傳感器在直—9直升機(jī)上的應(yīng)用和發(fā)展

陳濤　井云鵬

摘 要

直-9直升機(jī)是引進(jìn)法國(guó)“海豚”直升機(jī)生產(chǎn)專(zhuān)利并經(jīng)國(guó)產(chǎn)化的快速4噸級(jí)中型多用途直升機(jī)，直升機(jī)上機(jī)載傳感器監(jiān)控的參數(shù)和對(duì)象主要包括壓力、溫度、位置、位移、角度、速度、轉(zhuǎn)速、高度、油量、載荷、振動(dòng)頻率和振幅、金屬屑和空氣流場(chǎng)等，本文主要闡述了直-9直升機(jī)上傳感器的使用分布、種類(lèi)、特點(diǎn)、發(fā)展歷程和趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】傳感器 直-9直升機(jī) 應(yīng)用

1 引言

直-9系列直升機(jī)是中航工業(yè)哈飛引進(jìn)法國(guó)“海豚”直升機(jī)生產(chǎn)專(zhuān)利并經(jīng)國(guó)產(chǎn)化的快速4噸級(jí)中型多用途直升機(jī)，先后走過(guò)了小批組裝、國(guó)產(chǎn)化、改進(jìn)改型的研發(fā)過(guò)程，使我國(guó)的直升機(jī)制造技術(shù)水平向前跨越了二十年。直-9系列直升機(jī)已成為我國(guó)保有量最多的直升機(jī)型號(hào)。

該直升機(jī)具有結(jié)構(gòu)重量輕、有效載荷大、巡航速度快、飛行噪聲低、性能先進(jìn)、操縱靈活、安全可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單、翻修壽命長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。全機(jī)結(jié)構(gòu)采用復(fù)合材料，雙發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)，主減速器傳動(dòng)裝置，旋翼由4片復(fù)合材料槳葉和星型柔性槳轂組成，采用先進(jìn)涵道尾槳和不對(duì)稱(chēng)翼型的大垂尾。能用于多種用途，當(dāng)裝有適當(dāng)設(shè)備時(shí)，就可用于近海支援、人員運(yùn)送、救護(hù)、空中攝影、海上巡邏、外部吊掛、海上救援、緝私、護(hù)林防火等任務(wù)。

直-9直升機(jī)主要組成和結(jié)構(gòu)部件見(jiàn)圖1。

1.旋翼槳葉 2.主減速器整流罩 3.滑油散熱器 4.主減速器5.旋翼轂和傳動(dòng)軸組件

6.發(fā)動(dòng)機(jī) 7.發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩 8.尾傳動(dòng)軸 9.尾傳動(dòng)軸整流罩10.尾槳葉

11.側(cè)垂直安定面 12.尾槳轂和尾減速器組件 13.垂直安定面14.水平安定面

15.尾橇 16.尾梁 17.后部機(jī)體結(jié)構(gòu) 18.主起落架艙門(mén)護(hù)板19.主起落架 20.滑動(dòng)艙門(mén)

21.中艙門(mén) 22.駕駛員艙門(mén) 23.底部結(jié)構(gòu)（含油箱）24.中央操縱臺(tái) 25.座艙蓋

26.前起落架 27.儀表板 28.機(jī)頭罩 29.座艙地板30.滑油散熱器進(jìn)氣道整流罩

2 使用分布和種類(lèi)

直-9直升機(jī)是一種典型的中型直升機(jī)。直-9直升機(jī)上傳感器應(yīng)用繁多，從分布范圍上來(lái)看，從直升機(jī)機(jī)頭到機(jī)尾、從直升機(jī)底部的燃油箱到頂部旋翼、從機(jī)體左側(cè)到右側(cè)的的整個(gè)結(jié)構(gòu)空間內(nèi)所涉及的各系統(tǒng)都分布有傳感器。從空間結(jié)構(gòu)來(lái)看，安裝傳感器的區(qū)域主要涉及駕駛艙、座艙、行李艙、發(fā)動(dòng)機(jī)艙、主減速器艙、電子設(shè)備艙、起落架艙和燃油箱等空間。從涉及的系統(tǒng)來(lái)看，主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)操縱、主減速器和傳動(dòng)系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、防火系統(tǒng)、飛行操縱、電源系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、控制增穩(wěn)系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)、大氣航姿基準(zhǔn)系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、旋翼系統(tǒng)和任務(wù)選裝設(shè)備等。

直-9直升機(jī)上具體使用的傳感器主要包括壓力傳感器、溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、位置傳感器、磁傳感器、油量傳感器、載荷傳感器、金屬屑傳感器、空速傳感器、速度矢量傳感器、位移傳感器和流量傳感器等。

3 傳感器使用特點(diǎn)

