航向_空速与单位换算

§2.2航向的测量计算本节主要内容:航向及种类航向的测量航向的换算一、航向及种类（一）航向飞机纵轴前方的延长线叫航向线,航向线的方向,即飞机纵轴前方的指向,叫做航向(HDG)。•航向角从经线北端顺时量到航向线的角度。范围为0°～360°。返回返回纵轴在同一直线上，但航向角不同1.航向角多少？2.飞机右转时，航向增大还是减小？左转呢？真航向与磁航向•真航向（TH)trueheading•磁航向（MH）magneticheading罗航向•(1)罗经线：飞机上磁罗盘的磁条所指的南北方向线•(2)罗差：罗经线偏离磁经线的角度,叫罗差(DEV)•(3)罗航向(CH)•DEV(CompassDeviation):以磁北为基准，若罗经线北端偏离磁北，偏东为正，偏西为负MH=CH+(±DEV)罗差的符号规定返回•飞行某时刻，磁罗盘指数120°，罗差为偏东2°，该地磁差为偏西4°，求真航向角罗差(CompassDeviation)查用与修正•罗差不受地理位置的影响，但与飞机航向有关•罗差由地面仪表人员校正测量(SwingingtheCompass测定罗差)，并绘制成表提供给飞行人员查用，在罗差很小的航向上飞行可以直接使用磁航向。二、罗盘系统•直读磁罗盘（安装在驾驶舱内，受飞机磁场影响较大）•远读磁罗盘（安装在驾驶舱外，受飞机磁场影响较小）•陀螺罗盘–陀螺半罗盘–磁条式陀螺磁罗盘–感应式陀螺磁罗盘1、直读磁罗盘MagneticCompass•直读磁罗盘的构造及工作原理•直读磁罗盘的优点•体积小，重量小，结构简单，不易故障•无需供电•非矿区、平直飞行时指示稳定。–作为各类飞机必备的备份仪表直读磁罗盘的缺点•飞机机动飞行时存在较大误差•高纬度地区地磁水平强度弱，不能稳定指示航向•指示的是罗航向，需修正罗差–因此不易单独测量航向，常常与陀螺罗盘配合测量航向•直读磁罗盘误差（1）倾斜误差•飞机沿____飞行时无倾斜误差MHHRcos倾（2）俯仰误差MHHRsin俯飞机沿____飞行时无俯仰误差θθRRsinθ（3）转弯误差•飞机转弯建立坡度时，罗牌受重力和离心力的作用，随同飞机一同倾斜（其坡度大小与飞机坡度相同）。此时，地磁垂直分力Z在罗牌平面内产生分力，使罗牌发生偏转，产生转弯误差。•转弯误差的大小跟航向，转弯坡度和飞行地区的纬度都有关系。•转弯坡度越大，地磁垂直分力在罗牌平面内的分力越大，误差越大。•纬度越高，磁倾角越大，地磁垂直分力越大，误差越大。（4）加速误差•在北半球，由于地磁垂直分力的作用，使罗盘磁条北端向下倾斜。为了使罗盘磁条保持水平，制造罗盘时，罗盘磁条的支点在磁条重心以北。•当飞机增减速度、侧滑及航向摆动时，罗牌重心在惯性力的作用下，形成一个旋转力矩，迫使罗牌偏转。•加速误差可达10º～15º之多。•磁罗盘的优缺点•体积小，结构简单，不易故障•机动误差较大，高纬度指示不准•需修正罗差2、陀螺罗盘（GyroscopicCompass）核心部件：陀螺•陀螺是一种惯性元件，它是一绕自转轴高速旋转的转子构成。定轴性（稳定性Rigidityinspace）：陀螺高速旋转时力图保持其在惯性空间内方位稳定的特性转子受到外力的作用时，会向力矩矢量方向进动进动性（Precession）：ZYX陀螺罗盘指示磁航向•调整水平修正器，使陀螺自由进动到大地水平面内；•对照磁罗盘的指示，调整方位修正器，使陀螺自转轴自由进动到磁北方向，即陀螺罗盘航向标线此时要指示磁航向；–如何判断陀螺自转轴进动到了磁北方向？•由于定轴性的作用，飞机飞行过程当中陀螺自转轴恒指磁北，而与飞机固定的航向指标将指示飞机磁航向。陀螺罗盘指示大圆航向在大圆航线的起点，调整方位修正器和水平修正器，使自转轴和起始经线保持一致，飞机在飞行过程能否正确指示航向？•飞机在沿大圆航线飞行过程中，陀螺自转轴和经线一起在惯性空间内转动，由于地球自转和飞机位置的改变使得陀螺自转轴偏离起始经线方向，同时陀螺不再保持水平，如果不加调整，飞机无法正确指示航向。