大气数据测试仪的设计与实现

陈婵娟

摘要：大气数据是飞机驾驶员要观察的重要数据，大气数据仪表的准确与否直接关系到飞机的安全。本文根据飞机大气数据仪表的工作原理设计一种教学用大气数据测试仪，测试仪由全压和静压两个系统组成，分别有压力泵、空速表、高度表、升降速率表、温湿度计等单元。利用压力泵模拟飞机飞行姿态的改变，感受大气数据的变化，从而显示飞机的上升与下降速率、飞行高度、指示空速/真空速的变化情况。利用测试仪标准的空速指示、气压高度指示、升降速率指示来校准飞机全压/静压系统仪表的指示误差，及时发现飞机大气数据系统的故障隐患。

关键词：大气数据仪表  测试仪  误差

1 引言

民用飞机上的大气数据仪表主要指气压高度表、升降速度表、空速表等。主要测量飞行高度、速度、升降速度等参数，这些参数都是机组操纵飞机的主要控制参数。各飞行参数之间、各飞行参数与大气参数之间有着密切的联系。测量这些参数，对于准确判定飞行状态、正确操纵飞机有十分重要的意义。而飞行高度、速度、升降速度等参数的准确率直接影响着飞机飞行的安全。大气数据测试仪属于大气仪表测试类工具，对大气数据仪表进行校验。 现今国内航空公司使用大多数为国外进口，价钱昂贵设备有限，易与其它维护实训相冲突。

为解决上述问题。教学用大气数据测试仪针对单个系统，方便教学和演示。

2 教学用大气数据测试仪功能

（1）用压力泵分别通过全压/静压接头连接到飞机的皮托管、静压收集器接头，由压力泵完成对飞机大气数据系统的测试。

（2）对飞机大气数据系统进行测试，及时发现飞机大气数据系统的故障隐患，如飞机全压/静压系统仪表的指示误差;飞机全压/静压系统因飞虫、雨水堵塞，管路损伤破裂等。

3 教学用大气数据测试仪的基本组成和工作原理

教学用大气数据测试仪设置了全压和静压两个系统，分别由压力泵、空速表、高度表、升降速率表、温湿度计等单元组成。

如图3-1所示，压力泵通过全/静压接头和管路引入测试仪，由压力泵输出压力源，从而控制大气数据测试仪上升与下降速率、飞行高度、空速/真空速的数據指示。

空速表内有一个开口膜盒，其内部通全压，外部通静压，膜盒内外的压力差就是动压。在动压的作用下膜盒产生位移，经传送机构带动指针指示，指针角位移即可反映动压的大小。在静压和气温一定的条件下，动压的大小完全取决于空速，因此指针的角位移可以表示空速的大小。空速表指针角位移的变化由全压和静压决定。高度表是利用真空膜盒感受大气压力的变化，真空膜盒装在个密封的表壳内，表壳背后有一个接头连接在飞机的静压系统上，膜盒内部被抽成真空，压力认为等于零，膜盒外部的压力等于飞机周围的大气压力。高度表指针角位移的变化由静压决定。升降速度表中有一个开口膜盒，膜盒内部通过导管和外界大气连通，感受静压。当飞机高度变化时，膜盒内静压与外部大气静压几乎同步发生变化，而膜盒外的大气压力由于毛细管的阻滞作用几乎不变，膜盒内外形成压力差，带动指针转动。升降速度表角位移的变化由静压决定。根据空速表、高度表、升降速度表的工作原理，教学用大气数据测试仪的连接形式如图3-1所示。

4 教学用大气数据测试仪的设计与实现

4.1 “静压”系统密封性校验

对“静压”进行系统密封性校验时，气压泵上软管接到测试仪的“静压”接头上如图3-1所示。开始给气压泵储气室打上一定气量后，缓慢拧开供气旋钮，开始供气时，同时观察高度表、空速表的指示应平稳上升，控制升降速率表的指示不得超过20m/s，当空速表的指示上升至200km/h时，关闭供气旋钮，观察空速表的指示是否下降。如有下降，应停止校验，查明原因再校验。如空速表的指示不下降，再缓慢拧开供气旋钮，保持升降速度表的指示不超过20m/s，使空速表的指示上升至500km/h时，然后关闭供气旋钮，观察空速表的指示一分钟，其读数下降不超过15km/h，则说明“静压”系统密封性符合要求。缓慢拧开气压泵上放气旋钮，并观察升降速率表的指示，其下降速率不超过20m/s。使空速表、高度表的指示缓慢下降，直至完全回零，再关闭放气旋钮。

4.2 “全压”系统密封性校验

对“全压”进行系统密封性校验，气压泵上软管接到测试仪的“全压”接头上如图3-1所示。开始给气压泵储气室打上一定气量后，缓慢拧开供气旋钮，开始供气时，观察空速表的指示应平稳上升。当空速表的指示上升至200km/h时，关闭供气旋钮，观察空速表的指示不应下降。如有下降，应停止校验，查明原因再校验。若空速表的指示不下降，继续缓慢拧开供气旋钮，使空速表的指示缓慢上升，当空速表的指示上升至500km/h时，关闭供气旋钮，观察空速表的指示一分钟，其读数不应下降，说明“全压”系统密封性符合要求。缓慢拧开气压泵上放气旋钮，观察空速表的指示缓慢下降，直至完全回零，再关闭放气旋钮。

在相关的技术监督部门进行校准审定，颁发计量设备合格证后，把仪表的误差记录到测试仪上，就可以对飞机上的相关仪表系统进行测试。

压力泵作为压力源，模拟飞机不同飞行姿态的压力，输入到飞机的大气数据系统里。将气压泵的软管连接到飞机的皮托管与测试仪的全压接头上，模拟飞机处于不同飞行姿态的气压，对飞机空速表进行测试;将气压泵的软管连接到飞机的静压收集器接头和测试仪的静压接头上，进行飞机空速表、气压高度表、升降速度表的测试。测试时读取机载仪表的参数，并与大气数据测试仪的参数作对比，判断大气数据系统有无泄漏，是否正常。

5 结束语

与现有技术相比，教学用大气数据测试仪的有益效果是：采用全压/静压系统分离设计，方便教学操作、演示;重新设计双通道，可同时进行飞机全压/静压系统测试双重操作。对飞机维修基本技能训练的地面设备补充，方便实训的开展;实施全压/静压系统分离设计试验，节省成本、设备和场地，方便规划考试工位安排。立足于飞机维修可在航线、定检，基本技能培训等其他相类似的项目中推广扩展。对于民用航空器维修基本技能培训提供更规范统一的实训场地设备。

参考文献

[1]张鹏.《涡轮发动机飞机结构与系统（AV）》[M].清华大学出版社，2017年7月第二版.

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[3]魏青，赵丽，王瑞.飞机大气数据系统研究[J].《装备制造技术》2015年第3期.