隨著航空技術(shù)的快速發(fā)展，直升機(jī)結(jié)構(gòu)和功能日益復(fù)雜，直升機(jī)上各系統(tǒng)的工作更趨于高精度、高可靠性、高穩(wěn)定性、高安全性方向的發(fā)展，對(duì)于各系統(tǒng)的在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控越來(lái)越重要。在航空領(lǐng)域上，直升機(jī)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和生產(chǎn)制造三大技術(shù)中，利用機(jī)載設(shè)備傳感器進(jìn)行各參數(shù)和對(duì)象測(cè)量已經(jīng)是一項(xiàng)必不可少的工作內(nèi)容，其傳感器正越來(lái)越得到極大的應(yīng)用。

直-9直升機(jī)上機(jī)載設(shè)備傳感器監(jiān)控的參數(shù)和對(duì)象主要包括壓力、溫度、位置、位移、角度、速度、轉(zhuǎn)速、高度、油量、載荷、振動(dòng)頻率和振幅、金屬屑和空氣流場(chǎng)等，其中測(cè)量壓力和溫度參數(shù)的傳感器得到了最廣泛的應(yīng)用。在直-9直升機(jī)使用過(guò)程中，其應(yīng)用的機(jī)載設(shè)備傳感器一般具有如下特點(diǎn)：

3.1 工作介質(zhì)復(fù)雜

在直升機(jī)上需要壓力測(cè)量的工作介質(zhì)復(fù)雜、種類(lèi)多。工作介質(zhì)有液體和氣體之分，有一般工作介質(zhì)，有高溫高壓介質(zhì)，也有強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，主要包括煤油及油蒸氣、滑油及油蒸氣、液壓油及油蒸氣、汽油及油蒸氣、常壓空氣及低壓空氣、高溫高壓空氣、高速氣流、各種振動(dòng)源；工作介質(zhì)溫度變化大，一般為-55～450，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)甚至溫度高達(dá)2000多；工作介質(zhì)壓力范圍大，一般為100Pa～30MPa，甚至壓力高達(dá)100Ma多。

3.2 工作環(huán)境復(fù)雜

在直升機(jī)使用過(guò)程中的，傳感器要長(zhǎng)時(shí)間承受振動(dòng)、加速度、溫度沖擊、電磁干擾等環(huán)境影響，暴漏在機(jī)體外部的會(huì)長(zhǎng)時(shí)間承受鹽霧、霉菌、濕熱、砂塵、淋雨、太陽(yáng)輻射等環(huán)境影響。對(duì)于帶有火箭炮之類(lèi)武器裝備的直升機(jī)，傳感器將會(huì)承受瞬時(shí)高強(qiáng)度的炮擊振動(dòng)。經(jīng)驗(yàn)表明，長(zhǎng)時(shí)間處于海洋性氣候和高溫地域工作的直升機(jī)，對(duì)其機(jī)載設(shè)備傳感器耐濕度和腐蝕能力要求更高。

3.3 壽命和可靠性高

直升機(jī)是一種能夠長(zhǎng)期、可靠和安全使用的飛行器，其機(jī)載設(shè)備壓力傳感器的使用壽命一般要求能夠達(dá)到10000小時(shí)以上，傳感器平均故障間隔時(shí)間MTBF一般要求不低于2000小時(shí)。

3.4 體積小、重量輕

早期直升機(jī)研制過(guò)程中，機(jī)載設(shè)備傳感器一般體積較大、重量較重。隨著傳感器技術(shù)的快步發(fā)展，從直升機(jī)運(yùn)營(yíng)性、經(jīng)濟(jì)性、尤其軍用直升機(jī)機(jī)動(dòng)性、戰(zhàn)訓(xùn)能力角度出發(fā)，對(duì)機(jī)載設(shè)備傳感器的體積和重量要求越來(lái)越嚴(yán)格，從直升機(jī)研制之初，到最后的設(shè)計(jì)定型、適航取證過(guò)程中，對(duì)傳感器體積和重量要求都是層層控制。有限的結(jié)構(gòu)空間對(duì)體積和重量的苛刻要求，也使得一些復(fù)合式傳感器應(yīng)用的越來(lái)越多。

3.5 工作精度高、穩(wěn)定性好

隨著直升機(jī)應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，要求高精度、工作穩(wěn)定性好的機(jī)載設(shè)備傳感器已經(jīng)越來(lái)越迫切，尤其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)、火控和武器系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)的監(jiān)控要求有更高的精度和穩(wěn)定性。要求傳感器綜合精度優(yōu)于0.1%FS將很快變?yōu)橐环N基本指標(biāo)要求。endprint

