1. Приборы и измерительные системы ла назначение и основные функции.

Авиационные приборы и бортовые измерительно-вычислительные комплексы служат для контроля параметров полета, работы силовых установок, различных бортовых систем и агрегатов, а также состояния окружающей атмосферы. В соответствии с этим назначением выделяют следующие группы авиационных приборов:

• пилотажно-навигационные приборы и системы;

• приборы контроля работы силовой установки;

• приборы контроля работы отдельных бортовых систем и агрегатов;

• приборы контроля параметров окружающей атмосферы.

Пилотажно-навигационные приборы и системы измеряют параметры движения центра масс летательного аппарата (координаты местонахождения, высоту, скорость, линейные ускорения и др.), углы пространственной ориентации летательного аппарата относительно Земли (углы курса, крена, тангажа) и относительно набегающего воздушного потока (углы атаки, скольжения). К пилотажно-навигационным приборам и системам относятся аэрометрические приборы (высотомеры, указатели скорости и числа маха, вариометры), системы воздушных сигналов, информационные комплексы высотно-скоростных параметров полета, измерители углов атаки и скольжения, пилотажные гироскопические приборы (авиагоризонты, гировертикали, гирополукомпасы), курсовые системы, курсовертикали и различные навигационные системы, изучение которых выходит за рамки данного учебника. На современных летательных аппаратах пилотажно-навигационные приборы, навигационные системы, бортовые вычислительные устройства и системы автоматического управления, как правило, объединяются в пилотажно-навигационный комплекс, представляющий собой большую информационно-управляющую систему.

Приборы контроля работы силовой установки измеряют частоту вращения вала авиадвигателя, температуру газа и масла, давление топлива, масла и газов, запас и расход топлива, вибрацию и другие параметры. К этой группе приборов относятся тахометры, манометры, термометры, топливомеры, расходомеры, измерители вибрации и другие приборы.

Параметрами, характеризующими работу различных бортовых систем и агрегатов могут быть: температура, давление и расход жидкостей и газов, положение различных органов управления летательного аппарата и др. Эти параметры измеряются манометрами, термометрами, указателями расхода воздуха, высоты и перепада давления в гермокабинах, положения закрылков, стабилизаторов, стреловидности крыла и другими приборами.

К параметрам окружающей атмосферы относятся температура, давление, влажность и скорость ветра. Измеряются эти параметры барометрами, термометрами, гигрометрами, плотномерами и измерителями скорости ветра. Кроме перечисленных приборов в последние годы на летательных аппаратах все большее распространение получают различные датчики, служащие для выработки измерительной информации в форме, удобной для ее преобразования и передачи, но не для непосредственного наблюдения.

2. Сигналы, подлежащие измерению на борту ла.

Сигналы, являющиеся физическими носителями измерительной информации, называются измерительными. К измерительным сигналам относим:

• полезные сигналы, получаемые от исследуемых, контролируемых или управляемых объектов;

• вредные сигналы или помехи, поступающие в измерительную систему вместе с полезными сигналами или независимо от них;

• помехи, возникающие внутри измерительной системы, специально генерируемые в системе или вне ее сигналы, улучшающие работу системы (модуляция, дискретизация и др.).

В качестве физических носителей сигналов используются импульсы механической, тепловой, электрической, магнитной, акустической и световой энергии и энергии ионизационных излучений. Измерительные сигналы можно разделить на постоянные и переменные во времени; неслучайные и случайные; периодические, почти периодические, импульсные, стационарные и естационарные и т. д. На рис. 1. дана одна из возможных систем классификации сигналов.

Во временной области измерительный сигнал рассматривается как функция времени, характеристики которой содержат информацию, заключенную в сигнале.

Импульсным называется сигнал, величина которого ничтожно мала в любой точке временной оси, за исключением некоторой конечной области. Среди импульсных сигналов характерными являются: 1) единичная функция, 2) единичный импульс (-функция Дирака), 3) прямоугольный, 4) экспоненциальный, 5) пакет синусоид, 6) затухающая синусоида, 7) гауссов импульс, 8) импульс типа sin t/t, 9) импульс типа (sin t/t) ².

Сигналы, значения которых повторяются через постоянные интервалы времени, называются периодическими. Описываются как: x(t) = x(t+kT), где k=1,2,….,n. К периодическим можно отнести: синусоидальный сигнал; прямоугольный сигнал; прямоугольный периодический импульсный; пилообразный; треугольный и др. Практически все периодические сигналы являются искусственными.

Периодические и стандартные сигналы необходимы для определения реакции прибора на входное воздействие. По реакции можно определить следующие параметры: АЧХ, ФЧХ, АФЧХ, и др.

Для оценки измерительных сигналов, а также улучшения эффективности измерительных схем сигналы подвергаются искусственным преобразованиям. К числу основных операций преобразования относятся: квантование, дискретизация, восстановление, сравнение, функциональное изменение, фильтрация, модуляция, детектирование и запоминание. Преобразование может быть линейным и нелинейным.

Необходимость модуляции в приборах возникает тогда, когда требуется повысить точность обработки измерительного сигнала. Выделение из модулированного сигнала составляющей, пропорциональной измеряемому сигналу, называется детектированием.