一、高度表

 
（一）飛行高度的意義與測(cè)量方法

行離度與速度的測(cè)量?jī)x表飛機(jī)的飛行高度是指飛機(jī)在空中的位置與基準(zhǔn)面之間的垂直距離。根據(jù)所選基準(zhǔn)面的不同,飛行中使用有如下幾種定義的高度:相對(duì)高度、真實(shí)高度和絕對(duì)高度。

測(cè)量飛機(jī)的飛行高度均采用間接方法。就是通過測(cè)量與高度有單值函數(shù)關(guān)系,又便于準(zhǔn)確測(cè)量的另一物理量,而間接得到高度的數(shù)值。根據(jù)所選用的物理量及對(duì)物理測(cè)量的方法不同,形成了不同的高度測(cè)量裝置。目前在飛機(jī)上用得比較多的是氣壓式高度表和無線電高度表。
(二)氣壓式高度表的工作原理
根據(jù)大氣層的組成及特點(diǎn)，我們知道空氣的靜壓力Ps在地面上最大，隨著高度增加呈指熟規(guī)律減小。通過測(cè)量氣壓Ps，間接測(cè)量高度，就是氣壓式高度表的工作原理，這種高度表實(shí)質(zhì)上是測(cè)量絕對(duì)壓力的壓力表。右圖是氣壓式高度表的簡(jiǎn)單原理及表面圖。

如圖所示,將離度表殼密封,空氣壓力Ps由傳壓管送入高度表內(nèi)腔。高度增加表內(nèi)壓力減小,置于表殼內(nèi)的真空膜盒(內(nèi)腔抽真空后密封)隨之膨脹而產(chǎn)生變形,膜盒中心的位移經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳送,變換和放大后,帶動(dòng)指針沿刻度面移動(dòng),指示出與氣壓Ps相對(duì)應(yīng)的高度數(shù)值。在表面圖上,窗口內(nèi)的示數(shù)是基準(zhǔn)面的氣壓值,通過調(diào)整旋鈕調(diào)節(jié)。測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度時(shí),窗口內(nèi)的示值應(yīng)為760;當(dāng)測(cè)量相對(duì)高度時(shí),其示數(shù)是機(jī)場(chǎng)地面的氣壓值。
（三）無線電高度表
無線電高度表是利用無線電波反射的原理工作的。飛機(jī)上裝有無線電臺(tái)發(fā)射機(jī)、及發(fā)射接收天線。測(cè)量時(shí)，發(fā)射機(jī)經(jīng)發(fā)射天線同時(shí)向地面和接收機(jī)發(fā)射同一無線電波，接收機(jī)將先后接收到由發(fā)射機(jī)直接來的電波和經(jīng)地面反射后的回波,兩束電波存在有時(shí)間差。如果電波在傳送過程中沒有受到干擾,時(shí)間差正比于被測(cè)的高度。測(cè)量出時(shí)間差,高度也就知道了。圖無線電波反射示意圖和無線電產(chǎn)高度表表面圖。

目前使用的無線電高度表有調(diào)頻式和脈沖式兩種類型。前者發(fā)射機(jī)發(fā)射的是調(diào)頻式無線電波,電波的頻率隨時(shí)間周期性地變化,因此接收機(jī)所接收的兩束電波時(shí)間差,直接轉(zhuǎn)換成信號(hào)的頻率差,測(cè)量頻率差,即可得到真實(shí)高度。而后者發(fā)射機(jī)發(fā)射的是離散脈沖,需要測(cè)量發(fā)射脈沖與反射脈沖之間的時(shí)間差。
在高度小于1000米的情況下,無線電高度表的準(zhǔn)確度優(yōu)于氣壓式高度表,因此,在飛機(jī)起飛、進(jìn)場(chǎng)著陸階段,大部采用無線電高度測(cè)量飛機(jī)的離地高度。新設(shè)計(jì)的無線電高度表除指示被測(cè)高度外,還具有警戒高度的報(bào)警信號(hào)(聲、光報(bào)警)和故障警告旗。圖8.11表面圖中右下方的旋鈕為警戒高度調(diào)整,駕駛員調(diào)定警戒高度后,當(dāng)飛機(jī)在此高度附近時(shí),高度表將發(fā)出報(bào)警信號(hào),提醒駕駛員注意。當(dāng)高度表測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生故障時(shí)高度表警告旗即出現(xiàn)。