4 傳感器功能

4.1 壓力傳感器

壓力是流體技術(shù)領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要參數(shù)，壓力測(cè)量在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。在直-9直升機(jī)上，壓力傳感器應(yīng)用最多，從空間結(jié)構(gòu)來(lái)看，安裝壓力傳感器的區(qū)域主要涉及燃油箱、座艙、發(fā)動(dòng)機(jī)艙、主/尾減速器艙、電子設(shè)備艙、起落架艙等空間。從涉及的系統(tǒng)來(lái)看，主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)、大氣航姿基準(zhǔn)系統(tǒng)和任務(wù)、選裝設(shè)備等。

直-9直升機(jī)安裝的壓力傳感器具體種類(lèi)和作用包括：

4.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩傳感器

用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)功率。通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)工作滑油，測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩壓力，輸出后轉(zhuǎn)換成發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。測(cè)試介質(zhì)為滑油。

4.1.2 滑油壓力傳感器

用于監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)滑油的工作壓力。傳感器通過(guò)安裝在滑油流經(jīng)的管路或滑油腔部位，為發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)工作部件潤(rùn)滑和冷卻提供壓力監(jiān)控保障。測(cè)試介質(zhì)為滑油。

4.1.3 燃油壓力傳感器

用于監(jiān)控燃油系統(tǒng)工作壓力。傳感器通過(guò)安裝在燃油流經(jīng)的管路上，為燃油系統(tǒng)穩(wěn)定的工作壓力和工作流量提供監(jiān)控保障。測(cè)試介質(zhì)為燃油。

4.1.4 液壓傳感器

用于測(cè)量液壓系統(tǒng)內(nèi)液壓油的工作壓力。傳感器通過(guò)安裝在液壓油流經(jīng)的管路或液壓油腔部位，為液壓系統(tǒng)液體傳力提供壓力監(jiān)控保障。測(cè)試介質(zhì)為液壓油。

4.1.5 氣壓傳感器

用于測(cè)量直升機(jī)所處位置的大氣壓力和壓力變化。傳感器通過(guò)直升機(jī)全靜壓系統(tǒng)，將測(cè)量的壓力信息傳給大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理和輸出。測(cè)試介質(zhì)為外界大氣。

4.1.6 氣壓高度傳感器

通過(guò)測(cè)量全靜壓系統(tǒng)的大氣靜壓，來(lái)確定氣壓高度，傳給計(jì)算機(jī)后計(jì)算得到直升機(jī)的飛行高度等信息。

4.1.7 環(huán)控系統(tǒng)用的壓力傳感器

當(dāng)直升機(jī)駕駛艙和座艙為密封艙時(shí)，一般需要傳感器測(cè)量艙內(nèi)壓力，為環(huán)控系統(tǒng)執(zhí)行其它預(yù)定功能提供依據(jù)。

4.1.8 空速傳感器

空速傳感器用于測(cè)量直升機(jī)空速變化，通過(guò)測(cè)量外界氣流的動(dòng)壓（總壓與靜壓之差）來(lái)確定直升機(jī)相對(duì)周?chē)髿馑俣鹊膫鞲衅鳌?/p>

4.1.9 任務(wù)設(shè)備用的壓力傳感器

主要用于保障直升機(jī)上安裝的任務(wù)設(shè)備能執(zhí)行預(yù)定功能。這類(lèi)傳感器一般都隨任務(wù)設(shè)備而來(lái)。

4.2 溫度傳感器

在直-9直升機(jī)上，溫度傳感器的應(yīng)用也非常多。從結(jié)構(gòu)空間來(lái)看，安裝溫度傳感器的區(qū)域主要涉及發(fā)動(dòng)機(jī)艙、座艙/貨艙、行李艙、主/尾減速器艙、電子設(shè)備艙、起落架艙和輔助動(dòng)力裝置艙等空間。從涉及的系統(tǒng)來(lái)看，主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、滑油系統(tǒng)、防火系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)、輔助動(dòng)力裝置和任務(wù)設(shè)備等。

直-9直升機(jī)安裝的溫度傳感器具體種類(lèi)和作用包括：

4.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度傳感器

用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)渦輪和尾噴等處的排氣溫度。通過(guò)排氣溫度值判定發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況。測(cè)試介質(zhì)為高溫氣體。

4.2.2 滑油溫度傳感器

用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)滑油的工作溫度。傳感器通過(guò)安裝在滑油系統(tǒng)管路或滑油箱部位，為發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)工作部件潤(rùn)滑和冷卻提供監(jiān)控保障。測(cè)試介質(zhì)為中高溫滑油。

4.2.3 大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)用的溫度傳感器

用于測(cè)量直升機(jī)所處位置的大氣溫度。傳感器通直接與外界大氣相連，將測(cè)量信息傳給大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)。測(cè)試介質(zhì)為外界大氣。

4.2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)和輔助動(dòng)力裝置用的火警探測(cè)器

