大氣數(shù)據(jù)模塊|大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)已經(jīng)和我們在一起很多年了，而且越來越更重要的是，現(xiàn)在隨著RVSM（zui小垂直間距）任務(wù)期限的臨近，再也沒有比這更重要的了。傳統(tǒng)的膜盒儀表氣壓高度計(jì)已經(jīng)有幾十年的歷史了，對于一個(gè)機(jī)械裝置來說，它是精度出奇的高航空儀表。然而，隨著海拔的升高，這種航空儀表的精度會逐漸降低。這個(gè)量程誤差就是他們不能滿足今天嚴(yán)格的RVSM精度要求的原因。再往前看RVSM的歷史，它zui初是在20世紀(jì)50年代中期提出的，1973年又再次提出，但是時(shí)代被拒絕了。由于RVSM將于本月生效（注：2005年1月），它將提供六個(gè)新的飛行高度層，增加空域容量，zui有可能每年節(jié)省數(shù)億燃料消耗。電子式高度表與當(dāng)前一代的大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)配合使用，可提供提高的和更**的系統(tǒng)。大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)在維護(hù)中變得非常重要。在這個(gè)我們稱之為國家領(lǐng)空的要求越來越高的環(huán)境中，飛機(jī)的zui佳性能系統(tǒng)。這些計(jì)算機(jī)使我們現(xiàn)在能夠?qū)嶋H執(zhí)行RVSM的任務(wù)以及向其他飛機(jī)系統(tǒng)提供附加信息。

大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)ADC概況：提出
zui初，我們關(guān)心的主要大氣數(shù)據(jù)傳感器應(yīng)用是自動(dòng)駕駛儀的高度保持能力。這個(gè)“高度膜盒”，一個(gè)簡單的盒子，就像一個(gè)高度計(jì)，連接到一個(gè)鎖定螺線管上，當(dāng)膜片隨著高度改變時(shí)，這個(gè)螺線管允許產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤信號。所有這些密封腔使用齒輪，凸輪，電位計(jì)和螺線管，當(dāng)有命令時(shí)以保持給定的高度。在那些日子里，如果飛機(jī)保持在被認(rèn)為是正常的+/-100英尺范圍內(nèi)，那么在不同的高度精度也會有所不同。這些機(jī)械傳感航空儀表有時(shí)對我們所有人來說都是問題，因?yàn)樵谡５娜粘＞S護(hù)過程中不能保持適當(dāng)?shù)膲毫β蕰?dǎo)致應(yīng)力消除甚至故障。讓我們以空速指示器為例。我們發(fā)現(xiàn)，在執(zhí)行任何全靜態(tài)系統(tǒng)檢查時(shí)保持空速“有效”是確保儀表完整性以及提供系統(tǒng)中所施加壓差的視覺參考的**方法。例如，Learjet中的幾種類型的空速會傾向于將一個(gè)銷落在空盒和雙金屬校準(zhǔn)之間的內(nèi)部當(dāng)受到異常速率的影響時(shí)。這個(gè)銷的錯(cuò)位會導(dǎo)致儀器讀數(shù)高于120knots。這當(dāng)然需要拆下空速以便重新安裝銷。

今天帶有固態(tài)傳感器的大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)與電子航空儀表或數(shù)字顯示器集成，消除了這些機(jī)械問題。固態(tài)壓力傳感器與數(shù)字儀表要寬容得多。當(dāng)前一代的空氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)立的放大器，提供多種功能和信息。
第yi代中央大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)（CADC）是在1967-1969年間由美國**F14A Tomcat項(xiàng)目發(fā)展而來的。這臺計(jì)算機(jī)采用石英壓力傳感器、20位模數(shù)轉(zhuǎn)換器和美國設(shè)計(jì)的微處理器芯片組微系統(tǒng)。雖然這臺計(jì)算機(jī)也被設(shè)計(jì)用來管理飛機(jī)的一些控制面，但它在當(dāng)時(shí)是一項(xiàng)重大成就。