•调整方法：通过水平修正器和方位修正器修正自转轴与起始经线的误差，同时保持水平，修正量：ω方位＝ω地sinφω水平＝ω地cosφ实际修正过程：起飞前输入大圆航线起点和终点的纬度，系统即可在沿大圆航线飞行过程中通过方位修正马达和水平修正马达自动完成修正。陀螺罗盘测量航向的优缺点•优点：不受磁极和磁矿区的影响，经过修正可以准确指示航向、转弯角以及大圆航线。•缺点：–不能独立测量航向，必须根据其他罗盘的指示人工给定基准线；–由于地球自传，使陀螺自转轴与经线间存在相对运动，引起自走误差。误差值：2－3度/15分钟，必须每15分钟进行校正。–飞机倾斜或俯仰时，会引起支架倾斜误差，消除方法：利用陀螺稳定器或随动环，使外框轴始终保持在地垂线上。(三)陀螺磁罗盘1、组成：磁传感器，陀螺传感器，指示器等2、测量航向：磁航向3、分类：(1)磁条式陀螺磁罗盘(2)感应式陀螺磁罗盘4、优点5、缺点(四)航向系统由两种或两种以上原理不同的罗盘组成的测量飞机航向的系统。1、组成：传感器、指示器、控制器等2、特点3、航向的选择三、航向的换算MH＝TH－MVCH＝MH－DEVNTNMNC＋MV＋DEVTHMHCH课堂练习•若飞机的MH应为120°,已知罗差为－5°，用直读磁罗盘保持罗航向应为？•若飞行区域的磁差为＋2°,则真航向应为？结束返回返回返回返回返回第三节空速及测量系统•空速分类•飞机空速系统与测量原理•误差修正•马赫数表和组合空速表•空速与飞行管制–确定飞行纵向间隔标准的依据之一–预测飞行冲突的重要因素–控制飞机准时到达目的地的重要参数一、空速定义与分类•空速定义–飞机相对与空气的运动速度•单位：km/hr,nm/hr(knot),mile/hr•1nm/hr=1kt=1.852km/hr=1.151mile/hr–空速表达式•条件：标准大气条件，平均海平面，K＝1.4为绝热指数，g为重力加速度，R＝29.97kg.m/kg.k；T为大气温度；q为动压；p为静压]1)21[12KKvKgRTKpq•空速分类–IAS：IndicatedAirspeed指示空速–CAS：CalibratedAirspeed修正空速–EAS：EquivalentAirspeed当量空速–TAS:TrueAirspeed真空速IAS仪表误差位置误差CAS压缩性误差随着飞行高度增加、飞行速度增加，空气压缩性系数变大。EAS密度误差TAS•空速表原理全静压系统被堵塞，空速表、高度表的示数如何变化？Blockage二、飞机空速系统设计与测量原理–全/静压系统Pitot-StaticSystem–大气数据仪表AirDataSystem–大气数据计算机ADC–全温探头Pitottube–迎角(AngleOfAttack)感应元件•全/静压系统•（每种表的输入参量？）VneRangeoffullflapCautionRangeRangeofflapupVs0VfeVs1Vno3、空速表马赫数•空速与当地声速之比称为马赫数4、电动马赫空速表马赫空速表指示飞机的空速、空速极限、马赫数和目标空速。在表上可以自动或人工选择目标空速，并提供最大马赫空速的音响警告。马赫空速表包括数字式空速显示窗，模拟式空速指针，橙白相间的最大空速指针，目标空速游标和数字式马赫空速显示窗。表上的空速基准调节旋钮用于人工设置目标空速游标。•大气数据计算机ADC•全温探头温度传感器又称总温探头，是大气数据计算机重要的信号源，装在机身外部没有气流扰动的蒙皮上，其对称轴与飞机纵轴平行。•迎角传感器右图为测量迎角(α)和侧滑角(β)，通常将传感器设计成能伸出到飞机外的气流中，但安装处应无扰动气流。常用的传感器通常有两种形式如图所示三、气动空速表误差及修正•机械误差∆V机及修正–制造不精确、机件磨损、膜盒弹性变化、–CAS＝IAS＋∆V机空速少指为正，多指为负–∆V机由地面维护人员定期调节和校验，并绘制成曲线或表格形式，供飞行人员使用。