大气数据课件：大气数据.ppt

1、机电学院电子工程系Electronic engineering department大气数据系统孙淑光电子工程系2022-1-24机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导2大气数据系统q 概论q 飞行高度及高度变化率的测量q 飞行速度q 全静压系统q 大气数据计算机系统q 大气数据计算机的基本计算方法q 大气数据计算机系统输出及显示仪表机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导3大气数据系统q 发展历史 50年代前，分立式仪表 50年代后，机

2、载设备相继增多 模拟式中央大气数据计算机 各种模拟器件,伺服系统 70年代,混合式大气数据计算机 80年代,数字式的 大气数据计算机的出现，为飞机提供更多的大气数据参数机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导4地球大气层q 对流层（变温层）、平流层（同温层）、中间层、电离层（热层）、散逸层q 对流层：距地球中纬度11km，赤道17km，两极8km包含了大气质量的3/4q 平流层：对流层顶部到离地约30km，温度几乎不变，包含了大气质量的约1/4q 中间层30km到80100km为止，大量的臭氧q 电离层：中间层到离地

3、500km，空气稀薄，听不到声音q 散逸层：离地5001600km之间，也称为外层大气机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导5大气紊流q 大气紊流（湍流）： 空气紊乱流动的现象，旋涡和不规则的波动，使得大气中的风向、风速呈随机变化。q 风切变： 空间任意两点之间风矢量的变化q 微下冲气流： 较强的下降气流，飞机在起飞、着陆过程中遇到超过自己爬升或下降速率的下降气流，对飞行的危害最大。机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导6大气数据有关的

4、参数q 与大气数据有关的参数 静压：飞机周围自由空气的压力 动压：气流的定向运动具有动能，当气流到达驻点时，动能变为压力能和热能。单位面积上升高的压力称为动压 pd=1/22 为标准大气H高度上的空气密度 冲压：定义与动压相同。区别是：动压是不可压缩的流体的理想定义，而冲压是考虑了空气的可压缩性机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导7与大气数据有关的参数 全压：动压和静压之和，即气流到达驻点时，单位面积上的总压力 总温：气流到达驻点时获得的气温叫总温 静温：飞机周围自由空气所具有的温度 攻角：飞机的质量中心运动轨迹

5、与飞机纵轴之间的夹角（飞机竖轴和纵轴所在平面内测量的角度） 侧滑角：飞机的质量中心运动轨迹与飞机纵轴之间的夹角（飞机横轴和纵轴所在平面内测量的角度）机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导8标准大气（一）q 国际标准大气的规定 空气为干燥清洁的理想气体，并遵循理想气体方程所确立的关系 国际标准大气以平均海平面作为零高度 气压为1个标准大气压，气温15，密度为0.125kg.s2/m4q 为便于探讨大气中的压力分布，国际标准大气引用了重力势高度的概念。 重力势表示地球大气层内某一给定点上空气微粒的势能。重力势高度以平均

6、海平面作为重力势高度和几何高度的共同基准。重力势高度又称为标准气压高度。RTMTRP*机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导9标准大气（二）q 当空气微粒沿地球法线移动，单位质量所做的功为：d=ghdz= ghdh q 重力势高度：H= /gnq 重力加速度随地理纬度的变化：q 重力势高度与几何高度的关系H=rh/(r+h)0hhg dh 29.80616 1 0.0026373cos20.0000059cos 2g机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月2

7、4日大气数据与惯导10标准大气（三） 国际标准大气规定的高度分层、大气温度及气温垂直梯度的关系bbhHHTTdpdFgdhdFdhhhnHbbdpdFg dhdFpRTggdpdhdHRTRTTTTHH 机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导11标准大气（三） 国际标准大气条件下，气压与高度的关系为bbbnbhbgRbhbTHHTRgPPHPPTHnlnlnln 10/或时bbnbhhbnbbHHRTgPPPPgRTHHlnln ln0或时机电学院电子工程系Electronic engineering depart

8、ment2022年1月24日大气数据与惯导12大气参数的测量单位q 压力单位 帕斯卡Pa：每平方米的面积上作用有1牛顿的力,1Pa=1N/m2 标准大气atm：1atm=101325Pa 工程大气压at：1at=1Kgf/cm2=9.80665104Pa 巴bar：1bar=106dyn/cm2= 105 Pa 毫米液柱：以液柱高度来表示压力的大小1mmHg=1Torr=1/760atm=133.322Pa1mmH2O=9.80665Pa 磅/英寸2PSi：1PSi=1bf/in2=6.89476103Paq 温标 摄氏温标、华氏温标、热力学温标、国际实用温标15.273 3259tTtF机电