大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)ADC概況：高度傳感器和空速傳感器，高精度壓力傳感器
任何大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)|大氣數(shù)據(jù)模塊的核心都是精密壓力傳感器本身。整個(gè)系統(tǒng)的精度是以壓力傳感器為基礎(chǔ)的。使用的兩種壓力傳感器是靜壓端口的**傳感器和動(dòng)壓端口的的差壓傳感器。有五種常用的壓力傳感器原理設(shè)計(jì)，它們是貼片應(yīng)變計(jì)，沉積或離子注入硅壓阻元件、硅壓敏電容、硅諧振壓力傳感器和石英諧振壓力傳感器。這些壓力傳感器只是一種機(jī)電裝置，用于將流體壓力值轉(zhuǎn)換為通過高阻抗的電壓。壓阻式傳感器采用全有源惠斯通電橋。施加的壓力對膜片產(chǎn)生分布載荷，從而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。這種應(yīng)力產(chǎn)生與施加壓力成比例的應(yīng)變，從而導(dǎo)致電橋不平衡。通過電橋施加電壓，不平衡產(chǎn)生毫伏輸出。電容式被認(rèn)為是zui高的靈敏度高，老化效應(yīng)小，提供非常**的低壓傳感。這種電容壓敏傳感技術(shù)通過電容元件上電壓的變化來測量大氣壓力，其中一塊板隨著施加壓力的變化而略微偏轉(zhuǎn)。傳感器的靈敏度定義為其電輸出與機(jī)械輸入之比，這些傳感器非常**，但它們的校準(zhǔn)曲線并不代表所施加的壓力與其輸出之間的直線（線性）關(guān)系，因此存在一些缺陷。大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)可以通過將校正曲線參數(shù)以查找表的形式存儲在長久存儲器中或放入閃存中來進(jìn)行校正，例如用于在老化發(fā)生時(shí)重新寫入曲線。此曲線對于掩蓋非線性和獲得zui大精度至關(guān)重要。傳感器性能的可預(yù)測性和可重復(fù)性，無論采用何種類型，都將對系統(tǒng)性能產(chǎn)生重大影響?？刂苽鞲衅鞯臏囟葘⒂兄诖_保這種一致的性能。為了了解所需的靈敏度，讓我們來看看美國汽車工程師協(xié)會（SAE）對空氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)所要求的**度的定義。早期的SAE規(guī)范要求5000ft時(shí)的公差為+/-25ft（+/-0.012psi）。在50000ft時(shí)為+/-125ft（+/-0.010psi）。例如，Collins ADC-3000系統(tǒng)列出了一英尺的分辨率，并列出了在FL410時(shí)的+/-40ft精度，以保持RVSM包線公差。將傳感器輸出數(shù)字化的一種常用方法是允許它控制壓控振蕩器（VCO）。然后振蕩器輸出是一個(gè)數(shù)字值，所有其他計(jì)算都可以從這個(gè)數(shù)字值進(jìn)行?，F(xiàn)在更常見的技術(shù)是直接連接到微處理器的模擬到數(shù)字接口。微處理器可以監(jiān)測和控制傳感器的溫度，以確保可預(yù)測的輸出。