•压缩性误差及修正–空速表是根据平均海平面、标准大气条件下的动压与空速的关系，通过表内的开口膜盒感受动压大小，经传动机构带动空速指针而设计出来的。随着飞行高度的增加，飞行速度的增加，空气的抵抗压力的能力逐渐变差，即压缩性系数变大，从而导致压缩性误差。–在MSL标准大气条件下：)1(2CAS2CAS0000000qq＝则缩系数，记为海平面出空气压＝令空气受压缩，密度变化＝–在飞行高度H处，–令上述两式相比可得：)1(2TASHHHHHq空气压缩系数H11CASTAS0H0＝压缩性修正)111(CASCASEASEASTAS11CASEAS0H00HHv－压缩性误差则令缩•密度误差及修正00H0EASEASTASTTppHH实际修正方法•仅考虑密度误差，直接由表速换算得到真空速•当高度不高时，可以按一定关系估算。思考：•等表速爬升，真空速的变化？•等Ma数爬升，真空速的变化？•高速飞行时常用马赫数表征速度，为何？四、飞行马赫数与马赫数表•高速飞机•电动马赫空速表五、组合型空速表（真空速表）§2.3空速的测量计算飞机相对于空气运动的速度叫空速。单位：公里/小时（KM/H）海里/小时（NM/H）本节主要内容：空速及其种类测量空速的仪表空速的换算一、空速及其种类1.仪表空速(BAS)2.修正表速(CAS)3.指示空速(IAS)4.当量空速(EAS)5.真空速(TAS)6.马赫数(M数)：M=TAS/a二、测量空速的仪表基本原理：根据动压与空速之间的函数关系，利用开口膜盒测量动压表示空速的。(一)仪表空速表测量：仪表空速(二)仪表真空速表测量：表真速(三)真空速表测量：真空速(五)电动组合空速表(大气数据计算机系统的指示/显示部分)1、电动高度空速表2、电动马赫数空速表3、总温/静温、真空速显示器(四)马赫数表测量：马赫数(六)空速表的误差1、机械误差(△Vi)2、空气动力误差(△Vq)3、方法误差(1)空气压缩性修正量误差(△V)6000米以下高度飞行，可不进行修正，6000米以上应予以修正。(2)空气密度误差(△Vp)三、空速的换算(一)表速与真空速的换算BASCASIASEASTAS机械误差和空气动力学误差一般不修正，小型低速飞机对空气压缩性误差一般也不修正，故只修正空气密度误差。１、尺算方法进行计算尺计算时，H是标准气压高，tH是该高度上的静温。例：BAS370KM/h，飞行高度5000米，空中温度为－30°，求TAS是多少？TAS＝465KM/h2、心算方法在中、低空，通常高度每升高1000米，TAS比IAS约增加5％。(二)表真速与真空速的换算例：EAS＝450KM/h，飞行高度HQNE4000米，空中温度是－30℃，求真空速是多少？TAS＝435KM/h真空膜盒支点静压开口膜盒全压(三)马赫数与真空速的换算1、换算关系2、尺型例：M数指示为0.4，飞行高度HQNE为5000米，空中温度为－30℃，求TAS为多少？TAS＝450KM/h课堂练习•IASTASIAS(BAS)HQNEtHTAS1405400-202001800+21902100+11202700-41804500-152109000-40184218212136230342•MTASHQNEtHMTAS(Km/h)5000-300.44000-150.58000-400.810000-450.7450580882762结束返回返回返回电动高度空速表返回返回返回§2.5基本领航计算本节主要内容有：•各类单位之间的换算•速度、时间、距离的换算一、单位换算(一)距离换算1、距离单位有：公里(KM)、英里(SM)、海里(NM)2、换算关系为：1NM＝1.15SM＝1.852KM3、换算尺型4、举例：124公里等于多少海里？多少英里？(77英里＝67海里)(二)速度单位1、常用的速度单位公里/小时、英里/小时、海里/小时、米/秒2、换算