機艙上的這些儀錶都是幹嘛用的？

當飛行員在駕駛飛機的時候，需要不斷的了解飛機的飛行狀態、發動機的工作狀態和其他分系統（如座艙環境系統、電源系統等）的工作狀態，以便飛行計劃操縱飛機完成飛行任務；各類自動控制系統需要檢測控制信息以便實現自動控制。這些信息都是由航空儀錶以及相應的感測器和顯示系統提供的。

飛機需要測量的參數很多，歸納起來可以大致分為飛行參數、發動機參數和系統狀態參數（如座艙環境參數、飛行員生理參數、飛行員生命保障系統參數）。相應的，航空儀錶按功用可分為飛行儀錶、發動機儀錶和系統狀態儀錶等。今天主要來介紹飛行儀錶以及其工作的原理。

飛行儀錶反映了飛機的運動狀態和飛行參數，使駕駛員能正確地駕駛飛機。飛行儀錶主要可分為全靜壓系統儀錶、指示飛行姿態和航向的儀錶等。

全靜壓系統儀錶

飛機全靜壓測試箱

全靜壓系統儀錶是利用大氣壓隨高度、速度的變化，使金素膜盒產生膨脹或壓縮變形，通過相應的測量系統，指示出飛機的高度、速度等飛行參數，所以也成為膜盒儀錶或氣壓儀錶。

全靜壓系統利用感受的全壓和靜壓，分別輸入膜盒內外，壓力差促使膜盒變形，通過相應的測量系統，即可測出飛機的速度、高度等飛行參數，從而構成各種儀錶。這類儀錶有空速表、氣壓式高度表、升降速度表和大氣數據中心系統等。

1空速表

空速是指飛機在縱軸對稱平面內相對於氣流的運動速度。空速是重要的飛行參數之一，根據空速，飛行員可以判斷作用在飛機上的空氣動力的情況，從而正確地操縱飛機。根據空速，還可以進行領航計算。

空速表便是用來測量飛機空速的儀錶。它是通過測量全靜壓管的動壓（全壓與靜壓之差）來指示飛機速度的。全靜壓管受到的全壓和靜壓，分別用導管連到空速表的開口膜盒內外。這樣，飛行中膜盒內外的壓力差等於氣流的動壓。膜盒在動壓下會膨脹，通過傳動機構，使指針指出相應的速度值。

2高度表

飛行高度是指飛機重心在空中相對於某一準平面的垂直距離。按照所選的某准平面的不同，飛行高度分別為：絕對高度——選實際海平面為基準面，飛機重心在空中距離實際海平面的垂直距離；相對高度——選某一指定參考面（例如飛機起飛或者著陸機場的地平面）為基準面，飛機的重心在空中距離所選參考面的垂直距離；真實高度——選飛機正下方的地面目標的最高點且與地平面平行的平面為基準面，飛機重心在空中距離此平面的垂直距離；

飛機上最常用的測量高度的方法是氣壓測高和無線電測高，此外還有激光側高、同位素測高等。在此簡單說下氣壓測高方法：大氣壓力隨著高度的增加而減小，且有確定的函數關係。國際標準大氣規定了標準大氣壓力與高度的函數關係，因此可以間接測量飛行高度。氣壓高度表就是利用這一原理測量飛行高度的。在加上氣壓調整裝置，氣壓式高度表還可以測出相對高度和絕對高度。

氣壓高度表的原理圖

3升降速度表

升降速度表是用來測量飛機上升或下降的垂直高度。在升降速度表內有一開口膜盒，其內都與大氣靜壓直接相連，外部通過毛細管也與靜壓相連。飛機上升或下降時，膜盒內部氣壓基本上隨著高度的變化而變化，但膜盒外部的氣壓由於受毛細管節流作用的影響，變化較緩慢，因此膜盒內外產生壓差而發生位移，再通過傳動原件使指針發生偏轉，就可以顯示飛機的升降速度了。

指示飛機姿態和航向的儀錶

1陀螺儀特性

陀螺儀由轉子和內、外環及基座組成，高速旋轉的轉子通過軸承安裝在內環上，內環通過軸承與外環相連，外環又通過軸承與基座相連。轉子相對於基座具有三個角運動自由度，因此成為三自由度陀螺儀；但轉子實際上只能繞內環軸和外環軸轉動，因而近代又稱為雙自由度陀螺儀。

陀螺儀的基本構造原理

陀螺儀具有定軸性和進動性兩個重要特性。定軸性是指高速旋轉的轉子具有力圖保持其轉子軸在慣性空間內方向穩定不變的特性，因此利用陀螺儀的定軸性可以測量姿態角。進給性則是指陀螺儀在外力矩作用下，高速旋轉的轉子在重力W產生的外力力矩M的作用下，不從支點掉下，而以角速度w繞垂線不斷轉動，這就是進動。航空陀螺儀錶就是利用陀螺儀的定軸性和進給性來工作的。

陀螺儀的進動原理

2陀螺地平儀

陀螺地平儀便是利用陀螺特性來測量飛機俯仰和傾側姿態角的飛行儀錶。為了在飛機上測量飛行姿態，必須在飛機上建立一個地垂線或地平面基準。利用陀螺儀的定軸性，使轉子軸穩定在地垂線上就可以得到這一基準，但是陀螺儀不能自動找到地垂線使轉子軸穩定在地垂線上，而且由於內、外環軸上的摩擦力矩使陀螺儀轉子軸產生漂移。擺具具有穩定的特性，雖受到加速度干擾時會產生很大的誤差，但如果將陀螺儀與擺式敏感元件結合在一起就能解決上面的問題。陀螺地平儀就是將陀螺儀與擺結合起來的儀錶。它以陀螺儀為基礎，用擺式敏感元件和力矩器組成的修正裝置來對陀螺儀進行修正，使陀螺儀的轉子軸精確而穩定地在垂線上運轉。

以上介紹的屬於經典的陀螺儀，除此之外，還有激光陀螺儀、光導纖維陀螺儀、核子共振陀螺儀等。

3航向姿態系統

它是一種測量、顯示飛機航向角、俯仰角和翻滾角的飛行儀錶。它有全姿態陀螺儀、磁航向感測器或天文羅盤和全姿態指示器組成。

全姿態陀螺儀由航向陀螺和垂直陀螺組成。這兩個陀螺儀均裝在環內，所以在飛機機動飛行時，既能使航向陀螺儀的外環始終保持在地垂線上，又能使垂直陀螺的轉子軸和外環軸始終保持正交。這樣就可以保證全姿態陀螺儀提供正確的航向、俯仰、傾側姿態信息。

全姿態指示器是航向姿態系統的顯示器，綜合顯示飛機的航向角、俯仰角、側傾角。顯示部分主要由球形刻度盤、小飛機標誌和刻度指標等組成，球形刻度盤上有經線和緯線。經線上有航向刻度，緯線上有俯仰刻度。航向姿態系統的航向角信號由全姿態陀螺儀中航向陀螺儀測量軸上的同步器提供，傾側角信號由傾側隨動環與殼體之間的同步器提供。

?

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！