機(jī)載電子設(shè)備-概論.ppt

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1、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

2、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)，

3、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

4、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=radiodetec

5、tingandranging（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)視雷達(dá)22空中監(jiān)視雷達(dá)的收發(fā)設(shè)備23機(jī)載探測雷達(dá)（位于機(jī)身下方）24機(jī)載電子設(shè)備發(fā)展回顧（6）同期，陰極射線管顯示器出現(xiàn)在駕駛艙，由于新的導(dǎo)航和目標(biāo)探測設(shè)備產(chǎn)生大量信息（使儀表板上的儀表指示不斷膨脹以致無法容納，駕駛員負(fù)擔(dān)過重），這些信息需要盡可能詳細(xì)地提取出來并以方便的方式呈現(xiàn)給機(jī)組人員。25機(jī)載電子設(shè)備發(fā)展回顧（7）1950年，美國

6、研制出第一部慣性導(dǎo)航系統(tǒng)：一種將陀螺儀和靈敏的加速度計(jì)結(jié)合在一起的新的導(dǎo)航方法。由此，開創(chuàng)了自主式導(dǎo)航系統(tǒng)的時代。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）是一種不依賴于任何外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng)，具有很好的隱蔽性。26平臺慣導(dǎo)系統(tǒng)的組件加速度計(jì)陀螺基座俯仰環(huán)軸橫滾環(huán)軸方位環(huán)軸27機(jī)載電子設(shè)備發(fā)展回顧（8）與慣性導(dǎo)航幾乎同時發(fā)展起來的另一種自主導(dǎo)航設(shè)備（不依賴地面助航設(shè)備而獨(dú)立工作）是多普勒導(dǎo)航系統(tǒng)。這是一種通過測量地速及偏航角實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的系統(tǒng)。飛機(jī)通過具有三維穩(wěn)定控制作用的天線向下發(fā)射幾條狹窄的電磁能量波束，以照射地面上幾個很小的面積，并由此收到從地面反射的部分發(fā)

7、射能量并加以處理以確定多普勒頻移。28多普勒導(dǎo)航原理29機(jī)載電子設(shè)備發(fā)展回顧（9）1970年代，美國開始建立基于衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)，于1973年啟動GPS（全球定位系統(tǒng)）計(jì)劃，于1993年建成GPS系統(tǒng)。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是將導(dǎo)航臺設(shè)置在人造地球衛(wèi)星上的導(dǎo)航系統(tǒng)。由于衛(wèi)星離地高度很高，其輻射的無線電波覆蓋區(qū)域大，只要一定數(shù)量的導(dǎo)航衛(wèi)星，即可為全球提供不受天氣/時間變化影響的導(dǎo)航服務(wù)。30GPSBlockII衛(wèi)星31GPS衛(wèi)星星座（示意圖）32機(jī)載電子設(shè)備發(fā)展回顧（10）GPS基于無源偽距測距原理，利用4顆衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)距離（偽距）測量，即確定用戶位置。33GPS導(dǎo)航基本原理測量