1、大气数据系统（大气数据计算机基本计算方法与显示仪表）刘瑞华中国民航大学 电子信息工程学院2022年1月24日14时06分第2/共30大气数据计算机的基本计算方法大气数据计算机的基本计算方法n线性插值法线性插值法零阶插值零阶插值一阶插值一阶插值抛物线插值法抛物线插值法102010 xxxxCxxCCy iiiiiixxxxyyyxP112022年1月24日14时07分第3/共30线性插值点的选取法线性插值点的选取法n线性插值点的一般选取方法线性插值点的一般选取方法等距选取法等距选取法非等距选取法非等距选取法分段等距选取法分段等距选取法n最佳非等距选取法最佳非等距选取法2022年1月24日14时0
2、7分第4/共30实用参数计算（实用参数计算（1）n马赫数的计算马赫数的计算 若要求马赫数的分辨率为若要求马赫数的分辨率为 ，则要，则要求求 而而minmintstasastsatad pppMpdMd pppMpdM minmin0.2860.053tsastad ppdMd ppdM0.0006aM0.000172, 0.0000318tsstppppmaxmax12.060.9725tsstppppmaxmax70116(1630582tstsststpppppppp超出了带符号位数范围）（未超出）2022年1月24日14时07分第5/共30实用参数计算（实用参数计算（2）n升降速度的计算
3、升降速度的计算用固定时间间隔内测得的高度变化除以时间（对用固定时间间隔内测得的高度变化除以时间（对高度信号的分辨率要求高）高度信号的分辨率要求高） 如升降速度精度要求如升降速度精度要求0.5m/s，更新周期更新周期0.2s，则则0.2s 内至少应该测量内至少应该测量0.5m的的高度变化；设最高度变化；设最大高度大高度30000m，计算机分辨率计算机分辨率0.5m/w，则则300000/ 0.05=600000，超出计算机单字长。超出计算机单字长。修改为用：修改为用： dH/dps可用插值法求取，在所有高度上，对升降速可用插值法求取，在所有高度上，对升降速度的要求折算成对静压变化率的要求。更新速
4、率与分度的要求折算成对静压变化率的要求。更新速率与分辨率之间的矛盾，还可以在硬件上解决。辨率之间的矛盾，还可以在硬件上解决。ssssdppdHdHdHdtdpdtdpt2022年1月24日14时07分第6/共30实用参数计算（实用参数计算（3）n马赫数变化率的计算马赫数变化率的计算直观方法与升降速度计算相同的问题，故直观方法与升降速度计算相同的问题，故改变计算形式：改变计算形式：令令 ，则，则stsstststtstd pppppdMadMaMad ppdtd ppppp1Ma 时1Ma 时ssttpdMaF Mad ppp21 0.21.4MaF MaMa22717 1 2MaMaF MaM
5、a2022年1月24日14时07分第7/共30传感器静特性校正传感器静特性校正n分段线性插值法分段线性插值法n整体拟合校正整体拟合校正)(11iiiiiiyyyyxxxx44332210TkTkTkTkkp44332210TkTkTkTkkpiiiiiiyykxyymkmxmxy2022年1月24日14时07分第8/共30压力传感器的温度补偿压力传感器的温度补偿t2022年1月24日14时07分第9/共30二维线性插值原理二维线性插值原理n先保持先保持y不变，对不变，对x进行插值进行插值n再固定再固定y，对，对x进行插值进行插值11111111,ijijjijiiiijijjijiiif xy
6、f x yf x yf x yxxxxf xyf x yf x yf x yxxxx11,jjjjjjf x yf x yf x yf x yyyyy2022年1月24日14时07分第10/共30静压源误差校正（静压源误差校正（SSEC）n静压源误差规律静压源误差规律n模拟式大气数据计算机的静压源误差修正模拟式大气数据计算机的静压源误差修正电气修正（见下图）电气修正（见下图）机械修正机械修正气动修正气动修正n数字式大气数据计算机的补偿方法（软件查表法）数字式大气数据计算机的补偿方法（软件查表法）123ssLppfMafMa f传感器差动变压器psULUsAMGSSEC2022年1月24日14时