用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)艙和輔助動(dòng)力裝置艙內(nèi)工作溫度，監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)和輔助動(dòng)力裝置艙是否失火。測(cè)試介質(zhì)為中高溫氣體。

4.2.5 座艙/貨艙、行李艙、電子設(shè)備艙用的溫度探測(cè)器

用于測(cè)量座艙/貨艙、行李艙、電子設(shè)備艙內(nèi)溫度，監(jiān)控艙內(nèi)是否發(fā)生火災(zāi)。

4.2.6 環(huán)控系統(tǒng)用的溫度探測(cè)器

用于測(cè)量環(huán)控系統(tǒng)中的駕駛艙和座艙加溫管路、空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)引氣管路是否泄漏。測(cè)試介質(zhì)為高溫氣體。

4.2.7 任務(wù)設(shè)備用的溫度傳感器

主要用于保障直升機(jī)上安裝的任務(wù)設(shè)備能執(zhí)行預(yù)定功能。這類(lèi)傳感器一般都隨任務(wù)設(shè)備而來(lái)。

4.3 其它傳感器

4.3.1 磁航向傳感器

磁航向傳感器用于導(dǎo)航系統(tǒng)，主要用于測(cè)量直升機(jī)相對(duì)地磁北極的航向，用以指示直升機(jī)相對(duì)地磁北極的偏角。一般與慣導(dǎo)系統(tǒng)配套使用，為慣導(dǎo)系統(tǒng)提供相對(duì)地磁北極偏角的信息。

磁航向傳感器屬于兩相地磁敏感元件，通過(guò)完全正交的兩組線圈，在激磁信號(hào)的作用下，將測(cè)量到的地磁場(chǎng)強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)選頻將2倍于激磁信號(hào)的頻率選出，經(jīng)解調(diào)后轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)，通過(guò)AD 轉(zhuǎn)換將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。在信號(hào)的處理上通過(guò)對(duì)兩組信號(hào)符號(hào)的判別確定信號(hào)所屬象限，通過(guò)對(duì)兩組信號(hào)大小的反正切計(jì)算確定信號(hào)的角度。當(dāng)直升機(jī)沿飛行方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出由小到大增加（0°→360°）；當(dāng)直升機(jī)沿飛行方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，輸出由大到小減少（360°→0°）。

4.3.2 轉(zhuǎn)速傳感器

轉(zhuǎn)速傳感器主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)和旋翼系統(tǒng)。旋翼轉(zhuǎn)速傳感器，用于監(jiān)控主旋翼軸的最大和最小轉(zhuǎn)速，并提供告警功能。發(fā)動(dòng)機(jī)用的轉(zhuǎn)速傳感器用于監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁u輪的轉(zhuǎn)速和自由渦輪的轉(zhuǎn)速。

4.3.3 油量/液面?zhèn)鞲衅?/p>

油量傳感器主要用于燃油系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和滑油系統(tǒng)，監(jiān)控燃油箱、液壓油箱、滑油箱內(nèi)燃油量的多少，以及提供最大和最小燃油油量報(bào)警。

傳感器是一個(gè)電容器，其內(nèi)外管表面的銅鍍層構(gòu)成了極板，電容器的介質(zhì)即燃油和周?chē)目諝狻Ｓ捎谌加偷慕橘|(zhì)常數(shù)大約為空氣介質(zhì)常數(shù)的2倍，裝于燃油箱內(nèi)的傳感器電容隨著燃油平面的變化而變化。一般由于燃油箱形狀不規(guī)則，傳感器內(nèi)管的銅鍍層被鍍成特定的形狀，以使傳感器的電容量與傳感器測(cè)量的油量成線性變化。傳感器內(nèi)置開(kāi)關(guān)，提供報(bào)警功能。endprint

4.3.4 載荷傳感器

在高速飛行中，急劇的機(jī)動(dòng)飛行 （即小半徑機(jī)動(dòng)飛行）會(huì)引起嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，如果這個(gè)應(yīng)力過(guò)大就會(huì)引起事故。旋翼的載荷隨過(guò)載系數(shù)的增加而增加。并且部分地由操縱線系承擔(dān)，特別是右橫向線系受力最嚴(yán)重。當(dāng)直升機(jī)達(dá)到它的可操縱極限時(shí)，由安裝在右橫向線系伺服機(jī)構(gòu)上的一個(gè)載荷傳感器通知駕駛員，及時(shí)采取飛行程序處理。

4.3.5 金屬屑傳感器

金屬屑傳感器利用電磁感應(yīng)原理，用于監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)工作滑油中金屬屑種類(lèi)、大小和含量，并提供告警功能。

