北航航空电子系统概论作业_北航航空航天概论

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航空电子系统概论作业

12021086 姜小彦

一、简答题：

1、飞行中为什么要使用仪表？操纵飞机时需要知道哪些参数(分别用什么仪表指示,至少写出6种)？

答：因为通过机载导航设备和仪表，进行导航定位和引导指挥飞机飞行更加精确和安全，在高空目测飞行无法进行；飞行速度、高度、马赫数、升降速度、俯仰和倾斜；地平仪、高度表、速度表、组合罗盘、升降速度表、转弯侧滑仪、发动机参数仪表

2、飞机的飞行高度是如何测量的？为什么要测量真空速？

答：飞行高度由气压来测量。真空速又称真实空速，表示航空器飞行时相对于周围空气的速度。

3、自动驾驶仪的作用是什么？简述自动驾驶仪如何稳定飞机.答：作用主要是保持飞机姿态和辅助驾驶员操纵飞机。自动驾驶仪是模仿驾驶员的动作驾驶飞机的。它由敏感元件、计算机和伺服机构组成。当飞机偏离原有姿态时，敏感元件检测变化，计算机算出修正舵偏量，伺服机构将舵面操纵到所需位置。

4、偏航阻尼器的作用是什么？简述荷兰滚是如何产生的？

答：偏航阻尼的作用是保持飞机由于荷兰滚和气流颠簸引起飞机在其垂直轴线的稳定性。在飞行中偏航阻尼系统计算机发出指令给方向舵，使其成比例的阻尼飞机的航向不稳定性，降低飞机的航向不稳定性到最小，使飞机的飞行更平稳。荷兰滚运动是飞机的横侧短周期振荡，是一种同时既偏航又滚转的横航向耦合运动。这种运动用一个特定的值来描述，等于滚转角速度最大幅值与偏航角速度最大幅值之比，与横航向静稳定性的比值成正比；与横航向转动的比值成反比。

5、什么是VOR导航？简述VOR导航的方法（可作图说明）。

答：是一种用于航空的无线电导航系统。其工作频段为108.00 兆赫-117.95 兆赫的甚高频段，故此得名。

在电子设备控制面板，调好Nav2的频率接收信号。在Nav接收到信号前(Flag为“OFF”)，旋转OBS旋钮（用mouse连续点击它）也会令刻度盘转动，但这时CDI指针是不会动的。接收到信号后(Flag为“To”或“From”)，旋转OBS旋钮令刻度盘转动的同时，CDI会根据OBS读数、飞机与地面台站的相对位置偏移。

6、什么是稳定回路？如何控制飞机的姿态？

答：稳定回路是由自动驾驶仪和被控对象组成的回路，它的作用是控制和稳定飞机的姿态。通过飞机的副翼、升降舵和方向舵来控制飞机的姿态。

7、如何实现飞机的自动控制?(分别从姿态控制及轨迹控制说明)

答：通过副翼和方向舵两个通道控制飞机在水平面内的航迹的系统，它以偏航角(ψ)控制系统或滚转角(γ)控制系统为内回路。其中典型的方案以副翼通道为主通道，以方向舵通道为辅助通道，后者只起阻尼和协调的作用。侧向偏离（Z，即

飞机位置与预定航线的横向偏差）信号通过第一限幅器后与偏航角信号综合，再经过第二限幅器与滚转角和滚转角速度(夲)信号综合，然后送入舵回路操纵副翼。第一限幅器的作用是防止因侧向偏离信号过大而产生超过90°的偏航角，从而造成“之”字形的航线；第二限幅器的作用是在转弯时限制滚转角，使它不致过大。

8、无线电高度表属于哪种雷达？它是利用什么原理进行测量的？

答：脉冲雷达。无线电高度表是利用无线电波反射的原理工作的。

9、飞机的速度可以通过哪些方式进行控制？

答：一种是测指示空速(IAS)他是通过测量飞行中前方空气的总压和静压之差,换算出飞机的飞行速度,另一种叫地速(GS),是利用地面的DME台(测距机)测量飞机相对于电台的速度.飞机上的仪表很多,但主要的只有几种:地平仪、空速表、气压高度表、转弯侧滑仪、陀螺半罗盘、磁罗盘、垂直速度表。

10、彩色气象雷达是如何探测前方天气的？（简述测量原理）

答：它是利用不同物质对电波产生不同强度的反射的原理进行探测的。

二、综述题

飞行器设计新技术

飞行器的性能很大程度上取决于飞行器的设计结构，而当前一些先进的设计技术正被广泛运用于科研或者军事领域。

军用飞机发展很快，从20世纪50年代的第一代超音速战斗机起，到目前已经发展到第四代超音速战斗机，毕竟最先进的科技大多最先运用于国防领域。不过很多新技术也逐渐在民用飞机的设计中体现。

