大气数据计算机试验器的研制分析

熊涛

摘要：大气数据计算机是飞机的重要机载电子设备，它与攻角传感器、大气温度传感器配套形成了一个独立的大气数据系统，为航空电子系统提供各项大气参数以用于飞行控制、导航、火控计算等。因此，大气数据计算机的工作性能对航空电子系统的影响至关重要。为确保大气数据计算机满足技术要求，以精密和可靠的手段对其性能进行测试是十分必要的。

关键词：大气数据计算机试验器;研制分析

大气数据计算机工作原理

由于飞机的大气参数与飞机所处的高度、速度和飞行姿态有关，而它们在飞机飞行过程中又是连续不断地变化的，因此为了能正确地反映飞机的真实状态以便实时正确地输出各种大气参数，大气数据计算机必须是一个实时控制系统。大气数据计算机为实现实时控制，首先在内部确定一个固定的程序周期，在个程序周期内，从压力传感器采集到与压力成函数关系的振动频率数，同时从模拟通道采样当时的压力传感器温度，根据所得到的频率数和温度值，从压力传感器的 EPROM中取出相应的特征信息，从而得到相应的全压Pt和静压Ps值。根据需要计算出静压源误差的静压Ps′和差压Qc′，从模拟输入通道采样到大气温度传感器的总温电阻值和攻角传感器的局部攻角电压信号，大气数据计算机还须采样电子综合显示器的气压装订电压信号，经过计算处理，得到气压装订PBs和总温Tt、真攻角at。以上参数解算出来后，即可根据静压Ps解算出气压高度Hp，根据动压Qc解算出指示空速Vi，根据静压Ps和动压Qc解算出马赫数M值，根据静压Ps、动压Qc和总温Tt解算出真空速Vt，根据静压Ps和气压装订PBs解算出装订气压高度根据马赫数和总温Tt解算出大气密度比。计算机算出各种大气参数之后，根据要求，将它们通过模拟输出接口、数字输出接口送出相应的模拟大气参数和数字大气参数。大气数据计算机还可根据马赫数和真攻角的关系送出攻角告警、攻角予警等开关量信号，根据计算机的工作状态送出ADC是否故障的开关量信号。大气数据计算机完成上述各项工作后，就进行空中自监控，以监视计算机的工作状态。大气数据计算机接收到来自电子综合显示器的ADC自检开关量信号后中断正常工作，转入ADC自检状态，当自检结束后如工作正常则向电子综合显器发送一组自检数据。而大气数据计算机则在前面板上设有一个自检按钮，按下后“正常”、“故障”指示灯交替闪烁三次，如自检正常则可输出一组规定数据。

设计分析

依据某型号飞机大气数据计算机的要求，该试验器应能模拟飞机系统各传感器向大气数据计算机输入模拟信号和离散信号，大气机解算后输出的模拟信号和ARINC-429数字信号及离散信号由试验器采集，经处理和量化后，最终显示测试结果供操作者判读。因此，试验器的设计方案包括硬件设计和软件设计两个方面。

系统的硬件设计

系统的硬件设计包括大气数据计算机工作电源、模拟信号产生和离散信号产生、离散信号监控等部分的电路设计和结构设计。在设计过程中，对电路工作的可靠性、系统的抗干扰能力及电路对某型号飞机两种大气数据计算机的通用性进行了详细论证，而且充分考虑了接口电路能提供自动测试及人工测试两种通道。电路所选用的元件和器材进行了优化选择及相关试验，保证了系统工作的可靠性。在结构设计上总体采用机柜式标准结构，根据功能分为三部分，各部分通过电缆相互连接，每部分可单独从机柜中抽出，这样既美观大方，又较大程度地方便了维护。

系统的软件设计

系统的软件采用C语言设计，软件共分为操作界面、数据采集及转换控制数据处理和量化、显示驱动等程序模块。软件设计过程中充分考虑到操作界面的友好、简练，考虑到数据采集控制和转换的效率和可靠性，以及數据处理和量化的准确性，通过各模块的优化组合，使系统的测试过程操作简单，使用灵活，检测、判读方便。数据采集卡的配置则充分考虑了采集速率、精度、采集通道对输出信号的适应性及采集卡的工作环境和纠错能力，并综合考虑技术先进性、可靠性和经济性，选配了PCL-818数据采集卡和专用的ARNC-429数字信号转换卡。大气数据计算机试验器总体上分为两大部分，分别为系统接口部分和计算机测试部分。其中系统接口部分的功能主要是模仿飞机传感器为大气机提供模拟信号和离散信号输入，同时对大气机输出离散信号进行监控;计算机检测部分为测试系统的核心，它包括数据采集转换接口和通用计算机，主要完成对大气机输出的模拟信号和ARNC-429信号的实时采集，数据经处理、量化后，以指定的物理单位显示，供检测者判读。

结语

数字化测试技术是测试领域的潮流，是提高测试精度和实现测试过程自动化的关键，在该试验器的研制中进行了多方面的考虑，特别是采用了计算机自动检测技术，使得该试验器不但能满足技术条件的要求，还具有良好的可操作性和直观性。

（作者单位：航空工业洪都制造工程部）

【参考文献】

[1]王世元编著.C高级使用程序设计[M].清华大学出版社，1991.

[2]徐金武等编.TurboC实用大全[M].机械工业出版社，1996.