4.3.6 位置傳感器

位置傳感器用于控制增穩(wěn)系統(tǒng)，控制增穩(wěn)系統(tǒng)用于儀表飛行時(shí)對(duì)直升機(jī)的姿態(tài)、航向和飛行軌跡進(jìn)行控制。位置傳感器主要包括腳蹬位置傳感器、總距位置傳感器和周期桿位置傳感器。

腳蹬、總距和周期桿位置傳感器是一種連續(xù)工作的機(jī)電裝置，當(dāng)腳蹬、總距變距桿和航向周期桿的位置移動(dòng)后，通過(guò)連桿帶動(dòng)傳感器的的搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)，與搖臂聯(lián)接的電位計(jì)因而輸出相對(duì)應(yīng)的電壓變化信號(hào)，輸出到放大器和計(jì)算機(jī)，來(lái)反映腳蹬、總距和周期桿的位置。

4.3.7 速度矢量傳感器

速度矢量傳感器為復(fù)合式傳感器，用于大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，安裝在旋翼下面的誘導(dǎo)氣流場(chǎng)中， 感受由空速和下洗流引起的合成氣流全壓、靜壓、大氣靜溫、以及探頭相對(duì)于直升機(jī)軸線的俯仰角和方位角，傳送給直升機(jī)大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。

4.3.8 角位移傳感器

用于武器隨動(dòng)系統(tǒng)，角位移傳感器安裝在武器通用掛架上，實(shí)時(shí)反饋掛架位置，并輸出掛架位置信號(hào)送至隨動(dòng)電子箱內(nèi)進(jìn)行解算。

4.3.9 流量傳感器

流量傳感器主要用于直升機(jī)燃油系統(tǒng)，不斷地監(jiān)控燃油系統(tǒng)供油管路中流經(jīng)的燃油流量，并傳給直升機(jī)上數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)，換算成燃油消耗總量和剩余量。

5 發(fā)展歷程

5.1 壓力傳感器

直-9直升機(jī)應(yīng)用的壓力傳感器在工作原理和工作方式上主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：

第一階段：膜盒式壓力傳感器

在機(jī)載測(cè)試技術(shù)發(fā)展的初期，使用的都是膜盒式結(jié)構(gòu)的壓力傳感器來(lái)對(duì)直升機(jī)上各種形式的壓力進(jìn)行測(cè)量。二十世紀(jì)八十年代初，中航工業(yè)哈飛引進(jìn)法國(guó)“海豚”直升機(jī)，并發(fā)展成直-9系列直升機(jī)。法國(guó)“海豚”直升機(jī)研制初期安裝的壓力傳感器均是膜盒式壓力傳感器。直-9系列直升機(jī)早期研發(fā)階段，絕大部分壓力傳感器沿用了“海豚”直升機(jī)所安裝的傳感器，少數(shù)壓力傳感器安裝了國(guó)內(nèi)航空儀表生產(chǎn)單位研發(fā)的膜盒式結(jié)構(gòu)壓力傳感器。

膜盒式結(jié)構(gòu)的壓力傳感器精度不高，工作穩(wěn)定性差，工作壽命短。隨著航空技術(shù)的發(fā)展，直升機(jī)構(gòu)成和使用日趨復(fù)雜，對(duì)機(jī)載測(cè)試技術(shù)的要求也不斷的提高，這種結(jié)構(gòu)形式的壓力傳感器很難滿(mǎn)足機(jī)載測(cè)試的要求。

第二階段：壓阻式壓力傳感器

直-9系列直升機(jī)先后走過(guò)了小批組裝、國(guó)產(chǎn)化、改進(jìn)改型的研發(fā)過(guò)程。在二十世紀(jì)九十年代初，直-9直升機(jī)開(kāi)始了各類(lèi)傳感器的國(guó)產(chǎn)化、更新?lián)Q代工作，尤其是壓力傳感器，全部應(yīng)用中國(guó)電子科技集團(tuán)第49所研發(fā)的壓阻式壓力傳感器。

壓阻式傳感器就是利用單晶硅壓阻效應(yīng)制成的。它是將單晶硅膜片和電阻條采用集成電路工藝制作成為硅壓阻芯片，然后將此芯片封接在傳感器外殼內(nèi)連接出電極引線而制成。利用硅的壓阻效應(yīng)和集成電路技術(shù)制成的壓阻式傳感器，具有靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、易于小型與微型化、便于批量生產(chǎn)與使用方便等特點(diǎn)。因而，它是一種發(fā)展迅速、應(yīng)用廣泛的新型傳感器，所以國(guó)內(nèi)外一些傳感器生產(chǎn)廠家己逐漸淘汰了膜盒式結(jié)構(gòu)的壓力傳感器，取而代之的就是壓阻式壓力傳感器。