7、07分第11/共30大气数据计算机系统及其显示仪大气数据计算机系统及其显示仪表表n左侧左侧ADIRUADIRU向许多系向许多系统和部件提供大气数统和部件提供大气数据基准（据基准（ADRADR）数据。数据。nADRADR数据在数据在ARINC429ARINC429数据总线上输出，在数据总线上输出，在每条总线上的数据是每条总线上的数据是相同的。相同的。n一 条 数 据 总 线 从一 条 数 据 总 线 从ADIRUADIRU的的ADRADR部分到部分到惯性基准惯性基准IRIR部分。部分。n从左侧从左侧ADIRUADIRU接收接收ADRADR数据的部件和系统有：数据的部件和系统有：自动油门（自动油门
8、（A AT T）计算机）计算机显示电子组件（显示电子组件（EDUEDU）1 1和和2 2飞行操纵计算机（飞行操纵计算机（FCCFCC）A A飞行数据获取组件（飞行数据获取组件（FDAUFDAU）空中交通管制（空中交通管制（ATCATC）1 1和和2 2襟翼缝翼电子组件襟翼缝翼电子组件9FSEU9FSEU）近地警告计算机（近地警告计算机（GPWCGPWC）失速管理偏航阻尼器（失速管理偏航阻尼器（SMYDSMYD）1 1座舱压力控制器座舱压力控制器1 1和和2 2气象雷达接收机发射机（气象雷达接收机发射机（WXR WXR R RT T）飞行管理计算机（飞行管理计算机（FMCFMC）1 12022年
9、1月24日14时07分第12/共30大气数据计算机系统及其显示仪大气数据计算机系统及其显示仪表表2022年1月24日14时07分第13/共30ADC提供的参数（提供的参数（1）nAT计算机ADIRUADIRU向向A AT T计算机发送下列计算机发送下列ADRADR数据用于油门指令计算：数据用于油门指令计算：计算空速、真空速、最大使用速度、马赫数、最大使用马赫数、未修正的计算空速、真空速、最大使用速度、马赫数、最大使用马赫数、未修正的气压高度、修正的气压高度、大气静温、大气总温、静压、迎角气压高度、修正的气压高度、大气静温、大气总温、静压、迎角nDEU ADIRUADIRU向向DEUDEU发送以
10、下发送以下ADRADR数据，数据，DEUDEU将以下数据用于信息显示，并将其将以下数据用于信息显示，并将其传送到其他相关系统如电子发动机控制（传送到其他相关系统如电子发动机控制（EECEEC） ：计算空速、马赫数、真空速、全压、修正的气压高度、未修正的气压高度、计算空速、马赫数、真空速、全压、修正的气压高度、未修正的气压高度、大气总温、大气数据离散信号大气总温、大气数据离散信号nFCCA ADIRUADIRU向向FCC AFCC A发送以下发送以下ADRADR数据，用于自动飞行操纵模式计算数据，用于自动飞行操纵模式计算 计算空速、真空速、计算空速、真空速、 修正的气压高度、修正的气压高度、 未
11、修正的气压高度、高度变化未修正的气压高度、高度变化率、静压、马赫数率、静压、马赫数2022年1月24日14时07分第14/共30ADC提供的参数（提供的参数（2）nFDAUADIRU向飞行数据获取组件（数据获取组件（FDAUFDAU）发送全部发送全部ADRADR数据。数据。FDAUFDAU选择并格选择并格式化该数据，然后将其发送到数字飞行数据记录器（式化该数据，然后将其发送到数字飞行数据记录器（DFDRDFDR）加以记录。加以记录。nATC应答机ADIRUADIRU向向ATCATC应答机发送未修正的气压高度以应用于高度报告。应答机发送未修正的气压高度以应用于高度报告。nFSEUADIRUADI
12、RU向襟翼缝翼电子组件（向襟翼缝翼电子组件（FSEUFSEU）发送计算的空速信号，用于襟翼卸发送计算的空速信号，用于襟翼卸载计算并作为非指令运动探测逻辑的一部分。载计算并作为非指令运动探测逻辑的一部分。nGPWCADIRUADIRU向向GPWCGPWC发送下列发送下列ADRADR数据，数据，GPWCGPWC使用这些数据来探测不安全的飞使用这些数据来探测不安全的飞行条件。行条件。计算空速、高度变化率、修正的气压高度、未修正的气压高度、真空速计算空速、高度变化率、修正的气压高度、未修正的气压高度、真空速2022年1月24日14时07分第15/共30ADC提供的参数（提供的参数（3）nSMYD 1A
