外著陸和落入水中之后，緊急定位發(fā)射機(jī)幫助搜尋營救人員查找直升機(jī)的下落。437.6.5緊急定位發(fā)射機(jī)（ELT）7.6通信系統(tǒng)

在直升機(jī)上有兩種類型的ELT。第一種類型是一種固定的發(fā)射機(jī)，它一般安裝于直升機(jī)后部；第二種類型是便攜式的發(fā)射機(jī)南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)

導(dǎo)航是指引導(dǎo)直升機(jī)從某地沿預(yù)定的航線安全、準(zhǔn)確地飛達(dá)目的地的過程。按照機(jī)載設(shè)備的功能分，直升機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、工作原理等與固定翼直升機(jī)基本一致，可分為無線電導(dǎo)航系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、交通管制與警告系統(tǒng)，最新型的直升機(jī)還可以選裝飛行管理系統(tǒng)。44南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)45南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)

1．自動(dòng)定向機(jī)（ADF）系統(tǒng)

ADF是一個(gè)近程無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。它從地面臺(tái)接收無線電信號(hào)，共頻率范圍：190kHz~1750kHz。ADF接收計(jì)算出直升機(jī)到地面臺(tái)的相對(duì)方位角（RB），即以直升機(jī)機(jī)頭方向?yàn)榛鶞?zhǔn)順時(shí)針轉(zhuǎn)到直升機(jī)與地面臺(tái)連線之間的夾角。該計(jì)算結(jié)果在無線電磁指示器（RMI）和導(dǎo)航顯示器（ND）上顯示。典型的ADF系統(tǒng)的接收機(jī)位于電子設(shè)備艙，天線位于機(jī)身頂部。接收機(jī)的調(diào)諧既可以由FMS自動(dòng)完成，也可以在ADF控制板十完成。ADF接收機(jī)輸出的相對(duì)方位角在導(dǎo)航顯示器（ND）上顯示。大多數(shù)直升機(jī)上還安裝有無線電磁指示器（RMI）。在ACP上選擇ADF系統(tǒng)，可以收聽地面臺(tái)的音頻識(shí)別信號(hào)。467.7.2無線電導(dǎo)航系統(tǒng)南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)47南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)2．甚高頻全向信標(biāo)（VOR）系統(tǒng)

VOR的含義是甚高頻全向信標(biāo)機(jī)，它利用地面臺(tái)發(fā)射的VHF頻段的全向和方向性信號(hào)進(jìn)行定向。其頻率范圍為108.00MHz—117.95MHz，其作用距離與直升機(jī)高度等有關(guān)，其最大作用距離為300—500km，因此，它屬于甚高頻近程無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。VOR系統(tǒng)接收來自地面發(fā)射臺(tái)的信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行譯碼處理輸出VOR方位角。VOR方位角（VORB）是以直升機(jī)所在位置的磁北方位為基準(zhǔn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)到直升機(jī)與VOR臺(tái)連線之間的夾角。48南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)49南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)VOR的工作原理與燈塔的工作相似。燈塔由閃亮和以一定速度旋轉(zhuǎn)的光束兩個(gè)可視信號(hào)組成。閃亮信號(hào)在每個(gè)方位都可以看到，而旋轉(zhuǎn)光束只有在照射到某個(gè)方位上時(shí)，該方位上的光強(qiáng)度才最強(qiáng)。假設(shè)在旋轉(zhuǎn)光束指向磁北時(shí)，閃亮信號(hào)閃爍，那么，將閃亮與旋轉(zhuǎn)光束直射到某點(diǎn)時(shí)所用的時(shí)間測(cè)量出來，就可以確定該點(diǎn)相對(duì)于燈塔的方位。

VOR地面臺(tái)也發(fā)射兩個(gè)信號(hào)。一個(gè)是基準(zhǔn)信號(hào)，它向所有方向發(fā)射，就像燈塔的閃亮信號(hào)一樣。第二個(gè)信號(hào)被稱為可變信號(hào)，它相當(dāng)于燈塔上發(fā)出的旋轉(zhuǎn)光束。50南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)3．儀表著陸系統(tǒng)（1LS）

ILS是一種引導(dǎo)直升機(jī)進(jìn)行著陸的設(shè)備，尤其是在氣象條件惡劣或能見度差的條件下，為飛行員提供著陸的引導(dǎo)信號(hào)，以保證直升機(jī)安全進(jìn)近和著陸。系統(tǒng)利用來自地面航向和下滑臺(tái)發(fā)射的信號(hào)為直升機(jī)對(duì)準(zhǔn)跑道提供橫向和垂向的位置偏差數(shù)據(jù)，其輸出在顯示器上顯示。為完成自動(dòng)著陸，該數(shù)據(jù)還輸出到飛行管理系統(tǒng)（FMS）和自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)（AF-CS）。另外，儀表著陸系統(tǒng)還包括指點(diǎn)信標(biāo)機(jī)。51南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)52南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)4．全球定位系統(tǒng)（GPS）