但是，壓阻式傳感器是用半導(dǎo)體材料制成的，半導(dǎo)體材料對(duì)溫度比較敏感，所以以半導(dǎo)體材料作為敏感元件的傳感器的溫度特性比較差，溫度漂移非常大；它特殊的加工工藝又使其非線性誤差也比較大。因此較大的溫漂和非線性誤差，而使壓阻式傳感器的使用受到了限制。但它的重復(fù)性非常好，所以可通過(guò)對(duì)溫度漂移誤差和非線性誤差進(jìn)行補(bǔ)償，來(lái)提高它的溫度使用范圍。

5.2 溫度傳感器

直-9直升機(jī)應(yīng)用的溫度傳感器在工作原理和工作方式上主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段：

第一階段：熱電偶溫度傳感器

熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一。二十世紀(jì)八十年代初，中航工業(yè)哈飛引進(jìn)法國(guó)“海豚”直升機(jī)，并發(fā)展成直-9系列直升機(jī)。法國(guó)“海豚”直升機(jī)研制初期安裝的溫度傳感器均是熱電偶溫度傳感器。直-9系列直升機(jī)早期研發(fā)階段，絕大部分溫度傳感器沿用了“海豚”直升機(jī)所安裝的傳感器。

熱電偶溫度傳感器具有探測(cè)工作溫度范圍寬，電動(dòng)勢(shì)較大，測(cè)量方便，準(zhǔn)確較高的優(yōu)點(diǎn)，熱電偶傳感器也有自己的缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境的信號(hào)干擾，也容易受到前置放大器溫漂的影響，不適合測(cè)量微小的溫度變化。

第二階段：熱電阻溫度傳感器

直-9系列直升機(jī)先后走過(guò)了小批組裝、國(guó)產(chǎn)化、改進(jìn)改型的研發(fā)過(guò)程。在二十世紀(jì)九十年代初，直-9直升機(jī)開(kāi)始了各類(lèi)傳感器的國(guó)產(chǎn)化、更新?lián)Q代工作，在溫度傳感器上，大部分應(yīng)用了國(guó)內(nèi)航空儀表公司研發(fā)的熱電阻溫度傳感器，主要是鉑電阻溫度傳感器。

鉑電阻溫度傳感器測(cè)量精度極高，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，抗氧化與抗時(shí)效誤差效果好。鉑電阻溫度傳感器測(cè)試溫度偏低，是中低溫區(qū)最常用的一種溫度傳感器。

6 發(fā)展趨勢(shì)

直升機(jī)上機(jī)載傳感器技術(shù)屬于由技術(shù)推動(dòng)發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域之一， 它超前于直升機(jī)的發(fā)展以向直升機(jī)提供先進(jìn)的成熟產(chǎn)品。它是測(cè)量技術(shù)的前端， 也是信息技術(shù)的源頭， 傳感器在航空領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。除了紅外、激光、圖像、雷達(dá)探測(cè)等機(jī)載光電、射頻傳感器系統(tǒng)外， 那些基于壓力、溫度、加速度、角度、位移、油量、生物敏、化學(xué)敏等原理的機(jī)載傳感器， 主要用于測(cè)量直升機(jī)的飛行姿態(tài)、狀態(tài)、導(dǎo)航定位參數(shù)、動(dòng)力裝置及燃滑油系統(tǒng)工作參數(shù)， 測(cè)量武器火控系統(tǒng)以及飛控、液壓、電源、起落架、環(huán)控、救生、安全與防護(hù)等機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)的工作參數(shù)， 供駕駛員直接了解直升機(jī)機(jī)的有關(guān)狀態(tài)， 對(duì)各種機(jī)載裝置和系統(tǒng)進(jìn)行控制。endprint

直升機(jī)上機(jī)載傳感器發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在下面幾個(gè)方向：

（1）微型化：微型化會(huì)為直升機(jī)帶來(lái)很多好處，其功耗低、重量輕、體積小、分辨率高，實(shí)施安裝非常方便；對(duì)周?chē)骷绊懶。怖谖⑿蛢x器、儀表的配套使用。

（2）集成化：多功能一體化傳感器在航空領(lǐng)域內(nèi)越來(lái)越得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用，

其中，將多種不同敏感元器件制作在同一個(gè)硅片上，制成集成化多功能的傳感器，集成度高、體積小，容易實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償和校正，是當(dāng)前傳感器集成化發(fā)展的主要方向。

（3）數(shù)字智能化：

目前，直-9系列直升機(jī)為我國(guó)保有量最多的直升機(jī)型號(hào)。國(guó)內(nèi)外用戶(hù)，對(duì)直-9直升機(jī)的使用需求日益復(fù)雜，在直-9直升機(jī)的現(xiàn)有的設(shè)計(jì)平臺(tái)，對(duì)其操作系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)的數(shù)字化改造已迫在眉睫，隨著直-9直升機(jī)應(yīng)用數(shù)字式電子控制技術(shù)程度越來(lái)越高，傳統(tǒng)的壓力傳感器已經(jīng)很難滿(mǎn)足數(shù)字控制系統(tǒng)的要求。

