淺談部分機(jī)載設(shè)備發(fā)展及其傳感器運(yùn)用

謝瀚鋒

摘要：伴隨著社會(huì)各行自動(dòng)化程度逐漸提高，當(dāng)前機(jī)載平臺(tái)上為更好實(shí)現(xiàn)不同種類飛機(jī)遂行的各類用途任務(wù)，傳感器技術(shù)專業(yè)化的組合運(yùn)用與拓展應(yīng)運(yùn)而生。本篇淺談機(jī)載設(shè)備發(fā)展史及其上部分傳感器應(yīng)用，對(duì)其通用性和專門性做出部分規(guī)整，方便讀者參考其中的部分種類性質(zhì)，對(duì)更深層次了解、研究、運(yùn)用得到啟迪。

關(guān)鍵詞：機(jī)載設(shè)備;傳感器;部分分析

引言：

自飛機(jī)誕生之初，人們就逐漸開展對(duì)飛機(jī)各項(xiàng)性能的提升而做出努力。隨著時(shí)代發(fā)展，飛機(jī)用途因各類性能而被廣泛定義，其衍生的客機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)、森林防護(hù)機(jī)、航測(cè)機(jī)、醫(yī)療救護(hù)機(jī)、游覽機(jī)、公務(wù)機(jī)、體育機(jī)，試驗(yàn)研究機(jī)、氣象機(jī)和執(zhí)法機(jī)等飛機(jī)對(duì)機(jī)載設(shè)備的利用逐漸加大，機(jī)載平臺(tái)上為其不同用途飛機(jī)的各類用途展開而越發(fā)加大依賴于傳感器應(yīng)用技術(shù)，為保障飛行而起到巨大作用。

1傳感器概念與機(jī)載設(shè)備聯(lián)系

從廣泛的定義來說，傳感器是一類檢測(cè)裝置，能通過敏感元件觀測(cè)到被測(cè)量信息，并能將接收到的信息，按規(guī)律變換成所需的信息類型（飛機(jī)上通常為電信號(hào)）輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的應(yīng)用為機(jī)載設(shè)備在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的用途拓展中提供信息基礎(chǔ)。傳感器原理特性中的線性度、遲滯特性、靈敏度等靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性分別對(duì)傳感器自身性能和被測(cè)量處理，通過不同傳感器的復(fù)合型、應(yīng)用型出現(xiàn)，在機(jī)載自動(dòng)化設(shè)備建設(shè)中的推進(jìn)作用日趨明顯。

2機(jī)載設(shè)備種類及發(fā)展

2.1飛機(jī)基礎(chǔ)機(jī)載設(shè)備簡(jiǎn)介

2.1.1航空儀表

航空儀表作為飛機(jī)上所有儀表的總稱。航空儀表用于測(cè)量和反映飛機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，在保障飛機(jī)飛行安全的同時(shí)，對(duì)于飛行安全和改善飛航性能方面有著重要作用。

2.1.2飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)

飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)指用于確定飛機(jī)位置并引導(dǎo)飛機(jī)依預(yù)設(shè)航線飛行的整套設(shè)備。飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的作用不言而喻，無論是客機(jī)，航測(cè)機(jī)還是氣象機(jī)，都無法離開它獨(dú)自展開其用途。

2.2其它機(jī)載設(shè)備

以空速管為例，其利用壓力傳感器，作為將檢測(cè)到的氣流總壓與靜壓傳送給大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)和飛機(jī)儀表的裝置，其對(duì)飛行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集有著至關(guān)重要的意義。

2.2飛機(jī)機(jī)載設(shè)備發(fā)展歷史

2.2.1航空儀表發(fā)展

航空儀表的發(fā)展可分為以下五個(gè)階段。

機(jī)械儀表階段：第一次世界大戰(zhàn)期間，航空儀表有了較大發(fā)展。從1916年英國(guó)皇家空軍S.E.5型飛機(jī)上的3種飛行儀表和發(fā)動(dòng)機(jī)儀表。

電氣儀表階段：到了1929年美國(guó)飛行員J.H.杜立特首次儀表飛行，開創(chuàng)了儀表發(fā)展的新階段。

機(jī)電式伺服儀表階段：上世紀(jì)30—50年代，飛機(jī)儀表出現(xiàn)了遠(yuǎn)讀儀表、伺服表等新式航空儀表，這一時(shí)期甚至還出現(xiàn)了各類機(jī)電型綜合儀表。

綜合顯示儀表階段、電子綜合顯示儀表階段：從上世紀(jì)60年代開始出現(xiàn)電子綜合顯示儀表，其在顯示上啟用電子屏幕。70年代中期，電子綜合顯示儀表開始向著綜合、數(shù)字、標(biāo)準(zhǔn)和多功能的方向發(fā)展。

2.2.2飛行導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展

可以簡(jiǎn)要的將飛行導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展分為三個(gè)階段，目視導(dǎo)航、無線電導(dǎo)航、基于性能的導(dǎo)航。

目視導(dǎo)航在飛機(jī)出現(xiàn)的早期廣泛運(yùn)用，機(jī)組參照一些地面標(biāo)志物，通過引導(dǎo)確定其方位。

無線電導(dǎo)航在上世紀(jì)20年代出現(xiàn)，它將飛行員的視角由飛機(jī)外部環(huán)境拉回駕駛艙儀表之中，可以說它是儀表飛行的基礎(chǔ)。隨著時(shí)間推移出現(xiàn)的有機(jī)載ADF接收機(jī)、VOR接收機(jī)、ILS接收機(jī)和DME接收機(jī)。

