航空儀表的發(fā)展歷程航空儀表的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)和飛機(jī)的發(fā)展是分不開(kāi)的。在飛機(jī)剛問(wèn)世時(shí),因其本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,飛行高度和速度都很低,飛機(jī)上沒(méi)有航空儀表。后來(lái),隨著飛行時(shí)間和飛行距離的增加,才開(kāi)始安裝時(shí)鐘、航速計(jì)和指南針等簡(jiǎn)陋的儀表設(shè)備。駕駛員只能在晴朗的白天,依靠地圖和地標(biāo)來(lái)飛行。第一次世界大戰(zhàn)期間,迫于軍事上的需要,一些國(guó)家大力投資發(fā)展航空事業(yè),飛機(jī)上開(kāi)始安裝空速表、高度表、磁羅盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表和滑油壓力表等航空儀表。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航空儀表。總之,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,航空儀表的發(fā)展是緊跟飛機(jī)發(fā)展而發(fā)展的。下一頁(yè)返回航空儀表的發(fā)展歷程從航空儀表在各個(gè)歷史時(shí)期出現(xiàn)的不同結(jié)構(gòu)與形式來(lái)看,它的發(fā)展過(guò)程大體分為以下5個(gè)階段。1.機(jī)械儀表階段這個(gè)階段是儀表的初創(chuàng)時(shí)期,多數(shù)儀表為單個(gè)整體直讀式結(jié)構(gòu),也稱為直讀式儀表,即傳感器和指示器組裝在一起的單一參數(shù)測(cè)量?jī)x表,其表內(nèi)敏感元件、信號(hào)傳送和指示部分均為機(jī)械結(jié)構(gòu),例如早期的空速表和高度表。機(jī)械儀表的最大優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低廉;它的缺點(diǎn)是靈敏度較低,指示誤差較大。隨著飛機(jī)性能和要求精度的不斷提高,機(jī)械儀表早已不能滿足航空發(fā)展的需要。上一頁(yè)下一頁(yè)返回航空儀表的發(fā)展歷程2.電氣儀表階段從20世紀(jì)30年代起,航空儀表已由機(jī)械化逐步走向電氣化,發(fā)展成電氣儀表,此時(shí)的儀表稱為遠(yuǎn)讀式儀表,如遠(yuǎn)讀式磁羅盤(pán)、遠(yuǎn)讀式地平儀等。所謂“遠(yuǎn)讀”是指儀表的傳感器和指示器沒(méi)有裝在同一個(gè)表殼內(nèi),它們之間的控制關(guān)系是通過(guò)電信號(hào)的傳遞實(shí)現(xiàn)的,因相距較遠(yuǎn),故稱為遠(yuǎn)讀式儀表。用電氣傳輸代替機(jī)械傳動(dòng),可以提高儀表的反應(yīng)速度、準(zhǔn)確度和縮短傳輸距離。將儀表的指示部分與其他部分分開(kāi),使儀表板上的儀表體積大為縮小,改變了因儀表數(shù)量多而出現(xiàn)的儀表板擁擠狀況。另外,儀表的敏感元件遠(yuǎn)離駕駛艙,減少了干擾,提高了敏感元件的測(cè)量精度。遠(yuǎn)讀式儀表也存在一些缺點(diǎn),如整套儀表結(jié)構(gòu)復(fù)雜、部件增多、重量增加。上一頁(yè)下一頁(yè)返回航空儀表的發(fā)展歷程3.機(jī)電式伺服儀表階段為了進(jìn)一步提高儀表的靈敏度和精度,20世紀(jì)40年代后期,出現(xiàn)了能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)的小功率伺服系統(tǒng)儀表,即機(jī)電式伺服儀表。伺服系統(tǒng)又稱為隨動(dòng)系統(tǒng),它是一種利用反饋原理來(lái)保證輸出量與輸入量相一致的信號(hào)傳遞裝置;對(duì)儀表信號(hào)采用伺服系統(tǒng)方式來(lái)傳送,信號(hào)能量得到放大,提高了儀表的指示精度和帶負(fù)載能力,可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)傳感器帶動(dòng)幾個(gè)指示器,有利于儀表的綜合化和自動(dòng)化。