本書主要介紹現(xiàn)代民航運(yùn)輸飛機(jī)電子儀表的功用、原理、組成及使用方法等內(nèi)容。全書共分6章,分為機(jī)載發(fā)動(dòng)機(jī)儀表、大氣數(shù)據(jù)儀表、陀螺和姿態(tài)系統(tǒng)儀表、航向系統(tǒng)儀表四個(gè)模塊,涵蓋了目前廣泛使用的機(jī)載儀表的詳細(xì)內(nèi)容。本書力求內(nèi)容精練、概念清晰,每章均精選了一定量的習(xí)題,涵蓋核心教學(xué)內(nèi)容,難易適中,便于學(xué)生自學(xué)和教師施教。
本書可作為高等院校民航工程專業(yè)研究生及高年級(jí)本科生選修課的專業(yè)基礎(chǔ)教材,也可供其他工科專業(yè)選用及社會(huì)讀者閱讀。
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王世錦編著的《飛機(jī)儀表》是根據(jù)中國民航《CCAR-61部》和《CCAR-141部》為高等院校民航工程專業(yè)(包括民航空管、飛行、電子、機(jī)電等專業(yè))研究生、高年級(jí)本科生及行業(yè)從業(yè)人員編寫的一本專業(yè)基礎(chǔ)教材和參考用書。在編寫過程中,編者認(rèn)真汲取了國內(nèi)外出版的各種相關(guān)教材經(jīng)驗(yàn),廣泛涉獵了飛機(jī)儀表的相關(guān)文獻(xiàn),充分結(jié)合多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),旨在使讀者通過對(duì)本書的學(xué)習(xí),掌握現(xiàn)代民航運(yùn)輸機(jī)電子儀表的基本理論和配置、使用方法、特點(diǎn)及注意事項(xiàng),了解航空電子設(shè)備的發(fā)展動(dòng)態(tài),為從事航空技術(shù)工作打下良好的理論基礎(chǔ)。
目錄
叢書序
前言
第1章 概論 1
1.1 航空儀表的發(fā)展過程 1
1.2 航空儀表的分類 2
1.2.1 按照發(fā)展階段分類 2
1.2.2 按照功用分類 5
1.2.3 按照工作原理分類 6
1.3 航空儀表的布局 7
1.4 航空儀表的工作特性及其誤差 15
1.4.1 穩(wěn)定性 15
1.4.2 工作狀態(tài) 15
1.4.3 工作特性 16
1.4.4 工作精度 16
1.4.5 誤差的分類 18
思考題 19
第2章 傳感器原理 20
2.1 彈性敏感元件 20
2.1.1 基本概念 20
2.1.2 彈性敏感元件測量原理 21
2.2 干簧管傳感器 24
2.3 電阻式傳感器 24
2.3.1 電位器 24
2.3.2 熱電阻式傳感器 25
2.3.3 液體擺 27
2.4 電感式傳感器 27
2.4.1 變磁阻式電感傳感器 28
2.4.2 差動(dòng)變壓器式電感傳感器 29
2.5 電容式傳感器 30
2.5.1 極距變化型電容傳感器 31
2.5.2 面積變化型電容傳感器 31
2.5.3 介質(zhì)變化型電容傳感器 32
2.6 熱電式傳感器 32
2.7 壓電式傳感器 34
2.8 同位器及隨動(dòng)系統(tǒng) 36
2.8.1 電位器式同位器 36
2.8.2 雙電位器隨動(dòng)系統(tǒng) 38
2.8.3 變壓器式同位器 39
2.8.4 力矩式同位器 42
2.8.5 微動(dòng)同位器 44
思考題 45
第3章 發(fā)動(dòng)機(jī)儀表 46
3.1 測量壓力的儀表 46
3.1.1 壓力的測量 46
3.1.2 進(jìn)氣壓力表 47
3.1.3 電動(dòng)壓力表 48
3.2 測量推力的儀表 51
3.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)壓力比與推力的關(guān)系 52
3.2.2 壓力比表工作原理 52
3.3 測量溫度的儀表 53
3.3.1 高速氣流的傘受阻溫度和動(dòng)力溫度 53
3.3.2 熱電偶式溫度表 54
3.3.3 電阻式溫度表 56
3.4 測量轉(zhuǎn)速的儀表 58
3.4.1 磁轉(zhuǎn)速表 59
3.4.2 磁電式轄速表 61
3.5 測量油量的儀表 62
3.5.1 浮子式油量表 62
3.5.2 電容式油量表 64
3.6 測量振動(dòng)的儀表 69
3.6.1 振動(dòng)指示參數(shù) 70
