淺談部分機載設備發展及其傳感器運用

謝瀚鋒

摘要：伴隨著社會各行自動化程度逐漸提高，當前機載平臺上為更好實現不同種類飛機遂行的各類用途任務，傳感器技術專業化的組合運用與拓展應運而生。本篇淺談機載設備發展史及其上部分傳感器應用，對其通用性和專門性做出部分規整，方便讀者參考其中的部分種類性質，對更深層次了解、研究、運用得到啟迪。

關鍵詞：機載設備;傳感器;部分分析

引言：

自飛機誕生之初，人們就逐漸開展對飛機各項性能的提升而做出努力。隨著時代發展，飛機用途因各類性能而被廣泛定義，其衍生的客機、運輸機、農業機、森林防護機、航測機、醫療救護機、游覽機、公務機、體育機，試驗研究機、氣象機和執法機等飛機對機載設備的利用逐漸加大，機載平臺上為其不同用途飛機的各類用途展開而越發加大依賴于傳感器應用技術，為保障飛行而起到巨大作用。

1傳感器概念與機載設備聯系

從廣泛的定義來說，傳感器是一類檢測裝置，能通過敏感元件觀測到被測量信息，并能將接收到的信息，按規律變換成所需的信息類型（飛機上通常為電信號）輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的應用為機載設備在實現自動檢測和自動控制的用途拓展中提供信息基礎。傳感器原理特性中的線性度、遲滯特性、靈敏度等靜態特性、動態特性分別對傳感器自身性能和被測量處理，通過不同傳感器的復合型、應用型出現，在機載自動化設備建設中的推進作用日趨明顯。

2機載設備種類及發展

2.1飛機基礎機載設備簡介

2.1.1航空儀表

航空儀表作為飛機上所有儀表的總稱。航空儀表用于測量和反映飛機運行狀態和發動機運行狀態，在保障飛機飛行安全的同時，對于飛行安全和改善飛航性能方面有著重要作用。

2.1.2飛機導航系統

飛機導航系統指用于確定飛機位置并引導飛機依預設航線飛行的整套設備。飛機導航系統的作用不言而喻，無論是客機，航測機還是氣象機，都無法離開它獨自展開其用途。

2.2其它機載設備

以空速管為例，其利用壓力傳感器，作為將檢測到的氣流總壓與靜壓傳送給大氣數據計算機和飛機儀表的裝置，其對飛行動態數據采集有著至關重要的意義。

2.2飛機機載設備發展歷史

2.2.1航空儀表發展

航空儀表的發展可分為以下五個階段。

機械儀表階段：第一次世界大戰期間，航空儀表有了較大發展。從1916年英國皇家空軍S.E.5型飛機上的3種飛行儀表和發動機儀表。

電氣儀表階段：到了1929年美國飛行員J.H.杜立特首次儀表飛行，開創了儀表發展的新階段。

機電式伺服儀表階段：上世紀30—50年代，飛機儀表出現了遠讀儀表、伺服表等新式航空儀表，這一時期甚至還出現了各類機電型綜合儀表。

綜合顯示儀表階段、電子綜合顯示儀表階段：從上世紀60年代開始出現電子綜合顯示儀表，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、數字、標準和多功能的方向發展。

2.2.2飛行導航系統發展

可以簡要的將飛行導航系統發展分為三個階段，目視導航、無線電導航、基于性能的導航。

目視導航在飛機出現的早期廣泛運用，機組參照一些地面標志物，通過引導確定其方位。

無線電導航在上世紀20年代出現，它將飛行員的視角由飛機外部環境拉回駕駛艙儀表之中，可以說它是儀表飛行的基礎。隨著時間推移出現的有機載ADF接收機、VOR接收機、ILS接收機和DME接收機。

PBN即基于性能的導航，可分為兩類：RNAV導航和RNP導航。RNAV導航是人們為不依附于地面臺進行飛行，而在覆蓋于諸如準確的慣導數據、GPS數據等數據內進行的導航方式。其更多是基于飛機自身的位置計算能力，而非局限于地面臺，因此，飛機可以隨意沿期望路徑飛行而不用參考地面塔臺分布。RNP導航的存在可以說是對BNAV的補充，它對RNAV中存在的誤差、定位不準確等問題可以進行監控與告警。

2.2.3機載設備發展評述

由前兩類機載設備可以得出機載設備應用電子技術與計算機技術運用逐漸廣泛，他們組成數字式、多余度的電傳系統、慣導系統與組合導航系統等多個系統。國內機載設備的技術水平正向著開發新技術、制造先進產品的方向邁進。

3部分機載設備中的傳感器應用

此部分分將機載的部分基礎傳感器、組合型傳感器、應用型傳感器分三類引例介紹：

在尾噴管測溫中運用的熱電阻式傳感器是很典型的基礎傳感器，在四個相串、兩兩相串再并聯兩種聯接方式下通過多組多次測溫得到數據后通過機載計算機處理，可以得到相近的尾噴管測溫數據，并用于發動機健康監測。

在此，以壓力傳感器為例進行分析。飛機上的壓力傳感器常用的有變形測量和特性參數測量。其中變形測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化為指針顯示，也可通過電信號轉化為數字顯示。特性參數測量通過單晶硅膜片、諧振筒等得到頻率信號，再通過機內交流電傳輸進行傳遞，兩類傳感器在同一部分同時運用即為組合型傳感器。在傳輸方式上如果運用到光纖，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用。

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

4機載設備傳感器應用展望

總體而言，世界航空電子已經進入一個高度綜合的時代，從各型飛機的研制、機電一體化的大走向來看，機載設備中的傳感器正向著微型化、智能化、無線網絡化的方向發展。

在機載傳感器的綜合應用方面，我們應充分借鑒、學習先進技術和經驗，同時注重技術創新和管理創新，將微電子、數字化、計算機、信息處理等相關技術的發展融入，由此，傳感器綜合技術在機載設備中將得到更為廣泛的應用。

5結語

綜上所述，傳感器對于部分機載設備發展的重要性不言而喻，提高傳感器技術水平，加大傳感器微型化、智能化、無線網絡化發展腳步，在未來部分機載設備更新中所需的傳感器才能得到有效提升，這樣，才能更好地推動部分機載設備的發展。

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