9、学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导13测试系统的静态动态特性及误差q 输入/输出特性曲线（难以用精确的解析式表示）q 串联测试系统用图解法求测试系统的输入输出关系。XXY1Y1Y1Y2Y2Y2YY机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导14用图解法求测量环节的特性曲线串联测试系统静态特性曲线 两个测试系统静态特性曲线 机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导15

10、测量系统特性描述参数（一）系统的静态误差q 绝对误差 被测参数的给出值与相应的真值之差。q 相对误差 标称相对误差 实际相对误差 额定相对误差 最大额定相对误差q 基本误差、附加误差和工作误差 基本误差 与标准设备进行对比和校准的差值 附加误差 使用条件偏离标准条件 工作误差 工作环境因素变化情况下的误差极限值机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导16系统的静态误差（二）q 系统误差、随机误差和过失误差 原理误差 构造误差 系统误差(误差恒定不变或按一定规律变化） 环境误差 人员误差 随机误差 多次测量所得各次的误

11、差 过失误差 测量者读数、记录、计算所造成的误差q 精密度、准确度和精度 误差的反义词q 测量范围、量程 测量上限、下限q 灵敏度 输出量微小变化与输入量微小变化之比机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导17测量系统特性描述参数（三）q 分辨率 输出量的每个阶梯所代表的输入量的大小q 迟滞 同一工作条件下，同一参数的测量值正反行程不同q 重复性 同一方向多次改变参数时，对同一被测参数所得的输出值之间的接近和重复程度。系统的动态误差在动态测量时输入参数与输出参数之间随时间而变化的函数关系。机电学院电子工程系Elect

12、ronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导18飞行高度及高度变化率的测量机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导19高度定义q 定义飞机的重心在空中距离某一测高基准面的垂直距离。 绝对高度：基准面为实际海平面 相对高度：基准面为某一参考平面 真实高度：基准面为飞机正下方的地面目标之最高点在内的并与地平面平行的平面 标准气压高度：基准面为标准海平面标准气压高度是国际上通用的高度，主要防止同一空域或同一航线上的飞机在同一气压面上飞行，发生两机相撞的可能。机电学院电子工程系E

13、lectronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导20高度测量方法q 利用大气的物理特性测高 通过测量大气压力（静压）间接测高 通过测量大气密度来测量飞行高度q 利用无线电 波的反射特性测量飞行高度（测真实高度）q 通过测量飞机的垂直加速度，再二次积分得飞行高度lcch221机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导21气压式高度表q 利用测量绝对压力的弹性敏感元件来测量大气静压，根据高度与大气静压的关系，利用转换机构输出标准气压高度（相对于标准海平面的重力势高度）真空膜

14、盒、膜盒串、波纹管q 气压式高度表的误差 推导标准气压高度公式时，对标准大气作了一些假设，而实际大气并不完全符合这些假设 推导标准气压高度公式时，假设了标准大气和标准海平面，但实际海平面大气参数与标准海平面大气参数不同 构造误差 压力敏感元件的温度误差 摩擦误差机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导22气压式高度表的误差q 原理误差（气压方法误差、气温方法误差、温度梯度误差）：1000001/010011000 ,0,0.0065/1nbbR gHHHHHdpdTdpTm HTTC mTpHp 机电学院电子工程系E

15、lectronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导23气压方法误差q 由于实际海平面大气压力与标准大气压力不同相对误差为：00000HpndpRTHHdppgp0000100pHnnHdpdpTRRTHHg HpgHp机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导24气温方法误差q 实际海平面温度与标准海平面温度不同相对误差为：00000TdTHHdTHTT000THTHT机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日

16、大气数据与惯导25温度梯度误差q 实际温度梯度与标准温度梯度不同相对误差为：10101111101lnTHTHdHHdHT 10111011011ln1lnHHHnHR THpdTTdHg HpHT 机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导26构造误差q 温度误差用静压表示温度误差：用高度表示该误差：q 摩擦误差HHEtpptHtHdHHpdp 0112HtHEtEEttnndpHptdHRTRHtH tHHgg 机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日