二、速度表

（一）飛行速度的意義及主要測(cè)量方法
飛行速度表征飛機(jī)飛行的快慢，是一個(gè)重要的飛行參數(shù)，飛機(jī)上使用的速度概念有以下幾種。
真空速:指飛機(jī)相對(duì)于空氣的運(yùn)動(dòng)速度,簡(jiǎn)稱為空速。
指示空速:歸化到標(biāo)準(zhǔn)氣壓面條件下的真空速。指示空速雖具有速度的量綱,但它測(cè)量的不是速度而是氣流總靜壓力差.指示空速表是防止飛機(jī)低速失速,保證飛行安全的一個(gè)儀表。
地速:指飛機(jī)相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)速度的水平分量,是飛機(jī)導(dǎo)航的一個(gè)重要參數(shù)。
升降速度:指飛機(jī)相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)速度的垂直分量,即飛機(jī)沿地垂線的上升、下降速度。
馬赫數(shù):又叫M數(shù),定義為空速與飛機(jī)所在位置上音速之比。這是一個(gè)無量綱參數(shù),用來描述高速飛機(jī)的飛行速度。馬赫數(shù)表也是防止激波失速、保證飛行安全的一個(gè)儀表。
(二)壓力式速度表的工作原理
壓力式測(cè)飛行速度的原理是基于著名的伯努里定律。由該定律導(dǎo)出的空氣動(dòng)力方程表明,飛機(jī)的指示空速與氣流的總靜壓力差成正比。飛行馬赫數(shù)的大小取決于氣流的,總壓和靜壓;而真空速則是氣流的總壓、靜壓和飛機(jī)所處空氣溫度的函數(shù)。因此,測(cè)量這些參數(shù),經(jīng)過相應(yīng)的解算,即可得到對(duì)應(yīng)的速度數(shù)值。
由于直接測(cè)量空氣溫度(靜溫)，實(shí)際上非常困難，故在分立式真空速表中利用空氣層的特性將靜溫轉(zhuǎn)化相應(yīng)的靜壓。這樣,真空速表馬赫數(shù)表都是氣流總壓和靜壓的函數(shù),雖然其函數(shù)式不同。但儀表的結(jié)構(gòu)形式是相同的。正由于上述這些速度是通過測(cè)量氣流的壓力而獲得的,故也統(tǒng)稱為壓力式速度表。
總壓:指氣流中因受阻滯原流速降為零的那一點(diǎn)(駐點(diǎn),阻滯點(diǎn))的壓力。
表的外殼也是密封的,內(nèi)腔通過接管咀引入空氣靜壓氣流總壓送入開口膜盒的內(nèi)腔。當(dāng)高度變化時(shí),真空膜盒產(chǎn)生相應(yīng)變形,膜盒硬中心的位移機(jī)械傳動(dòng),移動(dòng)銷子位置,改變了1、II軸之間的傳動(dòng)比。開口膜盒在總-靜壓力差的作用下產(chǎn)生變形,其硬中心的位移,經(jīng)I、II軸帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)。顯然,指針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度決定于總壓靜壓的大小以及膜盒與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特性。正確選擇膜盒的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特性可以使指針的轉(zhuǎn)角直接與馬赫數(shù)相對(duì)應(yīng)。在馬赫數(shù)表的刻度盤內(nèi)還常裝有臨界馬赫數(shù)標(biāo)志,提醒駕駛員避免發(fā)生激波失速。
(三)升降速度表
表又叫垂直速度表，用以測(cè)量飛機(jī)上升和下降的垂青速度、即飛機(jī)的高度變化率。測(cè)量升降速度常用的方法是在飛行高度測(cè)量裝置中,增加一個(gè)微分裝置或一個(gè)壓力延遲部件。分立式升降速度表常采用后者。升降速度測(cè)量裝置的指示能同時(shí)反映升降速度的大小和升降方向(即上升或下降)。圖8.14為分立式升降速度表的原理圖.如圖所示.儀表外客密封,表內(nèi)有一個(gè)開口膜盒，膜盒內(nèi)腔經(jīng)一個(gè)粗的傳壓管與空氣靜壓相通，而膜盒的外部（即儀表內(nèi)腔）通過一毛細(xì)管也與空氣靜壓相連。這樣,當(dāng)飛機(jī)上升或下降時(shí),膜盒內(nèi)腔壓力基本上隨高度的變化而變化,但膜盒外部即表殼內(nèi)的氣壓因受毛細(xì)管的阻滯作用,變化緩慢,產(chǎn)生壓力差。高度變化越劇烈,膜盒所承受的壓力差越大,經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針的轉(zhuǎn)角也越大。膜盒的膨脹或收縮決定于飛機(jī)是升高還是下降。升高時(shí),由于高空氣壓減小,膜盒內(nèi)腔壓力低于外部,膜盒將收縮,經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)指針向上偏轉(zhuǎn)相應(yīng)角度指示上升速率。當(dāng)飛機(jī)下滑或俯沖時(shí),情況正好相反。而當(dāng)飛機(jī)平飛時(shí),毛細(xì)管前后壓力平衡，膜盒內(nèi)外壓力相等,指針平指,指示升降率為零。