GPS是一種基于衛(wèi)星的、長距離的、全球性的導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS是一種全天候的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，它不受靜電云團(tuán)等氣象干擾，通過收、發(fā)無線電信號(hào)可為用戶提供精確的定位和時(shí)間基準(zhǔn)等。GPS不僅適用于直升機(jī)等航空航天飛行器，也適用于地面汽車、人群、海上船只等的定位和導(dǎo)航。使用GPS系統(tǒng)的直升機(jī)，可以引導(dǎo)直升機(jī)在起飛、巡航、進(jìn)近、著陸等各個(gè)階段沿預(yù)定的航線準(zhǔn)確地飛行。此外，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)還可以綜合用于通信、交通管制、氣象服務(wù)、地面勘測(cè)、搜救、授時(shí)等軍事、民用方面的應(yīng)用。53南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)

在地球上空10900nmiles的軌道上，有21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星。每個(gè)衛(wèi)星繞軌道一周需要12h。每顆衛(wèi)星向外發(fā)射包括傳輸時(shí)間在內(nèi)的信號(hào)。機(jī)載GPS組件比較信號(hào)的接收時(shí)間與發(fā)射時(shí)間，并計(jì)算出這一信號(hào)的傳輸時(shí)間。通過這一傳輸時(shí)間，就能確定直升機(jī)到衛(wèi)星的距離。因?yàn)闊o線電信號(hào)在空間傳播的速度是光速。當(dāng)機(jī)載GPS能收到至少4顆衛(wèi)星的信號(hào)時(shí)，它就能計(jì)算出直升機(jī)所在位置的緯度、經(jīng)度和高度。因?yàn)镚PS中存儲(chǔ)了所有衛(wèi)星的軌道位置數(shù)據(jù)，它也被稱為星歷。54南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)GPS提供兩種服務(wù)，一種精確定位服務(wù)，用PPS表示，它僅用于軍事方面；另一種是標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)，用SPS是表示，它用于民用航空。55南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)1.無線電高度表無線電高度表的作用是測(cè)量直升機(jī)到地面的垂直距離，這一距離稱為無線電高度。無線電高度表的測(cè)量范圍是0～2500n，所以，該系統(tǒng)主要用于直升機(jī)的起飛、近進(jìn)和著陸階段。因此，這一系統(tǒng)也被稱為低高度無線電高度表，用LRRA表示。在大型直升機(jī)上通常有兩套無線電高度表，每套無線電高度表都有一臺(tái)收發(fā)機(jī)和兩部天線，兩部天線安裝于機(jī)身底部，可以互換。其工作頻率范圍是4200MHz～4400MHz，發(fā)射功率大約為100W。它既可以在傳統(tǒng)的高度表指示器上顯示，也可以在主飛行顯示器（PFD）上顯示。無線電高度也送到氣象雷達(dá)系統(tǒng)（WXR）和自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)（AFS）。567.7.3雷達(dá)系統(tǒng)南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)

現(xiàn)代先進(jìn)直升機(jī)用PFD顯示無線電高度57南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)2．測(cè)距機(jī)測(cè)距機(jī)用DME表示，DME測(cè)距系統(tǒng)是通過機(jī)載詢問器與地面測(cè)距信標(biāo)臺(tái)的詢問、應(yīng)答通信來測(cè)量直升機(jī)到地面測(cè)距信標(biāo)臺(tái)之間的斜距，而不是直升機(jī)到地面臺(tái)的水平距離。該斜距可近似看作直升機(jī)到地面臺(tái)的水平距離，兩者的誤差與直升機(jī)到地面臺(tái)的距離及直升機(jī)的高度有關(guān)，當(dāng)直升機(jī)到地面臺(tái)的距離較遠(yuǎn)（如35nmiles以上）且在巡航高度上飛行或在進(jìn)近著陸過程中，所測(cè)得的斜距與水平距離的誤差通常為1％左右。直升機(jī)離地面臺(tái)越遠(yuǎn)，斜距與水平距離越接近。58南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)59南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)DME系統(tǒng)與VOR系統(tǒng)相結(jié)合（通常兩個(gè)系統(tǒng)的地面信標(biāo)都裝在一起）可為直升機(jī)提供P—g定位以及區(qū)域?qū)Ш揭龑?dǎo)；同時(shí)，也可以利用直升機(jī)到兩個(gè)或三個(gè)地面測(cè)距信標(biāo)所測(cè)得的距離，為直升機(jī)提供ρ-ρ或ρ-ρ-ρ定位等。此外，DME系統(tǒng)還可與其他系統(tǒng)，如VOR系統(tǒng)配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)直升機(jī)的進(jìn)近引導(dǎo)等。