智能壓力傳感器開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，為解決直-9直升機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)具有記憶、思維、處理能力開(kāi)辟了廣闊地前景。運(yùn)用在航空控制系統(tǒng)中的智能壓力傳感器，除了發(fā)送/接收數(shù)字信號(hào)外，還執(zhí)行信號(hào)采集和處理、故障自診斷、故障隔離及故障容錯(cuò)等任務(wù)，分擔(dān)了FADEC系統(tǒng)的繁重低級(jí)任務(wù)，騰出大量CPU資源來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、精確的控制算法和監(jiān)控管理，用以提高綜合系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和整體性能。

同傳統(tǒng)壓力傳感器相比，智能傳感器具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：

（1） 精度更高：智能傳感器可以通過(guò)軟件進(jìn)行信息處理，從而可以修正各種確定性系統(tǒng)誤差，也可適當(dāng)補(bǔ)償隨機(jī)誤差，降低噪聲，提高傳感器精度；

（2）穩(wěn)定、可靠性好：它具有自診斷、自校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，對(duì)于智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)還具有自適應(yīng)功能；

（3）檢測(cè)與處理方便：它不僅具有一定的可編程自動(dòng)化能力，可根據(jù)對(duì)象或條件的變化，改變量程或輸出數(shù)據(jù)的形式，而且輸出數(shù)據(jù)可通過(guò)串行或并行口直接送到遠(yuǎn)地的計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理：

（4） 功能廣：不僅可以實(shí)現(xiàn)多傳感器信息參數(shù)的綜合測(cè)量，而且可以有多種形式輸出。

參考文獻(xiàn)

[1]航空傳感器實(shí)用手冊(cè)[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

[2]傳感器技術(shù)手冊(cè)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1986.

[3]余瑞芬.傳感器原理[M].北京：航空工業(yè)出版社，1995.

[4]劉君華.智能傳感器系統(tǒng)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000（08）.

[5] S哈爾濱飛機(jī)制造公司.A365N1海豚2型直升機(jī)培訓(xùn)手冊(cè)[Z]，1990.

作者單位

1.哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 黑龍江省哈爾濱市 150066

2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所 黑龍江省哈爾濱市 150001endprint

直升機(jī)上機(jī)載傳感器發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在下面幾個(gè)方向：

（1）微型化：微型化會(huì)為直升機(jī)帶來(lái)很多好處，其功耗低、重量輕、體積小、分辨率高，實(shí)施安裝非常方便；對(duì)周?chē)骷绊懶。怖谖⑿蛢x器、儀表的配套使用。

（2）集成化：多功能一體化傳感器在航空領(lǐng)域內(nèi)越來(lái)越得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用，

其中，將多種不同敏感元器件制作在同一個(gè)硅片上，制成集成化多功能的傳感器，集成度高、體積小，容易實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償和校正，是當(dāng)前傳感器集成化發(fā)展的主要方向。

（3）數(shù)字智能化：

目前，直-9系列直升機(jī)為我國(guó)保有量最多的直升機(jī)型號(hào)。國(guó)內(nèi)外用戶(hù)，對(duì)直-9直升機(jī)的使用需求日益復(fù)雜，在直-9直升機(jī)的現(xiàn)有的設(shè)計(jì)平臺(tái)，對(duì)其操作系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)的數(shù)字化改造已迫在眉睫，隨著直-9直升機(jī)應(yīng)用數(shù)字式電子控制技術(shù)程度越來(lái)越高，傳統(tǒng)的壓力傳感器已經(jīng)很難滿(mǎn)足數(shù)字控制系統(tǒng)的要求。

智能壓力傳感器開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，為解決直-9直升機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)具有記憶、思維、處理能力開(kāi)辟了廣闊地前景。運(yùn)用在航空控制系統(tǒng)中的智能壓力傳感器，除了發(fā)送/接收數(shù)字信號(hào)外，還執(zhí)行信號(hào)采集和處理、故障自診斷、故障隔離及故障容錯(cuò)等任務(wù)，分擔(dān)了FADEC系統(tǒng)的繁重低級(jí)任務(wù)，騰出大量CPU資源來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、精確的控制算法和監(jiān)控管理，用以提高綜合系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和整體性能。

同傳統(tǒng)壓力傳感器相比，智能傳感器具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：

（1） 精度更高：智能傳感器可以通過(guò)軟件進(jìn)行信息處理，從而可以修正各種確定性系統(tǒng)誤差，也可適當(dāng)補(bǔ)償隨機(jī)誤差，降低噪聲，提高傳感器精度；

