第1章 概 述 / 1

1.1 航空及飛行基礎概述 /1

1.1.1 飛機的發展歷史概述 /1

1.1.2 飛行基礎概述 /2

1.2 航空電子概述 /6

1.2.1 航空電子技術的發展歷程 /6

1.2.2 航空電子繫統的組成 /6

1.2.3 航空電子繫統的結構 /7

1.2.4 航空電子繫統的關鍵技術 /11

1.3 飛行管理繫統 /12

1.4 電子綜合儀表顯示繫統 /13

1.5 電子對抗繫統 /14

1.6 前景展望 /14

1.7 飛行模擬軟件簡介及飛機基本操作實驗 /15

1.7.1 飛行模擬軟件簡介 /15

1.7.2 飛機基本操作實驗 /17

第2章 航空儀表繫統 /19

2.1 航空儀表概述 /19

2.1.1 飛行中人的因素/19

2.1.2 航空儀表的發展 /22

2.2 基本儀表 /23

2.2.1 空速表 /24

2.2.2 地平儀 /25

2.2.3 高度表 /26

2.2.4 轉彎側滑儀 /26

2.2.5 航向指示器 /27

2.2.6 升降速度表 /27

2.2.7 下滑指示器 /27

2.2.8 航道指示器 /28

2.2.9 自動定向儀指示器 /29

2.3 電子儀表繫統 /29

2.3.1 電子儀表繫統的組成 /31

2.3.2 電子儀表繫統的原理 /31

2.4 電子飛行儀表繫統的控制和顯示 /33

2.4.1 EFIS控制板 /33

2.4.2 EFIS轉換板 /34

2.4.3 EFIS的顯示 /35

2.5 電子集中監控繫統的控制和顯示 /54

2.5.1 ECAM 控制板 /54

2.5.2 ECAM 轉換板 /55

2.5.3 ECAM 的顯示 /56

2.6 模擬飛行實驗 /58

2.6.1 通過儀表獲取飛機的狀態 /58

2.6.2 通過儀表控制飛機的狀態 /59

2.6.3 轉 彎 /59

2.6.4 基本儀表飛行航線 /60

復習思考題 /60

第3章 大氣數據計算機繫統 /61

3.1 概 述 /61

3.1.1 大氣層 /62

3.1.2 飛機升力 /64

3.1.3 大氣數據計算機的組成和類型 /65

3.2 大氣參數及其測量 /66

3.3 模擬式大氣數據計算機 /73

3.3.1 組 成 /73

3.3.2 模擬式傳感器 /74

3.3.3 解算裝置及原理 /75

3.4 數字式大氣數據計算機 /78

3.4.1 組 成 /78

3.4.2 壓力傳感器 /79

3.4.3 計算裝置及原理 /79

3.5 大氣數據計算機相關指示儀表 /82

3.5.1 電氣式大氣數據儀表 /82

3.5.2 綜合顯示儀表中大氣數據信息顯示 /85

3.6 飛行模擬實驗 /86

復習思考題 /87

第4章 姿態與羅盤繫統 /88

4.1 姿態測量 /88

4.1.1 姿態角的描述及測量 /88

4.1.2 陀螺儀及基本特性 /89

4.1.3 陀螺地平儀與垂直陀螺 /93

4.1.4 姿態指引指示器ADI /97

4.1.5 姿態繫統 /98

4.2 航向測量 /99

4.2.1 磁羅盤 /100

4.2.2 航向陀螺儀 /101

4.2.3 陀螺磁羅盤 /101

4.2.4 羅盤繫統 /102

4.3 飛行模擬實驗 /105

復習思考題 /106

第5章 自動飛行繫統與飛行管理繫統 /107

5.1 概述及自動駕駛儀 /107

5.1.1 概 述 /107

5.1.2 自動駕駛儀 /108

5.2 飛行指引繫統 /112

5.2.1 飛行指引儀概述 /112

5.2.2 飛行姿態指引儀的組成 /114

5.2.3 飛行姿態指引儀的工作原理 /115

5.2.4 自動飛行指引繫統 AFDS /115

5.3 自動俯仰配平繫統與自動油門繫統 /121

5.3.1 自動俯仰配平繫統概述 /121

5.3.2 自動俯仰配平繫統的組成 /123

5.3.3 自動俯仰配平繫統的工作原理 /125

5.3.4 自動油門繫統概述 /126

5.3.5 自動油門繫統的組成 /127

5.3.6 自動油門繫統的工作原理 /129

5.4 飛行管理繫統概述 /129

5.4.1 飛行管理繫統的組成 /130

