本书是“民用航空器维修基础系列教材”之一，是民用航空器维修人员基础执照考试的主要参考用书。全书分为上、下两册，上册为涡轮发动机飞机电子系统，主要介绍仪表系统、飞机通信系统、飞机导航系统和自动飞行系统；下册为飞机机械和电气系统，主要介绍飞机结构、液压和燃油系统、飞行操纵系统、空调和机舱设备、电源系统、灯光照明系统、防火系统和机载维护系统。
本书内容深入浅出，通俗易懂，注重知识的实用性，贯彻了理论与实际密切结合的思想，基本上不涉及复杂的数学公式和推导，强调定性描述大纲中要求掌握的基本知识。
本书可以作为民航机务维修人员的基础执照考试和CCAR��147维修基础培训机构的培训教材，也可作为航空电子类专业本科学生和高职学生的参考用书。

作者简介

张鹏，硕士，教授，毕业于天津大学，1985年至今在中国民航大学工作，主编出版了《自动飞行控制系统》教材。

第1章仪表系统
1.1航空仪表概述
1.1.1航空仪表的分类
1.1.2航空仪表的发展历程与布局
1.1.3航空仪表显示数据的基本“T”形格式
1.1.4模拟式与数字式电子仪表的特点
1.2大气数据仪表
1.2.1国际标准大气
1.2.2气压式高度表
1.2.3升降速度表
1.2.4马赫�部账俦�
1.3全/静压系统
1.3.1静压系统
1.3.2全压系统
1.3.3系统结构
1.3.4全/静压系统的排水接头
1.3.5全/静压系统的维护
1.4大气数据计算机系统
1.4.1模拟式大气数据计算机系统
1.4.2数字式大气数据计算机系统
1.4.3缩小垂直间隔介绍
1.5飞行数据记录系统
1.5.1概述
1.5.2数字式飞行数据记录系统
1.5.3飞机状态监控系统
1.6陀螺及陀螺原理
1.6.1概述
1.6.2机电陀螺仪
1.6.3激光陀螺仪
1.6.4光纤陀螺仪
1.7陀螺仪表
1.7.1姿态仪表
1.7.2航向仪表
1.8警告系统
1.8.1警告系统的基本组成及功能
1.8.2高度警告系统
1.8.3超速警告系统
1.8.4失速警告系统
1.9综合电子仪表系统
1.10发动机指示和机组警告系统与电子中央飞机监控系统
1.10.1EICAS的组成
1.10.2EICAS的显示
1.10.3系统的异常显示
1.10.4电子中央飞机监控系统
第2章飞机通信系统
2.1高频、甚高频通信
2.1.1高频通信系统
2.1.2甚高频通信系统
2.2选择呼叫系统
2.2.1作用与组成
2.2.2工作原理
2.3音频控制与内话系统
2.3.1数字式音频控制系统
2.3.2服务内话
2.3.3机组呼叫系统
2.4旅客广播系统与话音记录系统
2.4.1旅客广播系统
2.4.2话音记录系统
2.5卫星通信系统
2.5.1概述
2.5.2同步卫星通信
2.5.3航空移动卫星通信
2.6飞机通信寻址与报告系统
2.6.1概述
2.6.2机载ACARS系统的组成
2.6.3ACARS的工作方式
2.7紧急定位发射机
第3章飞机导航系统
3.1飞机导航基础知识
3.1.1概述
3.1.2坐标、坐标系及导航元素
3.1.3位置线与无线电导航定位
3.1.4新型导航方式概述
3.2自动定向机
3.2.1概述
3.2.2自动定向原理
3.2.3定向误差分析
3.3甚高频全向信标系统
3.3.1概述
3.3.2VOR系统的基本工作原理
3.3.3机载VOR接收系统
3.3.4航道偏离与向/背台指示
3.3.5数字式方位测量电路的基本原理
3.4仪表着陆系统
3.4.1概述
3.4.2航向信标系统
3.4.3下滑信标系统
3.4.4指点信标系统
3.5测距系统
3.5.1测距机的功用
3.5.2测距机系统的工作概况