其中气动布局技术方面的有，近距耦合鸭式布局，边条机翼，变弯度机翼，翼身融合技术。近距耦合鸭式布局飞机（简称近距耦合鸭式飞机）是指前翼与机翼距离很近的一种鸭式飞机，这种飞机往往采用小展弦比大后掠的前翼，此时前翼形成的脱体涡流经主翼表面，使主翼升力提高，而前翼也将受到主翼上洗气流的影响而增加升力。同时，主翼表面的低压抽气作用，又提高了前翼涡流的稳定性。因此，前翼与主翼近距耦合的结果，既增加了飞机的升力，也推迟了飞机的失速。边条机翼的运用提高了最大升力系数和抖动升力系数，由此提高了飞机的机动性能；又提高了临界M数，减小了波阻，降低了超音速时的配平阻力，提高了超音速航程，同时也改善了超音速时的操纵性。变弯度机翼是一种有“柔性”的前缘和后缘，翼面为连续、光滑、没有开缝或滑动接头的机翼。该机翼的外形及弯度可根据任务需要而改变，故亦称“任务自适应机翼”或“自适应机翼”。变弯度机翼在未来战斗机上应用已显重大前景。有的资料指出，应用变弯度机翼可使飞机总重下降10%，航程增大15%，升限提高25%，可用过载提高20%。翼身融合体气动布局的特点是，机身与机翼光滑过渡，在飞机纵轴的最大截面处，机身与机翼完全融合而成为机翼的一个部分。这种布局与传统布局（独立机翼+机身）相比，无论从横截面或从平面形状来看，机翼与机身之间明显的界限已经消失，很难分清

机翼与机身的交接线，亦即机翼与机身融合成为一个能够提供升力的整体。以上各种技术对飞行器的性能有很大提升，有些可以配合应用。未来气动布局的趋势是整合各方面因素，运用先进的技术如空气动力学CFD技术，结构有限元分析，飞行器总体多学科设计优化流程技术，打造近乎完美的飞行器。

隐身技术是当前军用飞机研究的一大热点，它的主要内容是利用各种技术手段减弱雷达反射、光电和红外辐射等特征信息，使敌方探测系统难以捕捉目标，以提高飞机突防能力和生存能力。隐形飞机主要采用消极隐身和积极隐身两种技术。其中消极隐身技术主要通过降低飞行器的电、光、声等可探测的特征，使敌方探测器不能早期发现。主要的技术途径有：采用非常规布局和外形设计，使之尽可能减少雷达散射面积和红外辐射等；采用宽波段吸波性的轻质耐热复合材料作为飞机结构，添加吸波涂层，以减弱电磁波的反射；减少“空腔”反射，如座舱盖上涂敷能反射电波的透明材料（金属薄膜）；还有降低发动机红外辐射，如采用带楔体的二元喷管（可使红外辐射降低90%），进气道采用涂覆吸波材料的S形结构，用机尾罩或机身、机翼等屏蔽尾喷管，利用气溶胶在发动机喷流周围形成一个罩以降低红外信号特征。积极隐身技术主要采用有源或无源的电子对抗方法来减少或消除被雷达发现的可能性。这是一种积极、主动的方法，故称积极隐身技术，如俄罗斯的“等离子体发生器”就起积极隐身作用。消极隐身技术与积极隐身技术有时难以截然分开。例如，消极隐身技术中采放射性同位素涂层，同时也含有积极隐身技术的成分。在隐身方面，未来主要的方向是材料的研究，可以说这是各个学科的综合，正因如此，航空技术可以最大程度地反映一个国家的综合水平。

与此同时民用飞机目前的发展主要是由波音公司和空客公司主导，他们设计的飞机逐渐采用飞行边界保护，使得安全性更高；加入电传操纵控制，使得驾驶员工作负荷减小；采取一些突风减载措施，使乘座品质提高；并增加机身宽度，乘客舒适性提高；采用超临界机翼设计技术，气动效率提高，油耗降低；采用复合材料，实现减重。以上各种措施推动了民用航空的发展，对于航空公司来说是竞争力的加大，对于乘客则是服务质量的提升。

未来的飞行器设计将会更加强调一体化的理念，综合各个学科的技术发展和突破性进展。总体而言，先进气动控制和外形布局设计技术，飞行器隐身技术，结构主动控制技术，飞行器计算机辅助设计技术，飞行器多学科设计优化技术等先进的设计技术将会在未来的飞行器设计中大量运用，从而全面提升飞行器的性能。

[参考文献]

【1】昂海松·飞行器先进设计技术[M]．北京：国防工业出版社，2008。

【2】谢础、贾玉红·航空航天技术概论[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2008。