13、DIRUADIRU向向SMYD 1SMYD 1发送下列数据，用于失速管理和偏航阻尼器计算。发送下列数据，用于失速管理和偏航阻尼器计算。马赫数、真空速、计算的空速、动压马赫数、真空速、计算的空速、动压nCPCADIRUADIRU向座舱压力控制器（向座舱压力控制器（CPCCPC）1 1和和2 2发送下列发送下列ADRADR数据以计算增数据以计算增压数值：压数值：修正的气压高度、未修正的气压高度、静压修正的气压高度、未修正的气压高度、静压nWXR RTADIRUADIRU向向R RT T发送以下发送以下ADRADR数据，用于气象条件决策。数据，用于气象条件决策。未修正的气压高度、修正的气压高度、真空
14、速、计算空速未修正的气压高度、修正的气压高度、真空速、计算空速nFMCSADIRUADIRU发送以下数据到发送以下数据到FMCSFMCS，用于性能计算用于性能计算：计算空速、真空速、马赫数、修正的气压高度、未修正的气压高度、计算空速、真空速、马赫数、修正的气压高度、未修正的气压高度、大气总温、大气静温大气总温、大气静温2022年1月24日14时07分第16/共30电动高度表电动高度表2022年1月24日14时07分第17/共30电动高度表电动高度表2022年1月24日14时07分第18/共30双速控制式自整角机的基本工作双速控制式自整角机的基本工作原理原理n齿轮变速的双速双通道自整角机同步系统
15、齿轮变速的双速双通道自整角机同步系统用粗通道精通道双通道，通过齿轮啮合（啮合比用粗通道精通道双通道，通过齿轮啮合（啮合比I）输输入、输出，使精通道的精度提高入、输出，使精通道的精度提高i倍。倍。换接器在粗通道电压低于一定值（失调角小于一定值）换接器在粗通道电压低于一定值（失调角小于一定值）的时候，自动接通精通道。的时候，自动接通精通道。齿轮增速比齿轮增速比i不能太大，且必须选择奇数比不能太大，且必须选择奇数比n随着i增大，精通道工作范围变小，对自整角机要求高n随着i增大，精通道自整角接收器转子惯量折算到随动电机轴上的值大。n增速比增大并不能减少由于齿轮造成的误差。n偶数增速比会在180失调角处
16、产生错误稳定。n电气变速的双速双通道自整角机同步系统电气变速的双速双通道自整角机同步系统2022年1月24日14时07分第19/共30马赫空速表马赫空速表2022年1月24日14时07分第20/共30马赫空速表马赫空速表2022年1月24日14时07分第21/共30气压修正指示气压修正指示2022年1月24日14时07分第22/共30总温显示总温显示2022年1月24日14时07分第23/共30综合显示仪表综合显示仪表2022年1月24日14时07分第24/共30飞行数据记录器飞行数据记录器2022年1月24日14时07分第25/共30飞行数据记录器飞行数据记录器水下定位信标水下定位信标202
17、2年1月24日14时07分第26/共30数字式记录方式数字式记录方式n归零制归零制正向脉冲正向脉冲1，无磁化状态，无磁化状态0（单向（单向归零）归零）正向脉冲正向脉冲1，负向脉冲，负向脉冲0（双向归（双向归零）零）2022年1月24日14时07分第27/共30数字式飞行数据记录器数字式飞行数据记录器2022年1月24日14时07分第28/共30飞行数据记录器飞行数据记录器2022年1月24日14时07分第29/共30飞行数据记录器飞行数据记录器数据采集组件数据采集组件2022年1月24日14时07分第30/共30作业作业n1.为什么数字计算机难以直接实现大气为什么数字计算机难以直接实现大气计算公式？计算公式？n2.线性插值的基本思想是什么？线性插值的基本思想是什么？n3.二阶插值的基本思想是什么？二阶插值的基本思想是什么？n4.如何实现最佳非等距线性插值点？如何实现最佳非等距线性插值点？n5.传感器校正的方法有哪些？传感器校正的方法有哪些？n6.数字式大气数据计算机向哪些设备提数字式大气数据计算机向哪些设备提供信息？供信息？