3.5.3机载测距机
3.5.4应用微处理器的新型测距机
3.6低高度无线电高度表
3.6.1功用与组成
3.6.2普通调频连续波无线电高度表
3.6.3等差频调频连续波无线电高度表
3.6.4脉冲雷达高度表
3.6.5影响无线电高度表性能的因素
3.6.6高度跳闸信号
3.6.7高度表指示
3.7气象雷达系统
3.7.1概述
3.7.2气象雷达的探测原理
3.7.3机载气象雷达系统的工作
3.7.4气象雷达信息的显示
3.7.5气象雷达的电磁辐射防护
3.8空中交通管制系统应答机
3.8.1概述
3.8.2ATCRBS的工作原理
3.8.3S模式的工作原理
3.8.4ATC机载系统
3.8.5广播式自动相关监视系统
3.9交通咨询与防撞系统
3.9.1TCAS Ⅱ的工作
3.9.2TCAS Ⅱ系统的组成部件和功能
3.9.3TCAS咨询信息的显示和控制
3.9.4TCAS Ⅱ与其他机载系统的联系
3.10全球导航卫星系统
3.10.1GPS的系统组成
3.10.2GPS的工作原理
3.10.3GPS用户设备
3.10.4GPS增强系统
3.10.5其他全球导航卫星系统GNSS介绍
3.11近地警告系统
3.11.1GPWS的组成
3.11.2GPWS的工作方式
3.12惯性基准系统
3.12.1概述
3.12.2平台式惯导系统
3.12.3激光陀螺惯性基准系统
3.13飞行管理计算机系统
3.13.1飞行管理计算机系统简介
3.13.2飞行管理系统
3.13.3飞行管理计算机系统在飞行各阶段的作用
3.13.4飞行管理计算机数据库
3.13.5飞行管理计算机信息显示
3.13.6飞行管理计算机系统自检和维护页面
第4章自动飞行系统
4.1自动飞行系统的功能和结构
4.1.1自动飞行系统的功能
4.1.2自动飞行系统的结构
4.2自动驾驶
4.2.1自动驾驶功能
4.2.2自动驾驶的基本组成和原理
4.2.3自动驾驶的工作回路
4.2.4自动驾驶控制规律
4.2.5自动驾驶的衔接、脱开和工作方式、工作参数
4.3飞行指引
4.4安定面配平
4.5偏航阻尼
4.6飞行控制计算机及系统
4.7自动油门系统
4.8电传操纵系统
4.9自动飞行系统实例
参考文献

精彩书摘

第3章飞机导航系统
3.1飞机导航基础知识
3.1.1概述
飞机导航是基于飞机导航装置，研究飞机导航原理及导航技术的科学。
飞机导航的基本目的是在既定条件下，用最有效的方法(飞机按照预定航线飞行，或按照飞行中实时计算的航线飞行)，以规定的准确度，在指定的时间将飞机安全地引导到指定地点。它是通过飞机导航(装置)系统对飞机位置、方向、距离及速度等导航参数进行测量以及飞机监视(装置)系统对飞机航路上气象、周围飞机以及近地面等情况实时监控而实现的。
飞机导航实践中所应用的各种不同导航装置，按实现方法及原理不同，一般可分为目视(观测)导航、仪表导航、天文导航、无线电导航以及组合导航等不同类型。
目视(观测)导航：利用观测仪器(含人的眼睛)对所熟悉的地物等进行经常或连续观测，以确定运动体位置和运动方向。早期飞机通过观察地标(航标)，现代飞机通常观察气象雷达系统所探测的地形等实现飞机的导航。这种导航方式简单、可靠，但精度不高，且受气象条件和区域限制比较明显。
仪表导航：根据飞机运动方向和航行距离(或速度、加速度、时间等)，依据已知飞机位置推算飞机当前位置，或预期飞机未来位置，从而得到一条运动轨迹，以此来引导飞机航行。该导航法主要借助飞机上各种仪表(如磁罗盘、空速表、气压高度表、时钟等)实现。典型情况如现代飞机上使用的惯性基准系统（IRS），就是根据对飞机的运动方向和航行距离(或速度、时间)的测量，从过去已知位置来推算当前位置，或预期将来的位置，从而可以得到一条运动轨迹，以此来引导航行。这种导航方式不受天气、地理条件限制，保密性好。缺点是随着航行时间延长和航行距离增长，位置误差累积会越来越大，因此航行一定时间以后，需要进行位置校准。
