大氣數據計算機試驗器的研制分析

熊濤

摘要：大氣數據計算機是飛機的重要機載電子設備，它與攻角傳感器、大氣溫度傳感器配套形成了一個獨立的大氣數據系統，為航空電子系統提供各項大氣參數以用于飛行控制、導航、火控計算等。因此，大氣數據計算機的工作性能對航空電子系統的影響至關重要。為確保大氣數據計算機滿足技術要求，以精密和可靠的手段對其性能進行測試是十分必要的。

關鍵詞：大氣數據計算機試驗器;研制分析

大氣數據計算機工作原理

由于飛機的大氣參數與飛機所處的高度、速度和飛行姿態有關，而它們在飛機飛行過程中又是連續不斷地變化的，因此為了能正確地反映飛機的真實狀態以便實時正確地輸出各種大氣參數，大氣數據計算機必須是一個實時控制系統。大氣數據計算機為實現實時控制，首先在內部確定一個固定的程序周期，在個程序周期內，從壓力傳感器采集到與壓力成函數關系的振動頻率數，同時從模擬通道采樣當時的壓力傳感器溫度，根據所得到的頻率數和溫度值，從壓力傳感器的 EPROM中取出相應的特征信息，從而得到相應的全壓Pt和靜壓Ps值。根據需要計算出靜壓源誤差的靜壓Ps′和差壓Qc′，從模擬輸入通道采樣到大氣溫度傳感器的總溫電阻值和攻角傳感器的局部攻角電壓信號，大氣數據計算機還須采樣電子綜合顯示器的氣壓裝訂電壓信號，經過計算處理，得到氣壓裝訂PBs和總溫Tt、真攻角at。以上參數解算出來后，即可根據靜壓Ps解算出氣壓高度Hp，根據動壓Qc解算出指示空速Vi，根據靜壓Ps和動壓Qc解算出馬赫數M值，根據靜壓Ps、動壓Qc和總溫Tt解算出真空速Vt，根據靜壓Ps和氣壓裝訂PBs解算出裝訂氣壓高度根據馬赫數和總溫Tt解算出大氣密度比。計算機算出各種大氣參數之后，根據要求，將它們通過模擬輸出接口、數字輸出接口送出相應的模擬大氣參數和數字大氣參數。大氣數據計算機還可根據馬赫數和真攻角的關系送出攻角告警、攻角予警等開關量信號，根據計算機的工作狀態送出ADC是否故障的開關量信號。大氣數據計算機完成上述各項工作后，就進行空中自監控，以監視計算機的工作狀態。大氣數據計算機接收到來自電子綜合顯示器的ADC自檢開關量信號后中斷正常工作，轉入ADC自檢狀態，當自檢結束后如工作正常則向電子綜合顯器發送一組自檢數據。而大氣數據計算機則在前面板上設有一個自檢按鈕，按下后“正常”、“故障”指示燈交替閃爍三次，如自檢正常則可輸出一組規定數據。

設計分析

依據某型號飛機大氣數據計算機的要求，該試驗器應能模擬飛機系統各傳感器向大氣數據計算機輸入模擬信號和離散信號，大氣機解算后輸出的模擬信號和ARINC-429數字信號及離散信號由試驗器采集，經處理和量化后，最終顯示測試結果供操作者判讀。因此，試驗器的設計方案包括硬件設計和軟件設計兩個方面。

系統的硬件設計

系統的硬件設計包括大氣數據計算機工作電源、模擬信號產生和離散信號產生、離散信號監控等部分的電路設計和結構設計。在設計過程中，對電路工作的可靠性、系統的抗干擾能力及電路對某型號飛機兩種大氣數據計算機的通用性進行了詳細論證，而且充分考慮了接口電路能提供自動測試及人工測試兩種通道。電路所選用的元件和器材進行了優化選擇及相關試驗，保證了系統工作的可靠性。在結構設計上總體采用機柜式標準結構，根據功能分為三部分，各部分通過電纜相互連接，每部分可單獨從機柜中抽出，這樣既美觀大方，又較大程度地方便了維護。

系統的軟件設計

系統的軟件采用C語言設計，軟件共分為操作界面、數據采集及轉換控制數據處理和量化、顯示驅動等程序模塊。軟件設計過程中充分考慮到操作界面的友好、簡練，考慮到數據采集控制和轉換的效率和可靠性，以及數據處理和量化的準確性，通過各模塊的優化組合，使系統的測試過程操作簡單，使用靈活，檢測、判讀方便。數據采集卡的配置則充分考慮了采集速率、精度、采集通道對輸出信號的適應性及采集卡的工作環境和糾錯能力，并綜合考慮技術先進性、可靠性和經濟性，選配了PCL-818數據采集卡和專用的ARNC-429數字信號轉換卡。大氣數據計算機試驗器總體上分為兩大部分，分別為系統接口部分和計算機測試部分。其中系統接口部分的功能主要是模仿飛機傳感器為大氣機提供模擬信號和離散信號輸入，同時對大氣機輸出離散信號進行監控;計算機檢測部分為測試系統的核心，它包括數據采集轉換接口和通用計算機，主要完成對大氣機輸出的模擬信號和ARNC-429信號的實時采集，數據經處理、量化后，以指定的物理單位顯示，供檢測者判讀。

結語

數字化測試技術是測試領域的潮流，是提高測試精度和實現測試過程自動化的關鍵，在該試驗器的研制中進行了多方面的考慮，特別是采用了計算機自動檢測技術，使得該試驗器不但能滿足技術條件的要求，還具有良好的可操作性和直觀性。

（作者單位：航空工業洪都制造工程部）

【參考文獻】

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