大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)ADC概況：大氣數(shù)據(jù)測試功能
現(xiàn)代大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)|大氣數(shù)據(jù)模塊及其相關(guān)航空儀表被用來測量一些關(guān)鍵的空氣質(zhì)量特性。計(jì)算機(jī)必須跟蹤飛機(jī)爬升、下降、加速、減速時(shí)的壓力變化，然后準(zhǔn)確地預(yù)測例如自動(dòng)駕駛儀的捕獲點(diǎn)。地球大氣中每單位面積空氣的氣壓或力將隨著離地面的距離單調(diào)減小。
計(jì)算機(jī)有三個(gè)關(guān)鍵的測量。所需的兩個(gè)基本壓力測量值是空速管(皮托管）處測得的沖擊壓力或動(dòng)壓（Qc）和靜壓口處測得的周圍環(huán)境靜態(tài)大氣壓力（Ps）。理想情況下，您希望未受干擾的動(dòng)靜壓到達(dá)計(jì)算機(jī)，然而有些影響確實(shí)存在。以幫助減少這些影響，空速管（皮托管）探頭和靜壓口的位置和尺寸也非常重要。計(jì)算機(jī)必須能夠在長時(shí)間的持續(xù)飛行中提供穩(wěn)定和極其**的測量。氣壓高度是指29.92Hg的標(biāo)準(zhǔn)海平面氣壓。由于大氣壓隨天氣條件而局部變化，因此需要對測量壓力進(jìn)行局部校正。該氣壓修正或氣壓高度是指當(dāng)?shù)貕毫Γ贔L180以下使用。飛行員只需撥入高度表或顯示控制面板上的本地壓力，即可控制對測量壓力高度的修正量。此校正以幾種形式之一發(fā)送到大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)：模擬電壓、同步格式或數(shù)字形式。必須考慮的zui終測量結(jié)果以及影響許多計(jì)算的zui終測量結(jié)果是大氣溫度。大氣總溫度（TAT）探頭是一種方法，而簡單的外部大氣溫度（OAT）探頭是另一種方法。讓我們看看大氣總溫法。大氣總溫探頭（大氣總溫傳感器）將沖擊空氣壓縮至零速度，由此產(chǎn)生的溫度會導(dǎo)致溫度傳感元件的電阻發(fā)生變化。然后，大氣數(shù)據(jù)將此電阻轉(zhuǎn)換為溫度。大氣總溫探頭TAT設(shè)計(jì)可分為兩種類型：吸氣式和非吸氣式。大氣溫度用于校準(zhǔn)沖擊壓力（動(dòng)壓Qc)）和確定大氣密度。大氣密度會影響空氣的力量。測得的溫度將與0.65°C/100米的標(biāo)準(zhǔn)遞減率不同，該值將根據(jù)位置和當(dāng)?shù)靥鞖舛舷伦兓＿@三個(gè)測量提供下列計(jì)算的大氣數(shù)據(jù)輸出信號，這些信號提供主要和二級航空儀表：氣壓高度、氣壓修正高度、垂直速度（升降速度）、馬赫數(shù)、大氣總溫、校準(zhǔn)空速、真實(shí)空速、數(shù)字化氣壓高度（吉勒姆）、高度保持、空速保持、馬赫保持和飛行控制增益調(diào)度。

靜壓源誤差修正（SSEC）通過對氣壓高度的修正，對大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的整體精度起著重要的作用。靜源誤差修正SSEC的目的是產(chǎn)生zui小的殘余靜態(tài)系統(tǒng)誤差。所有的飛機(jī)靜態(tài)系統(tǒng)都有一些誤差，因?yàn)樗谴怪贝┻^機(jī)身，包括在飛行中的飛機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)引起的靜壓孔的缺陷。這種修正對于任何高性能和噴氣式飛機(jī)都很重要。為了糾正這些誤差，需要在大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)中進(jìn)行某些校準(zhǔn)。特定飛機(jī)的飛行手冊性能部分將有一個(gè)表格或圖表，顯示該機(jī)身測高的實(shí)際修正。由機(jī)身制造商開發(fā)的該信息可由大氣數(shù)據(jù)制造商在存儲器中預(yù)先編程，并使用識別特定機(jī)身的程序帶進(jìn)行選擇。程序模塊是用于實(shí)現(xiàn)此修正的另一種格式。由于靜壓孔周圍的流體動(dòng)力學(xué)可能不同，當(dāng)前的有效重量和攻角也可能影響SSEC。這是使飛機(jī)測高系統(tǒng)誤差zui小化的一個(gè)重要因素。我們應(yīng)該記住，因?yàn)檫@是一個(gè)動(dòng)態(tài)修正必須禁用，例如在符合高度表認(rèn)證時(shí)?？倝涸凑`差修正（PSEC）也可以在一些機(jī)身上以類似的方式進(jìn)行補(bǔ)償。