天文导航：通过观测具有运动规律的星体相对地球的位置参数(如仰角)以及观测时间，确定观测点在地球上的位置，如利用机载六分仪等设备观测水平线与星体连线间的夹角(即为星体的高度)，做等高线，再求另一星体的等高线，其交点即为飞机位置，从而引导飞机航行。这种导航方式不易受人为或电磁场干扰，具有隐蔽性好、无累积误差及精度较高等优点，但容易受到气象条件影响，而且观测时间较长，计算复杂，目前在飞机上很少使用。
无线电导航：是利用无线电的方法，即通过对无线电信号某一电参量(如振幅、频率、相位或时间等)的测量来测定飞机的距离、距离差、方向和位置等导航几何参量，并引导飞机正确安全地航行。它主要是利用了无线电波传播的基本特性，即无线电波在传播路径中遇到媒质不连续边界面必然反射，在理想均匀媒质中必然是直线以及等速传播等特性。利用反射的性质可以发现目标，利用电波直线传播特性可以测定辐射或散射无线电波目标的方向，利用无线电波等速性可以确定到目标的距离，因此，目标位置即可测定。近年来兴起的卫星导航系统也是无线电导航的一种新应用，它是利用人造地球卫星、机载设备和地面设备相配合采用无线电方法实现的一种新型导航系统，如GPS系统。
现代飞机上安装和使用了多种无线电导航设备，典型设备包括自动定向机(ADF)、甚高频全向信标(VOR)、测距机(DME)、仪表着陆系统(ILS)、指点信标(MB)、低高度无线电高度表(LRRA)、全球定位系统(GPS)、气象雷达(WXR)、空中交通管制应答机(ATC)、空中交通咨询与防撞系统(TCAS)和近地警告系统(GPWS)等。
飞机无线电导航系统的优点是：不受时间、天候的限制，定位精度高，时间短，可连续、实时地定位，设备简单、可靠。特别是在复杂气象条件下或夜间飞机着陆中，无线电导航则是唯一导航手段。
无线电导航的缺点是：它必须要辐射和接收无线电波，因而易被发现、易受自然和人为干扰，有些导航系统还需要配备必要的地面设备或空间设备。
组合导航：是利用两种或两种以上的不同导航设备以适当的方式组合在一起，利用其性能上的互补特性，获得比独立使用任何一种系统时更好性能的导航方式。组合导航目前已经取得了显著进步，尤以INS/GPS组合导航发展最为迅速，因为两者都是全球、全天候、全天时的导航设备，而且都能提供十分完整的导航数据。INS/GPS组合导航是将GPS的高精度和INS的自主隐蔽性能有机地结合起来，两者优势互补并能消除各自的缺点，因此其应用越来越广泛。
3.1.2坐标、坐标系及导航元素
1. 坐标
飞机相对地球表面运动，飞机导航系统通常是利用经度和纬度来表示飞机的位置。
任何平面与地球表面的交线都是圆，而通过地心的平面与地球表面交线形成的圆最大，称为“大圆”，其他的称为小圆。通过地心与地轴垂直的平面和地球表面的交线称为赤道，其余与赤道平面平行的平面与地球表面的交线(小圆)叫纬圈，如图3.1��1(a)所示。通过并包含地轴的平面与地球表面的交线(大圆)叫经圈。
纬圈与地心连线和赤道平面的夹角为该纬圈的纬度，表示地球的南北，赤道纬度为0°，赤道以北(0°~90°)为北纬，90°为北极(N)，赤道以南(0°~90°)为南纬，90°为南极(S)，如图3.1��1(b)所示。我国首都北京的纬度为北纬39°55′。
图3.1��1赤道、纬圈和纬度