3.6.2 測振原理 71
3.6.3 振動(dòng)的指示 72
3.7 測量流量的儀表 73
3.7.1 葉輪式流量表 73
3.7.2 角動(dòng)量式流量表 75
3.8 發(fā)動(dòng)機(jī)指示與機(jī)組告警系統(tǒng) 76
3.8.1 EICAS的主要優(yōu)勢 76
3.8.2 EICAS 700系統(tǒng)的工作原理 78
思考題 86
第4章 大氣數(shù)據(jù)儀表 87
4. 1大氣特性 87
4. 1.1 大氣層 87
1.1.2 大氣的密度、溫度和壓力 88
4.1.3 國際標(biāo)準(zhǔn)大氣 89
1.1.1 1大氣其他特性 90
4.2 氣壓高度表 91
4.2.1 飛行高度 92
4.2.2 氣壓高度表的工作原理 93
1.2.3 氣壓高度表的結(jié)構(gòu) 95
4.2.4 氣壓高度表的使用 97
4.2.5 氣壓高度表的誤差 99
4.3 升降速度表 103
4.3.1 升降速度表的工作原理 103
4.3.2 升降速度表的結(jié)構(gòu) 104
4.3.3 升降速度表的誤差 106
4.3.4 升降速度表的使用 107
4.4 空速表 108
4.4.1 概述 108
1.4.2 真空速表的工作原理 110
4.4.3 測量指示空速的原理 112
1.4.1 1室速表的結(jié)構(gòu) 114
4.4.5 空速表的誤差 115
1.4.6 空速表的使用 116
4.5 馬赫數(shù)表 117
4.5.1 馬赫數(shù)與動(dòng)壓、靜壓的關(guān)系 118
4.5.2 馬赫數(shù)表的原理 118
4.6 全/靜壓系統(tǒng) 120
4.6.1 全/靜壓系統(tǒng)簡介 120
4.6.2 全/靜壓系統(tǒng)的組成 121
4.6.3 全/靜壓管的使用 124
4.7 大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng) 127
1.7.1 大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)傳感器元件 128
4.7.2 大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)的組成與分類 129
4.7.3 大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用特點(diǎn) 134
思考題 134
第5章 陀螺和姿態(tài)系統(tǒng)儀表 136
5.1 陀螺原理 136
5.1.1 陀螺和陀螺儀 136
5.1.2 三自由度陀螺的特性 138
5.1.3 二自由度陀螺的特性 143
5.1.4 激光陀螺 145
5.2 轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀 147
5.2.1 轉(zhuǎn)彎儀 147
5.2.2 側(cè)滑儀 152
5.2.3 轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀的使用特點(diǎn) 153
5.3 航空地平儀 154
5.3.1 地平儀的基本原理 155
5.3.2 地平儀的安裝及測量方法 156
5.3.3 地平儀的組成 157
5.3.4 地平儀的修正原理 158
5.3.5 地平儀的指示 162
5.3.6 地平儀的使用 164
5.4 姿態(tài)指引儀 165
5.4.1 垂直陀螺儀 165
5.4.2 姿態(tài)指引指示器 168
思考題 172
第6章 航向系統(tǒng)儀表 173
6.1 地磁和航向 173
6.1.1 地磁 173
6.1.2 航向 174
6.2 磁羅盤 176
6.2.1 磁羅盤的基本原理 176
6.2.2 磁羅盤的基本結(jié)構(gòu) 177
6.2.3 磁羅盤的飛行誤差 179
6.2.4 磁羅盤的使用特點(diǎn) 183
6.3 陀螺羅盤 184
6.3.1 陀螺羅盤的基本結(jié)構(gòu) 184
6.3.2 陀螺羅盤的工作原理 184
6.3.3 直讀陀螺羅盤 187
6.3.4 陀螺羅盤的誤差 188
6.3.5 陀螺羅盤的使用特點(diǎn) 189
6.4 陀螺磁羅盤 189
6.4.1 陀螺磁羅盤的工作原理 189
6.4.2 陀螺磁羅盤的使用 192
