大氣數(shù)據(jù)計算機試驗器的研制分析

熊濤

摘要：大氣數(shù)據(jù)計算機是飛機的重要機載電子設備，它與攻角傳感器、大氣溫度傳感器配套形成了一個獨立的大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)，為航空電子系統(tǒng)提供各項大氣參數(shù)以用于飛行控制、導航、火控計算等。因此，大氣數(shù)據(jù)計算機的工作性能對航空電子系統(tǒng)的影響至關重要。為確保大氣數(shù)據(jù)計算機滿足技術要求，以精密和可靠的手段對其性能進行測試是十分必要的。

關鍵詞：大氣數(shù)據(jù)計算機試驗器;研制分析

大氣數(shù)據(jù)計算機工作原理

由于飛機的大氣參數(shù)與飛機所處的高度、速度和飛行姿態(tài)有關，而它們在飛機飛行過程中又是連續(xù)不斷地變化的，因此為了能正確地反映飛機的真實狀態(tài)以便實時正確地輸出各種大氣參數(shù)，大氣數(shù)據(jù)計算機必須是一個實時控制系統(tǒng)。大氣數(shù)據(jù)計算機為實現(xiàn)實時控制，首先在內(nèi)部確定一個固定的程序周期，在個程序周期內(nèi)，從壓力傳感器采集到與壓力成函數(shù)關系的振動頻率數(shù)，同時從模擬通道采樣當時的壓力傳感器溫度，根據(jù)所得到的頻率數(shù)和溫度值，從壓力傳感器的 EPROM中取出相應的特征信息，從而得到相應的全壓Pt和靜壓Ps值。根據(jù)需要計算出靜壓源誤差的靜壓Ps′和差壓Qc′，從模擬輸入通道采樣到大氣溫度傳感器的總溫電阻值和攻角傳感器的局部攻角電壓信號，大氣數(shù)據(jù)計算機還須采樣電子綜合顯示器的氣壓裝訂電壓信號，經(jīng)過計算處理，得到氣壓裝訂PBs和總溫Tt、真攻角at。以上參數(shù)解算出來后，即可根據(jù)靜壓Ps解算出氣壓高度Hp，根據(jù)動壓Qc解算出指示空速Vi，根據(jù)靜壓Ps和動壓Qc解算出馬赫數(shù)M值，根據(jù)靜壓Ps、動壓Qc和總溫Tt解算出真空速Vt，根據(jù)靜壓Ps和氣壓裝訂PBs解算出裝訂氣壓高度根據(jù)馬赫數(shù)和總溫Tt解算出大氣密度比。計算機算出各種大氣參數(shù)之后，根據(jù)要求，將它們通過模擬輸出接口、數(shù)字輸出接口送出相應的模擬大氣參數(shù)和數(shù)字大氣參數(shù)。大氣數(shù)據(jù)計算機還可根據(jù)馬赫數(shù)和真攻角的關系送出攻角告警、攻角予警等開關量信號，根據(jù)計算機的工作狀態(tài)送出ADC是否故障的開關量信號。大氣數(shù)據(jù)計算機完成上述各項工作后，就進行空中自監(jiān)控，以監(jiān)視計算機的工作狀態(tài)。大氣數(shù)據(jù)計算機接收到來自電子綜合顯示器的ADC自檢開關量信號后中斷正常工作，轉(zhuǎn)入ADC自檢狀態(tài)，當自檢結(jié)束后如工作正常則向電子綜合顯器發(fā)送一組自檢數(shù)據(jù)。而大氣數(shù)據(jù)計算機則在前面板上設有一個自檢按鈕，按下后“正?！?、“故障”指示燈交替閃爍三次，如自檢正常則可輸出一組規(guī)定數(shù)據(jù)。

設計分析

依據(jù)某型號飛機大氣數(shù)據(jù)計算機的要求，該試驗器應能模擬飛機系統(tǒng)各傳感器向大氣數(shù)據(jù)計算機輸入模擬信號和離散信號，大氣機解算后輸出的模擬信號和ARINC-429數(shù)字信號及離散信號由試驗器采集，經(jīng)處理和量化后，最終顯示測試結(jié)果供操作者判讀。因此，試驗器的設計方案包括硬件設計和軟件設計兩個方面。

系統(tǒng)的硬件設計

系統(tǒng)的硬件設計包括大氣數(shù)據(jù)計算機工作電源、模擬信號產(chǎn)生和離散信號產(chǎn)生、離散信號監(jiān)控等部分的電路設計和結(jié)構設計。在設計過程中，對電路工作的可靠性、系統(tǒng)的抗干擾能力及電路對某型號飛機兩種大氣數(shù)據(jù)計算機的通用性進行了詳細論證，而且充分考慮了接口電路能提供自動測試及人工測試兩種通道。電路所選用的元件和器材進行了優(yōu)化選擇及相關試驗，保證了系統(tǒng)工作的可靠性。在結(jié)構設計上總體采用機柜式標準結(jié)構，根據(jù)功能分為三部分，各部分通過電纜相互連接，每部分可單獨從機柜中抽出，這樣既美觀大方，又較大程度地方便了維護。

系統(tǒng)的軟件設計

系統(tǒng)的軟件采用C語言設計，軟件共分為操作界面、數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)換控制數(shù)據(jù)處理和量化、顯示驅(qū)動等程序模塊。軟件設計過程中充分考慮到操作界面的友好、簡練，考慮到數(shù)據(jù)采集控制和轉(zhuǎn)換的效率和可靠性，以及數(shù)據(jù)處理和量化的準確性，通過各模塊的優(yōu)化組合，使系統(tǒng)的測試過程操作簡單，使用靈活，檢測、判讀方便。數(shù)據(jù)采集卡的配置則充分考慮了采集速率、精度、采集通道對輸出信號的適應性及采集卡的工作環(huán)境和糾錯能力，并綜合考慮技術先進性、可靠性和經(jīng)濟性，選配了PCL-818數(shù)據(jù)采集卡和專用的ARNC-429數(shù)字信號轉(zhuǎn)換卡。大氣數(shù)據(jù)計算機試驗器總體上分為兩大部分，分別為系統(tǒng)接口部分和計算機測試部分。其中系統(tǒng)接口部分的功能主要是模仿飛機傳感器為大氣機提供模擬信號和離散信號輸入，同時對大氣機輸出離散信號進行監(jiān)控;計算機檢測部分為測試系統(tǒng)的核心，它包括數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換接口和通用計算機，主要完成對大氣機輸出的模擬信號和ARNC-429信號的實時采集，數(shù)據(jù)經(jīng)處理、量化后，以指定的物理單位顯示，供檢測者判讀。

結(jié)語

數(shù)字化測試技術是測試領域的潮流，是提高測試精度和實現(xiàn)測試過程自動化的關鍵，在該試驗器的研制中進行了多方面的考慮，特別是采用了計算機自動檢測技術，使得該試驗器不但能滿足技術條件的要求，還具有良好的可操作性和直觀性。

（作者單位：航空工業(yè)洪都制造工程部）

【參考文獻】

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