经圈的一半叫经线(或子午线)。国际上规定，以通过英国伦敦格林尼治天文台子午仪中心的经线为起始经线(即本初子午线)，如图3.1��2(a)所示。以起始经线(0°)为基准，用经度表示其他经线的位置(其他经线平面与起始经线平面的夹角)，起始经线以东(E)为东经(0°~180°)，以西(W)为西经(0°~180°)。我国首都北京市位于东经116°23′，如图3.1��2(b)所示。
图3.1��2经线和经度
2. 坐标系
坐标系用于描述飞机运动，表示导航台位置，它是处理观测数据等信息的数学与物理基础。不同导航系统中，由于考虑问题的侧重点不同，所选用的坐标系也各不相同，因此了解部分常用坐标系，对于飞机导航系统的使用很有帮助。
1) 惯性坐标系
惯性坐标系又称为地心惯性坐标系,是将坐标原点取在地球中心,常用Oxiyizi表示，如图3.1��3所示。其中zi轴沿地球自转轴方向，xi和yi两轴在地球赤道平面内，它们都不随地球转动而转动。
地心惯性坐标系在惯性基准系统中作为惯性元件(加速度计和陀螺)测量的参考基准，在GPS中用于测量和确定卫星轨道。
图3.1��3地心惯性坐标系和地球坐标系
2) 地球坐标系
地球坐标系常用Oxeyeze表示。坐标系原点取在地球地心，xe和ye两轴在地球赤道平面内，Oxe轴指向格林尼治经线，即本初子午线，Oze轴与地球自转轴方向一致，指向北极，Oye指向东经90°方向，与其他两轴构成右手坐标系，如图3.1��3(b)所示。地球坐标系与地球固连一起转动，因此也称为地心地固坐标系(earth�瞔entered�瞖arth�瞗ixed，ECEF坐标系)。在GPS中用于计算GPS用户接收机的位置。
3) 地理坐标系
地理坐标系常用Oxtytzt表示，原点取在飞机重心或地球表面某一点，Ozt轴沿地心与坐标原点连线并指向天顶，垂直于当地水平面，Oxt轴和Oyt轴在当地水平面内，Oxt轴指向东方，Oyt轴指向北方，三轴共同构成右手坐标系，如图3.1��4所示。在惯导系统中，其原点在地球上的位置用经、纬度表示。
图3.1��4地理坐标系
4) 机体坐标系
机体坐标系常用Oxcyczc表示，坐标系原点取在飞机重心，Oxc轴沿飞机机体横轴向右，Oyc轴沿飞机纵轴向前，Ozc轴沿飞机立轴向上。机体坐标系固连于飞机，随飞机一起运动。
5) 平台坐标系
平台坐标系常用Oxpypzp表示，原点取在飞机重心，Oxpyp平面在平台内，且互相垂直，Ozp与平台垂直，指向上方。平台坐标系可以与地理坐标系重合，也可以在水平面内与地理坐标系成一定夹角。
6) 世界测地系
在GPS中使用的标准地球模型是1984年版的世界大地坐标系(WGS��84)。WGS��84是协议地球坐标系的一种物理实现，其采用大地测量和地球物理联合会第17届大会推荐的大地测量常数，为地球提供了一个椭球模型，是目前世界上最高精度的全球大地测量参考系统。ECEF坐标系是固定在WGS��84基准椭球上的，利用这个模型，可以计算出接收机在ECEF坐标系中的经度、纬度和高度。
3. 导航元素
通常将与飞机引导和定位有关的最基本参量称为导航元素。下面介绍几个主要导航元素。
(1) 方位角：以经线北端为基准，顺时针转到水平面上某方向线的角度。常用方位角包括电台方位、飞机磁方位和相对方位，如图3.1��5所示。
图3.1��5电台方位、飞机磁方位及
相对方位
电台方位即地面信标台的磁方位角，它是以飞机所在位置的磁北方向为基准，顺时针转到飞机与地面信标台连线之间的夹角，这是从飞机观察地面信标台的方向。
飞机磁方位是以地面信标台所在位置的磁北方向为基准，顺时针转到地面信标台与飞机连线之间的夹角，这是从地面信标台观察飞机所在的方向。
相对方位是从飞机纵轴(飞机机头方向)顺时针转到地面信标台与飞机连线之间的夹角。