6.5 羅盤系統(tǒng) 193
6.5.1 羅盤系統(tǒng)的功用 194
6.5.2 羅盤系統(tǒng)的工作原理 194
6.5.3 羅盤系統(tǒng)指示器 196
思考題 197
參考文獻(xiàn) 199
縮略詞表 201
第1章 概 論
航空儀表是飛機(jī)上全部儀表的總稱。它的種類較多,分別用來測量(或計(jì)算)飛機(jī)在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的各種飛行參數(shù),以及飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和其他一些設(shè)備的工作狀態(tài)參數(shù)。隨著航空事業(yè)的飛速發(fā)展,飛機(jī)的飛行速度、飛行高度和氣象標(biāo)準(zhǔn)的提高,使飛機(jī)自動(dòng)化程度越來越高。現(xiàn)在的航空儀表除為飛行員提供駕駛飛機(jī)用的目視顯示數(shù)據(jù)外,還要為各種導(dǎo)航系統(tǒng)、自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)和飛行數(shù)據(jù)記錄器等機(jī)載設(shè)備提供各種輸入數(shù)據(jù)。
1.1 航空儀表的發(fā)展過程
航空儀表的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)和飛機(jī)的發(fā)展密切相關(guān)。早期飛機(jī)上沒有專門設(shè)計(jì)的儀表。萊特兄弟首次飛行時(shí),飛機(jī)上只有一塊秒表、一個(gè)風(fēng)速計(jì)和一個(gè)轉(zhuǎn)速表。早期裝在飛機(jī)上的還有其他一些地面用的簡陋儀表,如指示高度用的真空膜盒式氣壓計(jì)、指示航向用的磁羅盤、指示飛機(jī)姿態(tài)用的氣泡式水平儀。1909年,法國飛行員L.布萊里奧第一次駕機(jī)飛越英吉利海峽時(shí),機(jī)上仍沒有任何專門的飛機(jī)儀表。那時(shí)人們主要靠肉眼觀察,在能見度許可的情況下飛行。第一次世界大戰(zhàn)期間,飛機(jī)儀表有了較大的發(fā)展。1916年,英國皇家空軍的S.E.5型飛機(jī)的儀表板上已裝有3種較為可靠的飛行儀表及4種發(fā)動(dòng)機(jī)儀表。1927年,美國飛行員C.A.林白駕機(jī)飛越大西洋,除上述主要儀表外,他的飛機(jī)還裝備了羅盤、傾側(cè)和俯仰角指示器、轉(zhuǎn)彎傾斜儀和時(shí)鐘。1929年9月,美國飛機(jī)駕駛員J.H.杜立特憑借儀表和無線電導(dǎo)航設(shè)備安全完成首次盲目飛行,即儀表飛行,開創(chuàng)了儀表發(fā)展的新階段。從20世紀(jì)30年代開始,一些國家相繼規(guī)定飛機(jī)上必須配備能完成盲目飛行的一定數(shù)量的基本儀表,其中包括空速表、高度表、陀螺地平儀、航向陀螺儀、升降速度表和轉(zhuǎn)彎傾斜儀。隨著大型、多發(fā)動(dòng)機(jī)、高速飛機(jī)的機(jī)載系統(tǒng)逐漸增多,儀表需求量也日益增長。30~50年代,飛機(jī)儀表有了很大的發(fā)展,出現(xiàn)了遠(yuǎn)讀儀表、伺服儀表等新式儀表。這一時(shí)期最重大的進(jìn)展是出現(xiàn)了各種機(jī)電型綜合儀表,最有代表性的是指引地平儀、航道羅盤、大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)。60~70年代,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,尤其包括微處理機(jī)在內(nèi)的微電子技術(shù)的發(fā)展、彩色陰極射線管和其他新型電光元件(液晶顯示器、發(fā)光二極管等)的相繼問世,為儀表數(shù)字化、小型化、綜合化和智能化提供了條件。數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)、捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等帶微型計(jì)算機(jī)的數(shù)字測量系統(tǒng)和以平視顯示器為代表的電子綜合顯示儀的出現(xiàn),標(biāo)志著
2第1章