三、飛機(jī)總靜壓系統(tǒng)

法測(cè)量飛行速度和高度,都以氣流靜壓和總壓作為原始參數(shù)。由收集氣流總壓和靜壓的總-靜壓管(也叫空速管、皮托管、全靜壓管)、利用總靜壓工作的儀表設(shè)備以及它們之間的傳壓管道,組成了飛機(jī)的總靜壓系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)也稱為飛機(jī)測(cè)壓系統(tǒng)。系統(tǒng)的復(fù)雜程度主要取決于飛機(jī)的類型、大小、主要飛行儀表的數(shù)量及儀表的類型等。
以上使用的總、靜壓管形狀、尺寸并不相同,超音速飛機(jī)上用的總靜壓管比亞音速機(jī)種上用的更細(xì)長(zhǎng)得多,靜壓孔的位置、數(shù)量和分布也不相同。但結(jié)構(gòu)上都包括有總壓口、靜壓孔,加溫裝置及排泄水分的排水孔等。圖為總靜壓管的基本形式。

總靜壓管是一個(gè)表面十分光滑的雙層圓管,管的頭部正中有一圓孔,稱全壓口，后接全壓室。使用中,全壓口對(duì)準(zhǔn)氣流方向,流入全壓口的氣流完全被阻滯,流速降為零,因此全壓管室送出氣體的壓力等于氣流的總壓力,簡(jiǎn)稱總壓。在離頭部相當(dāng)遠(yuǎn)的截面上,沿管周開若干個(gè)小孔,孔軸線與管軸線垂直。這些孔即為靜壓孔,靜壓孔后接靜壓室。理論上要求靜壓孔周圍氣流應(yīng)不受擾動(dòng)、不存在紊流,這樣靜壓孔內(nèi)氣體的壓力即等于自由氣流的靜壓。因此在正確設(shè)計(jì)和安裝的情況下,總靜壓管將分別經(jīng)全壓室、靜壓室和傳壓室送出氣流的總壓和靜壓。為了防止氣流中水分在高空因氣溫過低而結(jié)泳,總靜壓管前部設(shè)有加溫裝置,使內(nèi)部保持一定的溫度。
總靜壓管在飛機(jī)上一般都安裝在機(jī)頭或翼尖前方氣流擾動(dòng)最小的部位,以保證所收集的總壓、靜壓的準(zhǔn)確度。
在飛機(jī)上,除安裝有總靜壓管外,還裝有應(yīng)急全壓管和應(yīng)急靜壓孔,一旦總靜壓管發(fā)生故障,將由它們分別提供氣流的總壓和靜壓保證有關(guān)儀表設(shè)備正常工作。