根据图3.1��5及上述角度定义，我们还可以得出如下结论：
电台方位=飞机磁航向+相对方位
电台方位=飞机磁方位+180°
电台方位和飞机磁方位均与飞机磁航向无关，也就是说在相同的位置，飞机航向发生变化时，飞机上所测得的电台方位不发生变化。
(2) 航迹：飞机重心在地面投影点移动的轨迹，叫航迹，也称航迹线，如图3.1��6所示。
……

前言/序言

本书分上、下两册，上册为涡轮发动机飞机电子系统，下册为飞机机械和电气系统。本书是按照中国民航规章CCAR��66R2《民用航空器维修人员执照管理规则》航空电子专业（AV）考试大纲M11编写的，其内容是飞机维修人员必须要掌握的基础知识。本书在编写过程中，力求做到通俗易懂，注重知识的实用性，贯彻了理论与实际密切结合的思想，基本上不涉及复杂的数学公式和推导，强调定性描述大纲中要求掌握的基本知识。本书可以作为CCAR��147维修基础培训机构的培训教材或参考教材，也适用于具有一定基础的航空电子专业人员自学。
上册由张鹏教授主编和统稿，内容包括仪表系统、飞机通信系统、飞机导航系统和自动飞行系统。其中1.1~1.5节由郝瑞编写，1.6、1.7节和3.12节由栗中华编写，1.8~1.10节由张迪编写，2.1~2.4节和2.7节由魏国编写，2.5、2.6节由樊智勇编写，3.1~3.3节由赵世伟编写，3.4~3.6节由孙俊卿编写，3.7~3.11节由官颂编写，3.13节和4.3~4.7节由王娟编写，4.1、4.2节和4.8节由张鹏编写，4.9节由陈艳编写。
下册由任仁良教授主编和统稿，内容包括飞机结构、液压和燃油系统、飞行操纵系统、空调和机舱设备、电源系统、灯光照明系统、防火系统和机载维护系统。
第2版是在第1版的基础上修订而成的，修订的主要依据是AC��66R1��02《民用航空器维修人员执照基础部分考试大纲》中所规定的考试内容，并结合目前主流机型上航空新技术的使用情况，同时也参考了基础执照培训教师和广大考生对原教材存在问题的修改建议。新版教材在保持原版教材整体框架不变的前提下，主要在以下几个方面作了修改：
(1) 对原教材部分章节和内容进行了调整，增强了教材的系统性和逻辑性。将仪表系统由原教材的第3章调整到第1章，调整后第1章为仪表系统，第2章为飞机通信系统，第3章为飞机导航系统，第4章为自动飞行系统。
(2) 删除了过时的内容、不必要的重复性内容，优化了内容结构。第2章删除了磁带式话音记录器分析，第3章删除了采用测角器非移相式自动定向，第4章删除了微分和积分式自动驾驶仪的原理分析，仅保留了基本概念和作用描述。
(3) 增加了反映主流机型航空新技术的内容。教材内容涉及的控制板和显示由原教材大多以737��300机型为例更改为以737NG和A320 等主流机型为例，第1章增加了微电子机械陀螺和光纤陀螺仪，第2章将磁带式话音记录器分析更换为固态存储器的话音记录器分析，第3章增加了基于性能的导航（PBN）、所需性能导航（RNP）、DVOR原理、广播式自动相关监视系统 ADS�睟，第4章增加了737NG和A320等主流机型的自动飞行系统分析。
(4) 修改简化了数学分析过程，强化了概念和功能原理分析，补充了部分实物图片和维护技术，使教材更加通俗易懂。
万晓云、孙淑光、胡焱、杨国余、杨晓龙、王会来等对教材进行了审校，提出了许多修改意见，在此谨表深深的感谢！
由于时间仓促，加之作者水平所限，书中难免存在许多错误和不足，敬请各位专家和读者批评指正。
编者2017年2月

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