5.4.2 飛行管理繫統的功能 /131

5.4.3 飛行管理繫統的傳感器設備 /133

5.5 飛行管理計算機繫統 /135

5.5.1 飛行管理計算機 /135

5.5.2 飛行管理計算機雙繫統工作原理 /137

5.5.3 飛行管理計算機控制顯示組件 /139

5.5.4 飛行管理計算機數據庫 /142

5.5.5 飛行管理計算機的三種功能 /144

5.5.6 飛行管理計算機繫統的控制設備 /147

5.6 飛行模擬實驗 /149

復習思考題 /151

第6章 導航繫統與雷達 /152

6.1 導航的基本概念 /152

6.1.1 確定飛機瞬時位置的方法 /152

6.1.2 飛機導航繫統的分類 /153

6.2 無線電導航 /154

6.2.1 自動定向儀 /154

6.2.2 甚高頻全向信標繫統 /158

6.2.3 測距繫統 /159

6.2.4 無線電高度表 /160

6.2.5 儀表著陸繫統 /161

6.2.6 衛星導航繫統 /162

6.2.7 其他衛星導航定位繫統 /164

6.3 慣性導航繫統 /165

6.3.1 概 述 /165

6.3.2 平臺式慣導繫統 /166

6.3.3 捷聯式慣導繫統 /167

6.3.4 激光陀螺慣性基準繫統 /167

6.3.5 慣導技術的發展 /168

6.4 飛機上的導航設備 /169

6.4.1 大氣數據慣性基準繫統的控制與顯示 /169

6.4.2 無線電導航設備的控制與顯示 /173

6.4.3 備用導航設備 /178

6.5 雷達概述 /181

6.6 雷達的分類 /181

6.7 雷達的基本組成 /182

6.8 雷達的工作原理 /183

6.9 雷達方程 /184

6.10 雷達在飛機上的應用 /185

6.11 彩色氣像雷達 /185

6.11.1 彩色氣像雷達的功能 /185

6.11.2 氣像雷達的基本原理 /187

6.11.3 氣像雷達的工作方式 /188

6.11.4 氣像雷達的基本組成 /189

6.12 無線電高度表 /190

6.12.1 工作原理 /191

6.12.2 繫統組成與顯示 /192

6.13 飛行模擬實驗 /193

復習思考題 /197

參 考 文 獻 /199

前言

隨著近些年我國航空航天事業的蓬勃發展,尤其是近幾年民航及民用無人機產業的迅速發展,航空領域相關產業及科研院所對繫統掌握航空知識及理論的綜合型人纔的需求越來越迫切。因此培養既具有扎實的航空領域專業知識及跨學科知識,又能綜合運用知識和理論解決現有的及未來可能出現的問題的新型人纔就成為相關高校的重要任務。

航空電子設備是現代飛機的重要組成部分,對飛機的性能和安全具有舉足輕重的作用,對航空電子設備的了解有助於對現代飛機及飛行的全面認識。航空電子設備不僅僅是機務人員和駕駛員需要掌握的知識,對於航空相關設計和應用者來說也是必不可少的專業知識。一方面,不掌握航空電子設備的組成和基本原理就無法有效地操縱現代飛機,無法針對航空領域相關產品與技術進行深入研究與開發;另一方面,掌握航空電子設備的基本原理有利於對航空領域相關知識和理論的理解,有利於對飛機操控方法的深入理解及故障判斷的指導。

微電子技術、傳感器技術、計算機技術、自動化技術等相關技術的飛速發展對航空電子技術的發展起到了重要的推動作用。航空電子設備的研究與使用必然涉及相關技術與理論,所以該領域涉及多學科和技術的交叉融合,有利於對綜合型人纔的培養。

北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院自動化與電氣教學研究實驗中心是在原有自動控制與測試教學實驗中心的基礎上,通過整合學院各專業教學實驗室而成立的。中心立足於專業基礎實驗及專業實驗的教學工作;與國內外知名企業深度合作,建立了一流的實驗教學軟硬件資源;不斷進行教學改革與研究,取得了多項教學成果,並獲批了虛擬仿真實驗教學中心,實現了中心的跨越式發展。本書是在中心多年從事精品課“航空航天概論”現場課、“航空電子繫統概論”以及北京市開放性科學實踐活動的基礎上進行總結和凝練的,兼顧了理論原理與實際操作,並結合飛行模擬虛擬仿真實驗,對飛機的相關知識從深度和廣度兩個維度進行深入淺出地介紹。