上一頁(yè)下一頁(yè)返回航空儀表的發(fā)展歷程4.綜合儀表階段20世紀(jì)50年代后期,由于飛機(jī)性能迅速提高,各種系統(tǒng)設(shè)備日益增多,所需指示和監(jiān)控儀表大量增加,有的飛機(jī)上已多達(dá)上百種,儀表板和座艙無(wú)法安排,駕駛員也目不暇接、眼花繚亂;另外,飛機(jī)的飛行速度和機(jī)動(dòng)性能的提高,又使駕駛員觀察儀表的時(shí)間相對(duì)縮短,容易出錯(cuò),因此把功能相同或相關(guān)的儀表指示器有機(jī)地組合在一起,形成統(tǒng)一指示的綜合儀表,已成為航空儀表發(fā)展的必然趨勢(shì)。例如,綜合羅盤(pán)指示器、組合地平儀和各種發(fā)動(dòng)機(jī)儀表的相互組合等都是一表多用的結(jié)構(gòu)形式。機(jī)電式綜合儀表一直使用到20世紀(jì)60年代末。如圖1.1-1所示為典型機(jī)電式綜合儀表及其布局。上一頁(yè)下一頁(yè)返回航空儀表的發(fā)展歷程5.電子綜合顯示儀表階段隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,從20世紀(jì)60年代開(kāi)始出現(xiàn)電子顯示儀表,電子顯示儀表逐步取代了指針式機(jī)電儀表,使儀表結(jié)構(gòu)進(jìn)入革新年代。到20世紀(jì)70年代中期,電子顯示儀表又進(jìn)一步向綜合化、數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化和多功能方向發(fā)展,并出現(xiàn)了高度綜合又相互補(bǔ)充、交換顯示的電子綜合顯示儀表。駕駛員可以通過(guò)控制板對(duì)飛機(jī)進(jìn)行控制和安全監(jiān)督,初步實(shí)現(xiàn)了人—機(jī)“對(duì)話”。駕駛艙儀表、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)、自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)和飛行管理系統(tǒng)等已成為重要的航空電子設(shè)備。上一頁(yè)下一頁(yè)返回航空儀表的發(fā)展歷程20世紀(jì)80年代初期,在一些先進(jìn)機(jī)型的駕駛艙中(如波音757/767、空客310),主要儀表的顯示部分已廣泛采用衍射平視儀和彩色多功能顯示器,出現(xiàn)了EFIS(電子飛行儀表系統(tǒng))和EICAS(發(fā)動(dòng)機(jī)指示和機(jī)組警告系統(tǒng)),但是綜合程度有限,仍配置有較多的機(jī)電儀表和備用儀表,這是電子飛行儀表的第一代產(chǎn)品。20世紀(jì)80年代中后期,以波音747/400、空客320為代表的先進(jìn)機(jī)型中的電子飛行儀表為第二代產(chǎn)品。彩色電子顯示系統(tǒng)有了進(jìn)一步的發(fā)展,出現(xiàn)了高度綜合的電子飛行儀表系統(tǒng),其特點(diǎn)是駕駛艙用大屏幕CRT(彩色陰極射線管)顯示器顯示數(shù)據(jù),僅配置很少的備用儀表。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

航空儀表的發(fā)展歷程20世紀(jì)90年代的第三代電子飛行儀表為平板顯示系統(tǒng)。儀表數(shù)據(jù)顯示用液晶顯示器(LCD)取代了彩色陰極射線管,它的顯示亮度大且分辨率高,特別是具有體積小、重量輕、耗電量小等優(yōu)點(diǎn)。例如,波音777客機(jī)駕駛艙的主要儀表顯示采用的就是彩色液晶顯示器。上一頁(yè)返回圖1.1-1典型機(jī)電式綜合儀表及其布局返回(a)正駕駛員的飛行儀表;(b)發(fā)動(dòng)機(jī)儀表;(c)副駕駛員的飛行儀表圖1.2-1典型電子綜合顯示儀表及其布局返回圖1.2-2備用儀表的表頭圖形返回(a)陀螺地平儀;(b)氣壓式高度表;