17、大气数据与惯导27气压高度的测量系统q 高度与大气压力关系为非线性q 为使气压高度系统能用来测量飞机所在处相对于某一参考基准面的相对高度，系统中必须设有气压修正机构，并保证修正量与测高系统输出量之间成线性关系q 选用弹性模数温度系数小的恒弹性合金或熔凝石英机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导28机械式气压高度表机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导29气压式高度表的使用q 标准气压高度的测量q 绝对高度的测量q 相对高度的测量机电学院

18、电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导30高度传感器用凸轮完成高度解算，凸轮型面决定的从动轴转角与主动轴转角间的函数关系=f(),保证该传感器输出角与高度（H）间是线性关系，=KH 。机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导31高度偏差信号测量原理测量高度偏差的方案（a）（b）机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导32高度变化率的测量q 飞机平飞，表壳内外气压相等，膜

19、盒不膨胀不收缩，指针指零q 飞机上升，膜盒内气压大于膜盒外气压，膜盒收缩，指针上指q 飞机下降，膜盒内气压小于膜盒外气压，膜盒膨胀，指针下指机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导33压力差与升降速度的关系(1)q 研究毛细管两端压力差与升降速度的关系 空气在管内流动,流速不同.设内摩檫力(F),接触面积(A),动力黏度(),速度梯度(dv/dr)成正比q 取半径为r,长度为L的空气柱,当空气等速流动时,内摩檫力等于压力差drdrLdrdAF2drdrLFpr22rdrLpd2机电学院电子工程系Electronic

20、engineering department2022年1月24日大气数据与惯导34压力差与升降速度的关系(2)q 积分后 ,考虑管壁处气流速度为0,半径为R, 可得速度值,可见流速与半径成抛物线分布.q 空气流量为q 考虑空气平均速度124CrLp214RLpCpLDpLRrdrrRLprdrdAdQR1288 24 244022pLDRQ12842)(均容量pLDQ1284)(质量机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导35压力差与升降速度的关系(3)q 假定p内 pH分别为内外压力,r内 r H分别为内外密度,T

21、内 T H分别为内外温度,飞机等速上升,dt时间内流出的空气体积与重量的关系为q 由于膜盒容积不变,空气重量减少是由于密度减少造成的.q 流出的空气重量与膜盒内减少的重量二者相等,且管均rdVdG内内内drVrVddG管均管均管均管均RTpRTprH管均内内RTdVpRTVdpH机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导36压力差与升降速度的关系(4)q 由此得出q 由于HHHHrpdpLDrdpLpDDdHLpDDdtAdV升降升降升降均12832432442222HHHHdppRTTKdppTTTLVRDdp 升降

22、管均升降管均内内1284dVTTVpdpH管均内内机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导37压力差与升降速度的关系(5)q 由于q 代入 得q 积分并考虑pH=pH0 p=0pddpdpH内pRTTKpddpHH升降管均1内dpCppRTTKRTTKHHH升降管均升降管均1ln1机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导38压力差与升降速度的关系(6)q 得q 由于HHHppRTTKHeRTTKp011升降管均升降管均RgHHRgHHHnn

23、tTpTHpp升降0000111112840041128RngHHHtTpTTTVLRDHeTTTRDVLp升降升降管均内升降内管均机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导39压力差与升降速度的关系(7)q 考虑压力差是升降速度和时间的函数,指数的第二项随时间增长而很快减少,可忽略不计.q 飞机等速下降时,数值相同,符号相反.升降内管均HTTTRDVLp4128机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导40升降速度表的误差q 温度误差(温度升

24、高,空气动力黏度升高,与毛细管的平均温度近似成正比)q 延迟误差2,1管均内指升降升降TTTH升降内管均HTTTRDVLKp24128机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导41飞行速度q 定义当飞机在所选坐标系内运动时，沿其重心运动轨迹切线方向的速度称为飞行速度。q 速度的种类 飞机相对于地球运动的速度 升降速度：飞机重心沿地垂线方向运动的速度分量 地速：飞机重心沿地平面运动的速度分量 飞机相对空气运动的速度 侧滑速度：飞机在垂直截面内横轴相对于气流的运动速度 空速：飞机在纵轴对称面内相对于气流的运动速度W(地速）

25、=Vt（真空速）+V（风速）机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导42地速的测量q 地速：飞机相对于地面的速度q 风速：空气相对于地面的运动速度q 空速：飞机相对于气流的速度q 地速的测量：线加速度积分法和多卜勒效应法机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导43空速的测量q 飞机相对于气流的速度即为气流相对于飞机的速度q 不考虑空气的压缩性（密度、温度不变）时， q 考虑空气的压缩性（密度、温度不变）时，上式不正确。q 空气流速等于或大于