（2）穩(wěn)定、可靠性好：它具有自診斷、自校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，對(duì)于智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)還具有自適應(yīng)功能；

（3）檢測(cè)與處理方便：它不僅具有一定的可編程自動(dòng)化能力，可根據(jù)對(duì)象或條件的變化，改變量程或輸出數(shù)據(jù)的形式，而且輸出數(shù)據(jù)可通過(guò)串行或并行口直接送到遠(yuǎn)地的計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理：

（4） 功能廣：不僅可以實(shí)現(xiàn)多傳感器信息參數(shù)的綜合測(cè)量，而且可以有多種形式輸出。

參考文獻(xiàn)

[1]航空傳感器實(shí)用手冊(cè)[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

[2]傳感器技術(shù)手冊(cè)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1986.

[3]余瑞芬.傳感器原理[M].北京：航空工業(yè)出版社，1995.

[4]劉君華.智能傳感器系統(tǒng)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000（08）.

[5] S哈爾濱飛機(jī)制造公司.A365N1海豚2型直升機(jī)培訓(xùn)手冊(cè)[Z]，1990.

作者單位

1.哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 黑龍江省哈爾濱市 150066

2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所 黑龍江省哈爾濱市 150001endprint

直升機(jī)上機(jī)載傳感器發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在下面幾個(gè)方向：

（1）微型化：微型化會(huì)為直升機(jī)帶來(lái)很多好處，其功耗低、重量輕、體積小、分辨率高，實(shí)施安裝非常方便；對(duì)周?chē)骷绊懶。怖谖⑿蛢x器、儀表的配套使用。

（2）集成化：多功能一體化傳感器在航空領(lǐng)域內(nèi)越來(lái)越得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用，

其中，將多種不同敏感元器件制作在同一個(gè)硅片上，制成集成化多功能的傳感器，集成度高、體積小，容易實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償和校正，是當(dāng)前傳感器集成化發(fā)展的主要方向。

（3）數(shù)字智能化：

目前，直-9系列直升機(jī)為我國(guó)保有量最多的直升機(jī)型號(hào)。國(guó)內(nèi)外用戶(hù)，對(duì)直-9直升機(jī)的使用需求日益復(fù)雜，在直-9直升機(jī)的現(xiàn)有的設(shè)計(jì)平臺(tái)，對(duì)其操作系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)的數(shù)字化改造已迫在眉睫，隨著直-9直升機(jī)應(yīng)用數(shù)字式電子控制技術(shù)程度越來(lái)越高，傳統(tǒng)的壓力傳感器已經(jīng)很難滿(mǎn)足數(shù)字控制系統(tǒng)的要求。

智能壓力傳感器開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，為解決直-9直升機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)具有記憶、思維、處理能力開(kāi)辟了廣闊地前景。運(yùn)用在航空控制系統(tǒng)中的智能壓力傳感器，除了發(fā)送/接收數(shù)字信號(hào)外，還執(zhí)行信號(hào)采集和處理、故障自診斷、故障隔離及故障容錯(cuò)等任務(wù)，分擔(dān)了FADEC系統(tǒng)的繁重低級(jí)任務(wù)，騰出大量CPU資源來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、精確的控制算法和監(jiān)控管理，用以提高綜合系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和整體性能。

同傳統(tǒng)壓力傳感器相比，智能傳感器具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：

（1） 精度更高：智能傳感器可以通過(guò)軟件進(jìn)行信息處理，從而可以修正各種確定性系統(tǒng)誤差，也可適當(dāng)補(bǔ)償隨機(jī)誤差，降低噪聲，提高傳感器精度；

（2）穩(wěn)定、可靠性好：它具有自診斷、自校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，對(duì)于智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)還具有自適應(yīng)功能；

（3）檢測(cè)與處理方便：它不僅具有一定的可編程自動(dòng)化能力，可根據(jù)對(duì)象或條件的變化，改變量程或輸出數(shù)據(jù)的形式，而且輸出數(shù)據(jù)可通過(guò)串行或并行口直接送到遠(yuǎn)地的計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理：

（4） 功能廣：不僅可以實(shí)現(xiàn)多傳感器信息參數(shù)的綜合測(cè)量，而且可以有多種形式輸出。

參考文獻(xiàn)

[1]航空傳感器實(shí)用手冊(cè)[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

[2]傳感器技術(shù)手冊(cè)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1986.

[3]余瑞芬.傳感器原理[M].北京：航空工業(yè)出版社，1995.

[4]劉君華.智能傳感器系統(tǒng)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000（08）.

[5] S哈爾濱飛機(jī)制造公司.A365N1海豚2型直升機(jī)培訓(xùn)手冊(cè)[Z]，1990.

作者單位

1.哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 黑龍江省哈爾濱市 150066

2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所 黑龍江省哈爾濱市 150001endprint