DME系統(tǒng)通過向地面臺(tái)發(fā)射信號(hào)，測(cè)量直升機(jī)到地面臺(tái)的斜距，該發(fā)射信號(hào)被稱為詢陶信號(hào)。接收機(jī)通過測(cè)量回答信號(hào)與詢問信號(hào)之間的時(shí)間計(jì)算出距離。60南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)DME系統(tǒng)由一臺(tái)收發(fā)機(jī)和一部天線組成，收發(fā)機(jī)安裝于電子設(shè)備艙，它產(chǎn)生詢問信號(hào)，接收回答信號(hào)，并計(jì)算出斜距。DME天線安裝于機(jī)身底部，DME系統(tǒng)的天線與ATC系統(tǒng)的天線相同，因?yàn)檫@兩個(gè)系統(tǒng)工作于同一頻段。

DME計(jì)算出的斜距可以在RMI和導(dǎo)航顯示器（ND）上顯示。另外，在主飛行顯示器（PFD）上也有斜距顯示。如果DME系統(tǒng)沒有獲得回答信號(hào)，那么，用橫線取代數(shù)字顯示；在探測(cè)到DME系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，顯示器上出現(xiàn)琥珀色的DME警告框。61南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)62南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院3．氣象雷達(dá)系統(tǒng)機(jī)載氣象雷達(dá)系統(tǒng)（WXR）用于在飛行中實(shí)時(shí)地探測(cè)直升機(jī)前方航路上的危險(xiǎn)氣象區(qū)域，以選擇安全的航路，保障飛行的舒適和安全。機(jī)載氣象雷達(dá)系統(tǒng)可以探測(cè)直升機(jī)前方的降水、湍流情況，也可以探測(cè)直升機(jī)前下方的地形情況，還可以判斷出直升機(jī)下方是城市、森林、還是海洋。新型的氣象雷達(dá)系統(tǒng)還具有預(yù)測(cè)風(fēng)切變（PWS）功能，可以探測(cè)直升機(jī)前方風(fēng)切變情況，使直升杭在起飛、著陸階段更安全。氣象雷達(dá)用不同的顏色表示降水的密度和地形情況。637.7導(dǎo)航系統(tǒng)南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)

典型的氣象雷達(dá)系統(tǒng)由收發(fā)機(jī)、天線、波導(dǎo)管和控制板組成。系統(tǒng)的輸出信號(hào)在導(dǎo)航顯示器上顯示。收發(fā)機(jī)用來發(fā)射脈沖和接收回波并對(duì)回波進(jìn)行分析。氣象雷達(dá)系統(tǒng)是利用回波原理工作的，它向直升機(jī)前方180°的范圍內(nèi)發(fā)射脈沖，在這一區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)，如水滴等，將脈沖反射回來。氣象雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)回波進(jìn)行分析，并將其分析結(jié)果在ND上顯示，不同強(qiáng)度的信號(hào)用不同的顏色顯示。現(xiàn)代氣象雷達(dá)發(fā)射的脈沖功率為100W。64南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)

現(xiàn)代機(jī)載氣象雷達(dá)有3種工作方式（1）“氣象”（WX）方式。是機(jī)載氣象雷達(dá)的基本工作方式。此方式的功用是在飛行中連續(xù)地向飛行員提供直升機(jī)前方航路及其兩側(cè)扇形區(qū)域中的氣象狀況及其他障礙物的平面顯示圖像。（2）“湍流”（TURB）方式。是現(xiàn)代氣象雷達(dá)的典型工作方式。氣象雷達(dá)工作于湍流方式時(shí)，雷達(dá)能檢測(cè)出危險(xiǎn)的湍流區(qū)域，將其顯示為明顯的品紅色圖像，使飛行員易于識(shí)別。在有的雷達(dá)中，湍流區(qū)域被顯示為白色的圖像。（3）“地圖”（MAP）方式。用于觀察直升機(jī)前下方的地表特征圖形。氣象雷達(dá)工作于地圖方式時(shí)，呈現(xiàn)在熒光屏上的是直升機(jī)前下方地面的地表特征，諸如山峰、河流、湖泊、海岸線、大城市等的地形輪廓圖像。為此，應(yīng)使雷達(dá)天線波束照射直升機(jī)前下方的廣大地區(qū)。在現(xiàn)代氣象雷達(dá)中，這是通過將天線下俯一定角度來實(shí)現(xiàn)的。此時(shí)天線所形成的波束仍為錐形窄波束，與雷達(dá)工作在氣象方式時(shí)的波束形狀相同。65南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)

氣象雷達(dá)均設(shè)置有“測(cè)試”（TEST）方式，以判斷雷達(dá)的性能狀態(tài)。在測(cè)試方式，有的雷達(dá)發(fā)射機(jī)部分仍像正常工作時(shí)一樣產(chǎn)生射頻脈沖信號(hào)，但所產(chǎn)生的射頻能量被引導(dǎo)到等效負(fù)載上去耗散掉，天線并不向外輻射能量。因此，當(dāng)直升機(jī)停放在地面時(shí)，可以不受各種條件的限制而方便地檢查雷達(dá)的性能狀況；有的雷達(dá)則使發(fā)射機(jī)工作約1s，以檢查收發(fā)組件的工作狀況。66南通職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院7.7導(dǎo)航系統(tǒng)