26、音速时会产生激波，状态参数发生很大变化。221Vpd机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导44空气流速小于音速时空速测量的理论基础（一）q 空气流速小于音速时假设空气在绝热的流管中流动，并假设空气在流动时，在空间任何一点所具有的状态参数不随时间而改变。在流管上取垂直流管中心线的切面，其能量为 动能 势能 压力能 重力能 内能tVQEv211121tQPtVFPtVFPEp111111111111111ZgtQEg机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日

27、大气数据与惯导45空气流速小于音速时空速测量的理论基础（二）111111111111111vvTpvC PCPPEUQ tQ tQ tAARCCK 内能：1kg空气的热量为：流过的空气的热量为：由于（其中：A热功当量；cp定压热容；cv定容热容）11 (J/kg)vUc T1111 (J)vc pUQtRpvARcc机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导46空气流速小于音速时空速测量的理论基础（三）q 通过切面的能量为：q 在时间间隔内流出切面的空气带走的能量为q 根据能量守恒：可得：111111112111112

28、PtQKtgZQtQPtVQE222222222222112PtQKtgZQtQPtVQE 2211221212221122 (212111 (22VPVPKKgZgZKKPVPV考虑空气压缩性）不考虑空气压缩性,温度、密度不变）机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导47空气流速小于音速时空速测量的理论基础（四）若切面1处空气未受扰动，其压力和密度即为该处静压和空气密度，它与物体相对速度为V，设法使空气流在切面2处全阻滞，所有动能全部转化为压力能和内能。（压力为全压）使用全静压管收集全静压，使切面1处气流不被扰动，

29、2处气流流速为零。211121 (2111 2ttsstPVPkkkkPVP考虑空气压缩性）（不考虑空气压缩性）机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导48空气流速小于音速时空速测量的理论基础（五）绝热过程中，压力与密度的关系为：由此可得：kststPP1122111kkssstPVkkPP机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导49空气流速小于音速时空速测量的理论基础（六）可压缩空气流的冲压为：空速的表达式为：1211112kksssst

30、cPVkkPPPQ11121kkscssPQPkkV机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导50空气流速小于音速时空速测量的理论基础（七）考虑音速的表达形式：冲压可表示并化解为：K为空气的绝热指数K=1.4ssskPkRTa/2122462422242211122112848121242411212424112kkcssssskVQPakkk Vk VVPaaakPVk VVaaaVk VVaaV24241111440440aaVVMMaa机电学院电子工程系Electronic engineering departm

31、ent2022年1月24日大气数据与惯导51空气流速小于音速时空速测量的理论基础（八）若切面1处空气未受扰动，其压力和密度即为该处静压和空气密度，它与物体之间的相对速度为V速）不考虑空气压缩性的空得）考虑空气压缩性的空速( 22 21( 12 111211221221121scsstcssstscKKscssqPPVqPVPPQPQPKKVPKKPKKV机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导52空速与动压的关系qc(9.8Pa)当飞机在同一高度、同一速度飞行时，考虑空气压缩性比不考虑空气压缩性所得的动压大。马赫数为

32、0.60.7时，不考虑空气的压缩性，计算空速时，会造成913%的误差。机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导53空气流速大于音速时的空速当空气与飞机间的相对运动速度大于音速时将产生激波，空气在激波前后状态参数差别很大，伯努力方程已经不适用，涉及高速空气动力学知识，推导复杂。52.5222 11238.4591.492171csaaaqVMMM 式中， 为马赫数大于 时，空气压缩性修正系数机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导54真空速、

33、指示空速、马赫数q 真空速空气与物体之间相对运动的真实流速，即飞机相对空气运动的真实速度。q 指示空速将飞机所具有的空速归化为标准海平面上飞机相对于空气的运动速度，即不考虑飞机所在处大气参数随高度而变化的空速。指示空速只与动压有关。q 马赫数真空速与当地音速的比值。机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导55真空速的测量原理（一）真空速一般通过测量相应切面处空气所具有的压力、密度来测量。q Ma1，且不考虑空气压缩性时：）（测动压、静压、温度或（测动压、密度）或）（测全压、静压、密度 2 2 2sscscsstPRT

34、qqPPV机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导56真空速的测量原理（二）q Ma1时，212222cs11124211Q P2kktscssssVkPPQkVaPPaVkkaVP或机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导58机械式真空速表原理（一）q 机械式空速表通常不测量大气静温、密度，而是将它们转换为大气静压的测量。在标准大气的情况下，飞机所在处大气参数和标准海平面大气参数的关系为：00000100nnsssRgssRgssPPRT