空速測量
與測量高度一樣，測量空速基本上是簡單的，涉及測量沖擊壓力（動(dòng)壓，Qc）。指示空速（IAS）僅指總壓減去靜壓。不過，還有其他幾個(gè)因素值得關(guān)注。在處理沖擊壓力（Qc）時(shí)，我們還必須注意機(jī)身和皮托管（空速管）周圍的大氣的壓縮性。飛機(jī)在空中飛行時(shí)大氣質(zhì)量的可壓縮性也會產(chǎn)生阻力系數(shù)，因此必須知道大氣溫度，以解決特定壓力下的熱量問題。美國航天局有一份D-822技術(shù)說明，它顯示了校準(zhǔn)空速值與沖擊壓力（動(dòng)壓，Qc）的關(guān)系，是一個(gè)很好的參考。飛機(jī)的空速指示器是在標(biāo)準(zhǔn)海平面條件下校準(zhǔn)的，測得的空速是真實(shí)空速（TAS）。所有其他高度的凈壓力和密度都會發(fā)生偏差，因此大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)必須計(jì)算出它們的修正值，以保持這些高度的準(zhǔn)確真實(shí)空速。真實(shí)空速是飛機(jī)在空中的實(shí)際空速或馬赫數(shù)乘以音速。由于聲速是靜止大氣溫度（SAT）的函數(shù)，這里再次要求大氣溫度。如果高度上的空氣質(zhì)量相對穩(wěn)定，那么實(shí)際空速也代表地面速度。真正的空速是任何導(dǎo)航系統(tǒng)選擇的速度，已經(jīng)成為一個(gè)必需的輸入。GPS導(dǎo)航和飛行管理系統(tǒng)使用真實(shí)的空速來計(jì)算高空的風(fēng)，從而使機(jī)組人員能夠在更省油的高度飛行，也可以用于求解與地面坐標(biāo)有關(guān)的方程。

大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)|大氣數(shù)據(jù)模塊通用名詞
總壓Pt：當(dāng)?shù)卮髿鈮毫由蟿?dòng)壓之和。在代數(shù)上，總壓等于靜態(tài)壓力（Ps）加上沖擊壓力（動(dòng)壓，Qc）之和。
Pt=Ps+Qc
靜壓Ps：物體周圍靜止空氣的**壓力；飛機(jī)飛行高度的大氣壓。
沖擊壓力（動(dòng)壓）Qc：一個(gè)計(jì)算值，它是總壓Pt和靜壓Ps之間的差值。此壓力是由飛機(jī)的向前運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。

大氣總溫TAT：在不帶走或增加熱量的情況下測得的氣流溫度；沖擊溫度。
外部溫度OAT：不受空速影響的靜止大氣溫度。

大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)|大氣數(shù)據(jù)模塊結(jié)論
在過去的十年里，我們確實(shí)看到了駕駛艙內(nèi)的機(jī)組人員需要獲得更多的信息。全球定位系統(tǒng)GPS、飛行管理系統(tǒng)和更新的駕駛艙顯示技術(shù)的發(fā)展，也要求原有系統(tǒng)的發(fā)展。例如，現(xiàn)有的ADC80系列計(jì)算機(jī)可以通過SB32和STC更新SSEC而符合RVSM。這種正常的增長也要求數(shù)據(jù)的集成遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們大多數(shù)人20年前的設(shè)想。大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)執(zhí)行至關(guān)重要的功能，以提高飛機(jī)的**性、可靠性和性能。

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