PBN即基于性能的導(dǎo)航，可分為兩類：RNAV導(dǎo)航和RNP導(dǎo)航。RNAV導(dǎo)航是人們?yōu)椴灰栏接诘孛媾_(tái)進(jìn)行飛行，而在覆蓋于諸如準(zhǔn)確的慣導(dǎo)數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)內(nèi)進(jìn)行的導(dǎo)航方式。其更多是基于飛機(jī)自身的位置計(jì)算能力，而非局限于地面臺(tái)，因此，飛機(jī)可以隨意沿期望路徑飛行而不用參考地面塔臺(tái)分布。RNP導(dǎo)航的存在可以說是對(duì)BNAV的補(bǔ)充，它對(duì)RNAV中存在的誤差、定位不準(zhǔn)確等問題可以進(jìn)行監(jiān)控與告警。

2.2.3機(jī)載設(shè)備發(fā)展評(píng)述

由前兩類機(jī)載設(shè)備可以得出機(jī)載設(shè)備應(yīng)用電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用逐漸廣泛，他們組成數(shù)字式、多余度的電傳系統(tǒng)、慣導(dǎo)系統(tǒng)與組合導(dǎo)航系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)機(jī)載設(shè)備的技術(shù)水平正向著開發(fā)新技術(shù)、制造先進(jìn)產(chǎn)品的方向邁進(jìn)。

3部分機(jī)載設(shè)備中的傳感器應(yīng)用

此部分分將機(jī)載的部分基礎(chǔ)傳感器、組合型傳感器、應(yīng)用型傳感器分三類引例介紹：

在尾噴管測(cè)溫中運(yùn)用的熱電阻式傳感器是很典型的基礎(chǔ)傳感器，在四個(gè)相串、兩兩相串再并聯(lián)兩種聯(lián)接方式下通過多組多次測(cè)溫得到數(shù)據(jù)后通過機(jī)載計(jì)算機(jī)處理，可以得到相近的尾噴管測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，并用于發(fā)動(dòng)機(jī)健康監(jiān)測(cè)。

在此，以壓力傳感器為例進(jìn)行分析。飛機(jī)上的壓力傳感器常用的有變形測(cè)量和特性參數(shù)測(cè)量。其中變形測(cè)量在于收到流體壓力后的膜片、膜盒、波紋管等彈性元件形變，后通過變化位移放大轉(zhuǎn)化為指針顯示，也可通過電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字顯示。特性參數(shù)測(cè)量通過單晶硅膜片、諧振筒等得到頻率信號(hào)，再通過機(jī)內(nèi)交流電傳輸進(jìn)行傳遞，兩類傳感器在同一部分同時(shí)運(yùn)用即為組合型傳感器。在傳輸方式上如果運(yùn)用到光纖，則是壓力傳感器與非功能型光纖傳感器的組合型傳感器應(yīng)用。

飛機(jī)上的大氣總溫傳感器則是典型的應(yīng)用型傳感器，其將熱電阻絲與拉瓦爾管結(jié)合，使得電阻絲所測(cè)量的溫度接近飛機(jī)受阻溫度，而避免飛機(jī)在不同流層之間摩擦受到的熱量影響。

4機(jī)載設(shè)備傳感器應(yīng)用展望

總體而言，世界航空電子已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)高度綜合的時(shí)代，從各型飛機(jī)的研制、機(jī)電一體化的大走向來看，機(jī)載設(shè)備中的傳感器正向著微型化、智能化、無線網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。

在機(jī)載傳感器的綜合應(yīng)用方面，我們應(yīng)充分借鑒、學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)注重技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，將微電子、數(shù)字化、計(jì)算機(jī)、信息處理等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展融入，由此，傳感器綜合技術(shù)在機(jī)載設(shè)備中將得到更為廣泛的應(yīng)用。

5結(jié)語

綜上所述，傳感器對(duì)于部分機(jī)載設(shè)備發(fā)展的重要性不言而喻，提高傳感器技術(shù)水平，加大傳感器微型化、智能化、無線網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展腳步，在未來部分機(jī)載設(shè)備更新中所需的傳感器才能得到有效提升，這樣，才能更好地推動(dòng)部分機(jī)載設(shè)備的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟銳征，賈佳.基于性能的導(dǎo)航（PBN）與中國(guó)航空市場(chǎng)[C]//航空公司運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性及其對(duì)設(shè)計(jì)的影響研究學(xué)術(shù)會(huì)議.2011.

[2]徐強(qiáng)，基于以太網(wǎng)的飛行模擬器座艙儀表通信技術(shù)研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2012

[3]車穎秋，航空電子傳感器的綜合化[J]，電訊技術(shù)，2002，2（3）：145-151

[4]方曉峰.基于圖像處理的LCD航空儀表信息的識(shí)別方法與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)

[5]韓曉.關(guān)于通用機(jī)場(chǎng)導(dǎo)航設(shè)施建設(shè)的思考[J].中國(guó)工程咨詢，2018，000（006）：65-68.