35、TPTTPPP机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导59机械式真空速表原理（二）q 考虑空气压缩性，将静温、密度代入空速解算式：1000.200.200.20.500.20.40211121111211nRkgkscsscssccssRkTPQVkPPRkTPQkkPkPRkTPQQkAkPkPP机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导60机械式真空速表原理（三）q 不考虑空气压缩性，将静温、密度代入空速解算式：4 . 05 . 0002

36、22scsgRscssccPqAPPPRTqPRTqqVn机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导61空速表结构拨杆式组合型空速表结构 机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导62空速表q 用开口膜盒测动压，真空膜盒测静压，且都有非线性输入/输出静特性。q 运算通过拨杆、扇形齿轮实现。q 利用粗、细两个指针指示真空速和指示空速机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯

37、导63指示空速q 如果将真空速中的大气静压、密度（或静温）看作常数，并分别等于国际标准大气中标准海平面上的大气静压、密度（或静温），则所得空速为指示空速。q 指示空速只在标准海平面上与真空速相等。q 指示空速只与动压有关，也称为仪表空速。q 随高度增加，大气密度相对变化量急剧增加，真空速和指示空速差值急剧增加。机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导64指示空速的计算010000002 (2211 112 1ckkccscqVRT kqqVkPqV不考虑空气的压缩性）小于音速时（考虑空气的压缩性）大于音速时式中， 为

38、空气压缩性修正系数指示空速只与动压有关，指示空速表只需开口膜盒。（见p45页图）机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导65指示空速与真空速的关系真空速与动压的关系：指示空速与动压的关系：指示空速与真空速的关系：指示空速反映飞机上的空气动力的大小，是操纵飞机，保证飞行安全的重要参数。飞机升力为Y=CY SqC2 1ctsqV002 1ciqV001 1tisVV机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导66马赫数q 对亚音速飞机，在飞机速度小

39、于临界马赫数时，飞机具有速度稳定性q 达到临界马赫数时，飞机焦点后移，出现速度不稳定，反操纵现象q 飞机接近音速时，某些局部可能产生局部激波，阻力急剧增加，将会导致飞机的稳定性和操纵性变坏，甚至产生激波失速。为防止激波失速，必须测量马赫数。机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导67马赫数与冲压、静压的关系 17922.166 117922.166 12 . 01 12 . 011211 15 . 2275 . 2275 . 325 . 3212aastaascastakkascMMPPMMPQMPPMMkPQ或马赫

40、数大于或马赫数小于机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导68温度与马赫数的关系q 马赫数仅与动压（或全压）和静压有关，而与大气静温（或大气密度）无关。q 大气总温与静温之间的关系离不开马赫数q 可根据总温和马赫数间接求解大气温度q 马赫数表由皮托管引入全压和静压到开口膜盒和密封壳体中。2211astMkTT机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导69马赫数表的结构q 根据真空速与动压、静压、气温的关系和音速与气温的关系，可以求出马赫数与动

41、压、静压的关系。 若保持静压、气温不变，动压增大，真空速必然相应的增大。音速不变，所以马赫数变大；若保持动压、气温不变，静压减小，真空速也必然增大，音速不变，马赫数也要变大；若动压、静压不变，气温升高，则真空速和音速按同样的比例增大，马赫数保持不变。由上面的分析可知：马赫数的大小只由动压和静压来决定，而与气温无关。q 马赫数表就是用一个开口膜盒测量动压，而用一个真空膜盒测量静压，经过传动机构使指针指示马赫数的仪表。 机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导70马赫数表与真空速表的不同q 马赫数表利用一个开口膜盒感受动

42、压，利用真空膜盒感受静压，指针的指示按马赫数与动压、静压的函数关系式所表示的关系，随动压的增大而增大，随静压的增大而减小工作的。它的结构与组合型空速表大致相同。 q 马赫数表与组合型空速表的主要区别有以下两点： 从理论上讲，它们的真空膜盒的特性曲线是不同的，马赫数与气温无关，而真空速与气温有关。马赫数与静压的0.5次方成反比；而真空速与静压的0.4次方成反比。马赫数与真空速的这一区别，决定了马赫数表真空膜盒的特性曲线与组盒型空速表中真空速表部分的真空膜盒的特性曲线是不同的。 马赫数表没有气温方法误差，因为马赫数只与动压、静压有关，与气温无关，所以气温变化时，马赫数表没有气温修正。 机电学院电子

