航空儀錶

飛行器儀錶的發展與飛行器的發展密切相關。早期飛機上沒有專門設計的儀錶。萊特兄弟首次飛行時，飛機上只有一塊秒錶、一個風速計和一個轉速表。早期裝在飛機上的還有其他一些地面用的簡陋儀錶，如指示高度用的真空膜盒式氣壓計、指示航向用的磁羅盤、指示飛機姿態用的氣泡式水平儀。1909年，法國飛行員L.布萊里奧第一次駕機飛越英吉利海峽時，機上仍沒有任何專門的飛機儀錶。那時人們主要靠肉眼觀察，在能見度許可的情況下飛行。第一次世界大戰期間飛機儀錶有了較大的發展。1916年英國皇家空軍的S.E. 5型飛機的儀錶板上已裝有3種較為可靠的飛行儀錶及4種發動機儀錶。1927年，美國飛行員C.A.林白駕機飛越大西洋，除上述主要儀錶外，他的飛機還裝備了羅盤、傾側和俯仰角指示器、轉彎傾斜儀和時鐘。1929年9月，美國飛機駕駛員J.H.杜立特憑藉儀錶和無線電導航設備安全完成首次盲目飛行，即儀錶飛行，開創了儀錶發展的新階段。從30年代開始，一些國家相繼規定飛機上必須配備能完成盲目飛行的一定數量的基本儀錶，其中包括空速表、高度表、陀螺地平儀、航向陀螺儀、升降速度表和轉彎傾斜儀。隨著大型、多發動機、高速飛機的機載系統逐漸增多，儀錶需求量也日益增長。30～50年代，飛機儀錶有了很大的發展，出現了遠讀儀錶、伺服儀錶等新式儀錶。這一時期最重大的進展是出現了各種機電型綜合儀錶，最有代表性的是指引地平儀、航道羅盤、大氣數據計算機。60～70年代電子技術、尤其是包括微處理機在內的微電子技術的發展以及彩色陰極射線管和其他新型電光元件(液晶顯示器、發光二極體等)的相繼問世，為儀錶數字化、小型化、綜合化和智能化提供了條件。數字式大氣數據計算機、捷聯式慣性導航系統等帶微型計算機的數字測量系統和以平視顯示器為代表的電子綜合顯示儀的出現，標誌著飛行器儀錶進入一個新的發展階段。

飛行器儀錶分為飛行儀錶、導航儀錶、發動機儀錶和系統狀態儀錶4大類。

飛行儀錶 指示飛行器在飛行中的運動參數（包括線運動和角運動）的儀錶，駕駛員憑藉這類儀錶能夠正確地駕駛飛機。這類儀錶主要有：利用大氣特性的各種氣壓式儀錶、利用陀螺特性的各種陀螺儀錶和利用物體慣性的加速度（過載）儀錶等。

導航儀錶 用於顯示飛行器相對於地球或其他天體的位置，為飛行員或飛行控制系統提供使飛行器按規定航線飛向預定目標所需要的信息。定位和定向是導航中的兩大問題。導航儀錶包括導航時鐘、各種航向儀錶和各類導航系統。導航系統按工作原理分為：航位推算導航系統、無線電導航系統、天文導航系統、衛星導航系統，以及它們有機結合、互相校正的組合導航系統（見飛機導航系統）。航位推算導航系統按原始信息的性質又分為：利用真實空速推算的自動領航儀、利用地速推算的多普勒導航系統和利用加速度推算的慣性導航系統。

發動機（動力裝置）儀錶 用於檢查和指示發動機工作狀態的儀錶。按被測參數區分，主要有轉速表、壓力表、溫度表和流量表等。現代發動機儀錶還包括振動監控系統，用於指示發動機的結構不平衡性和預告潛在的故障。燃油是直接供發動機使用的，故指示燃油油量的油量表通常也歸屬於發動機儀錶。

組成原理 按照組成原理，飛行器儀錶可分為直讀儀錶、遠讀儀錶、伺服儀錶和綜合儀錶。

直讀儀錶 很多早期的儀錶都屬此類，如氣壓式高度表、空速表、升降速度表、磁羅盤、航向陀螺儀等。直讀儀錶通常由敏感元件(直接感受被測物理量的元件)、放大傳動機構和指示裝置組成，如氣壓式儀錶等。有的直讀儀錶則直接由敏感元件來帶動指示裝置，如磁羅盤和航向陀螺儀。這類儀錶簡單、可靠，不僅仍大量用於一些低空飛行的輕型飛機上，而且幾乎在所有飛機上都還用它們作為應急儀錶。

遠讀儀錶 通常由感測器和指示器兩部分組成。感測器遠離儀錶板，指示器則在儀錶板上。大多數發動機儀錶均屬此類，如發動機排氣溫度表用熱電偶式感溫頭作為感測器，用毫伏表作為指示器。還有一些儀錶利用遠距同步傳輸系統來實現遠讀的功能。

伺服儀錶 利用伺服系統原理構成的儀錶，也稱閉環儀錶。採用伺服機構能減小摩擦力矩對敏感元件的影響，進行力矩放大，提高儀錶測量和指示精度，輸出多路信號供各系統使用。伺服儀錶也具有遠讀的特點。

綜合儀錶 也稱為組合儀錶。儀錶的綜合化有兩條平行的途徑：一為感測器綜合化，二為顯示器綜合化。

感測器綜合化又分為兩種方式。一種方式是把原理不同而功用類似的幾個感測器組合在一起，以達到互相校正和提高儀錶性能的目的。由磁羅盤和航向陀螺儀組成的陀螺磁羅盤是這種綜合方式的典型例子。另一種方式是把少量公用的原始信息感測器集中起來，通過計算機計算，輸出為數眾多的不同的信號。這方面的典型實例是大氣數據計算機。這種感測器綜合化方式的優點是大大減少了設備的重複性，減小了體積和重量，又能採用較完善的測量原理，進行多種誤差補償而提高了參數測量精度。

顯示器綜合化是把有關的參數集中在一個顯示器內顯示，這樣做不僅能有效地減少儀錶數量、減輕儀錶板的擁擠程度、減輕飛行員的目視負擔，而且還能得到用單一參數指示器所不能得到的有用信息。早期的組合式高度表、組合式航向儀錶，後來的機電型指引地平儀、航道羅盤以及現代的電子綜合顯示儀都是顯示綜合化的實例。

發展趨向 80年代的航空儀錶的特點是利用先進的數字電子技術，進一步向高度綜合化和智能化方向發展，並以微型計算機和多路傳輸數據匯流排為紐帶，把感測器、顯示器、控制器與飛行控制系統、發動機控制系統、火力控制系統等有機地交聯在一起，以實現飛行器各系統之間的高度綜合化。採用完善的自檢和故障監控、故障告警手段，提高信息測量的精度和可靠性。

參考書目

楊世均主編：《航空測試系統》,國防工業出版社，北京，1984。

E.H.J.Pallett，Aircraft Instruments，2nd ed.，Pitman Press,Bath,1981.