航空儀表的發(fā)展歷程航空儀表的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)和飛機的發(fā)展是分不開的。在飛機剛問世時,因其本身結(jié)構(gòu)簡單,飛行高度和速度都很低,飛機上沒有航空儀表。后來,隨著飛行時間和飛行距離的增加,才開始安裝時鐘、航速計和指南針等簡陋的儀表設(shè)備。駕駛員只能在晴朗的白天,依靠地圖和地標來飛行。第一次世界大戰(zhàn)期間,迫于軍事上的需要,一些國家大力投資發(fā)展航空事業(yè),飛機上開始安裝空速表、高度表、磁羅盤、發(fā)動機轉(zhuǎn)速表和滑油壓力表等航空儀表。到了20世紀30年代,為使飛機能在云中或夜間飛行,又增添了升降速度表、轉(zhuǎn)彎側(cè)滑儀、陀螺地平儀和陀螺方向儀等航空儀表?？傊?隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,航空儀表的發(fā)展是緊跟飛機發(fā)展而發(fā)展的。下一頁返回航空儀表的發(fā)展歷程從航空儀表在各個歷史時期出現(xiàn)的不同結(jié)構(gòu)與形式來看,它的發(fā)展過程大體分為以下5個階段。1.機械儀表階段這個階段是儀表的初創(chuàng)時期,多數(shù)儀表為單個整體直讀式結(jié)構(gòu),也稱為直讀式儀表,即傳感器和指示器組裝在一起的單一參數(shù)測量儀表,其表內(nèi)敏感元件、信號傳送和指示部分均為機械結(jié)構(gòu),例如早期的空速表和高度表。機械儀表的最大優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低廉;它的缺點是靈敏度較低,指示誤差較大。隨著飛機性能和要求精度的不斷提高,機械儀表早已不能滿足航空發(fā)展的需要。上一頁下一頁返回航空儀表的發(fā)展歷程2.電氣儀表階段從20世紀30年代起,航空儀表已由機械化逐步走向電氣化,發(fā)展成電氣儀表,此時的儀表稱為遠讀式儀表,如遠讀式磁羅盤、遠讀式地平儀等。所謂“遠讀”是指儀表的傳感器和指示器沒有裝在同一個表殼內(nèi),它們之間的控制關(guān)系是通過電信號的傳遞實現(xiàn)的,因相距較遠,故稱為遠讀式儀表。用電氣傳輸代替機械傳動,可以提高儀表的反應(yīng)速度、準確度和縮短傳輸距離。將儀表的指示部分與其他部分分開,使儀表板上的儀表體積大為縮小,改變了因儀表數(shù)量多而出現(xiàn)的儀表板擁擠狀況。另外,儀表的敏感元件遠離駕駛艙,減少了干擾,提高了敏感元件的測量精度。遠讀式儀表也存在一些缺點,如整套儀表結(jié)構(gòu)復(fù)雜、部件增多、重量增加。上一頁下一頁返回航空儀表的發(fā)展歷程3.機電式伺服儀表階段為了進一步提高儀表的靈敏度和精度,20世紀40年代后期,出現(xiàn)了能夠自動調(diào)節(jié)的小功率伺服系統(tǒng)儀表,即機電式伺服儀表。伺服系統(tǒng)又稱為隨動系統(tǒng),它是一種利用反饋原理來保證輸出量與輸入量相一致的信號傳遞裝置;對儀表信號采用伺服系統(tǒng)方式來傳送,信號能量得到放大,提高了儀表的指示精度和帶負載能力,可以實現(xiàn)一個傳感器帶動幾個指示器,有利于儀表的綜合化和自動化。上一頁下一頁返回航空儀表的發(fā)展歷程4.綜合儀表階段20世紀50年代后期,由于飛機性能迅速提高,各種系統(tǒng)設(shè)備日益增多,所需指示和監(jiān)控儀表大量增加,有的飛機上已多達上百種,儀表板和座艙無法安排,駕駛員也目不暇接、眼花繚亂;另外,飛機的飛行速度和機動性能的提高,又使駕駛員觀察儀表的時間相對縮短,容易出錯,因此把功能相同或相關(guān)的儀表指示器有機地組合在一起,形成統(tǒng)一指示的綜合儀表,已成為航空儀表發(fā)展的必然趨勢。例如,綜合羅盤指示器、組合地平儀和各種發(fā)動機儀表的相互組合等都是一表多用的結(jié)構(gòu)形式。機電式綜合儀表一直使用到20世紀60年代末。如圖1.1-1所示為典型機電式綜合儀表及其布局。上一頁下一頁返回航空儀表的發(fā)展歷程5.電子綜合顯示儀表階段隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,從20世紀60年代開始出現(xiàn)電子顯示儀表,電子顯示儀表逐步取代了指針式機電儀表,使儀表結(jié)構(gòu)進入革新年代。到20世紀70年代中期,電子顯示儀表又進一步向綜合化、數(shù)字化、標準化和多功能方向發(fā)展,并出現(xiàn)了高度綜合又相互補充、交換顯示的電子綜合顯示儀表。駕駛員可以通過控制板對飛機進行控制和安全監(jiān)督,初步實現(xiàn)了人—機“對話”。駕駛艙儀表、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)、自動飛行控制系統(tǒng)和飛行管理系統(tǒng)等已成為重要的航空電子設(shè)備。上一頁下一頁返回航空儀表的發(fā)展歷程20世紀80年代初期,在一些先進機型的駕駛艙中(如波音757/767、空客310),主要儀表的顯示部分已廣泛采用衍射平視儀和彩色多功能顯示器,出現(xiàn)了EFIS(電子飛行儀表系統(tǒng))和EICAS(發(fā)動機指示和機組警告系統(tǒng)),但是綜合程度有限,仍配置有較多的機電儀表和備用儀表,這是電子飛行儀表的第一代產(chǎn)品。20世紀80年代中后期,以波音747/400、空客320為代表的先進機型中的電子飛行儀表為第二代產(chǎn)品。彩色電子顯示系統(tǒng)有了進一步的發(fā)展,出現(xiàn)了高度綜合的電子飛行儀表系統(tǒng),其特點是駕駛艙用大屏幕CRT(彩色陰極射線管)顯示器顯示數(shù)據(jù),僅配置很少的備用儀表。上一頁下一頁返回

航空儀表的發(fā)展歷程20世紀90年代的第三代電子飛行儀表為平板顯示系統(tǒng)。儀表數(shù)據(jù)顯示用液晶顯示器(LCD)取代了彩色陰極射線管,它的顯示亮度大且分辨率高,特別是具有體積小、重量輕、耗電量小等優(yōu)點。例如,波音777客機駕駛艙的主要儀表顯示采用的就是彩色液晶顯示器。上一頁返回圖1.1-1典型機電式綜合儀表及其布局返回(a)正駕駛員的飛行儀表;(b)發(fā)動機儀表;(c)副駕駛員的飛行儀表圖1.2-1典型電子綜合顯示儀表及其布局返回圖1.2-2備用儀表的表頭圖形返回(a)陀螺地平儀;(b)氣壓式高度表;