43、工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导71用于计算各种大气数据信息的原始参数 信号： 决定因素： (Ps)静压 大气压力 (Pt)全压 皮托管压力 (Qc)动压 总压 静压 (ALT) 高度 静压 高度变化率 静压的变化率 (M)马赫数 总压 静压(TAT) 大气总温 总温(SAT) 大气静温 总温 马赫数(IAS)指示空速 总压 静压(CAS)计算空速 总压 静压 SSE(TAS)真空速 总温 马赫数机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导72基本

44、补偿q 静压源误差修正(SSEC)：修正因气流流过飞机引起的静压误差。q 空气压缩补偿：修正速度和高度变化引起的皮托管内空气压缩性函数的变化。q 空气密度补偿：修正温度和高度变化时引起的空气密度的变化。机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导73空速之间的关系全压静压气压传感器机电传感器静压源误差校正指示空速计算空速空气压缩性补偿空气密度变化补偿当量空速真空速机电传感器总温机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导74全静压系统q 全静压系统

45、用来收集气流的全压和静压，并把它们输送给需要全静压的仪表及有关设备。q 全静压管收集全静压的精确程度，与全静压管的结构、飞机迎角、飞行速度有关，大迎角飞行和跨音速飞行时，全静压管收集的全静压不准确。q 全静压系统输送全静压的迅速程度与飞机的升降速度有关，飞行高度迅速改变的过程中，全静压系统输送压力会有延迟。机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导75全、静压管结构与特点q 全静压管结构（p53页）q 亚音速全静压管特点：（p53页） 头部半球形或稍尖，静压孔沿管子某一横截面均匀分布。为准确测量，静压孔至管前端的距离应

46、大致等于全静压管直径的三倍。q 超音速全静压管特点：（p54页） 管身细长，头部稍尖 管壁薄，平头型 静压孔离前端较远 上部4个孔，下部6个孔，两侧无 后部的延伸管加长，且多装在机头前方机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导76应急全、静压孔q 当全静压孔故障失效时，为有仪表提供信息q 结构与一般全静压孔相同，但无静压孔，安装在气流平稳，能正确收集全压的地方q 应急静压孔设在机身表面没有紊流的地方，两个静压孔对称于飞机对称面机电学院电子工程系Electronic engineering department2022

47、年1月24日大气数据与惯导77全静压系统机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导78全静压探头和备用静压孔机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导79全、静压探头q 全静压管包括全压、静压和加温部分q 全压口位于全静压管的头部正对气流方向q 空气流至全压口时，完全受阻，流速为零q 静压孔位于全静压管周围没有紊流的地方q 加温组件防止气流中的水汽因气温降低而在管内结冰q 全静压管为流线型管子，表面光滑，以便减弱对气流的扰动，准确收集静压。机电

48、学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导80全静压探头排水装置机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导81加温组件机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导82举例Boeing737-700全静压系统机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导83大迎角飞行时全静压系统仪表的指示特点（一）q 迎角

49、改变，相对气流与全静压管中心线的夹角也改变，因而收集的全、静压改变。迎角越大，夹角越大，全、静压误差也越大。q 迎角增大，全压口收集的全压减小。迎角越大，全压误差越大。由于前端形状的不同，相同情况下，超音速时的误差比亚音速时误差要小。q 亚音速时，迎角增大，下部的静压孔处，因气流受阻而减速，收集的静压增大。上部、侧面的静压孔因气流加速和产生涡流，收集的静压减小，总结果是减小。超音速时，静压基本不变。机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导84大迎角飞行时全静压系统仪表的指示特点（二）q 亚音速时，迎角增大，全、静压都

50、减小，动压误差不大；超音速时，全压减小，静压基本不变，故动压减小。q 亚音速，迎角增大时，高度表、真空速表和马赫数表多指，指示空速表误差不明显。q 超音速，迎角增大时，由于静压误差小，高度表误差小。由于动压减小，指示空速表、真空速表和马赫数表少指，误差明显。机电学院电子工程系Electronic engineering department2022年1月24日大气数据与惯导85攻角和侧滑角的测量q 攻角：飞机纵轴（或机翼弦线）与迎面气流角夹角q 侧滑角：飞机横轴与侧向气流间的夹角q 攻角传感器只能测量出传感器所在处的“局部攻角”，与“真实攻角”之间有一“攻角位置误差”机电学院电子工程系Elec