传统大气数据系统由全静压传感器、全静压管路和大气数据计算机组成。全静压传感器安装在机体外部,主要用于准确收集气流的全压和静压。全压孔用来收集气流的全压,全压孔位于全静压传感器中正对气流方向,空气流至全压孔时,完全受阻,流速为零,因而得到气流的全压。静压孔用来收集气流的静压,静压孔位于机身周围没有紊流的地方,静压经静压管路进入大气数据计算机。全静压传感器是流线型的管子,表面十分光滑,其目的是减少对气流的扰动。大气数据计算机通过对全静压传感器和全静压管路收集到的全压和静压进行解算,得到飞机重要的参数,如高度、空速、升降速度、马赫数等等。传统的大气数据系统的缺陷也十分明显,首先全静压管路存在压力延迟,若飞机当前压力变化较快,则会出现飞行指示空速或高度滞后于实际飞机空速或高度的问题。对于民航客机,这种情况主要影响地面起飞滑跑,由于飞机起飞时,总压变化较快,管路的迟滞对起飞速度和滑跑距离有着直接的影响,所以FAA(美国联邦航空管理局)发布109号修正案,针对延迟情况进行了具体的规定。
其次,为了保证测量的准确性,对全静压管路的安装和维护有着很高的要求,同时,管路越长,出现管路堵塞或泄漏的可能性越大,而管路堵塞或泄漏会造成飞机空速和高度的误指示,给飞机带来灾难性的影响,所以FAA通报AC25-11A将飞机所有空速高度误指示定为灾难类的风险。法航447事故就是由于全静压传感器的堵塞,造成飞行员得到错误的空速高度指示,最终导致机毁人亡的惨剧。
传统的大气数据系统存在的问题非常明显:首先,过长的压力管路会导致管路压力延迟过大,影响飞机测试参数的实时性;其次,为了保证大气数据测量的准确性,对大气数据管路的安装要求非常高,不利于维护工作;再次,过多的组件导致此类大气数据系统结构复杂,不利于减重并降低了可靠性。
为了解决传统大气数据系统出现的问题,全球各大气数据系统供应商开发出了大气数据模块和集成式全静压传感器等产品。
集成式全静压传感器顾名思义,即将传统的全静压传感器与大气数据计算机进行了集成,免去了传统飞机使用的全静压管路,消除了管路压力延迟对飞行状态指示的影响,同时不需要考虑管路的泄漏对大气数据系统测量精度的影响。
传统全静压传感器主要由空速管和侧滑角传感器组成,如图2.5.2所示,空速管正前部为总压孔,两侧分布两排细小的静压孔,上述两孔各自通过总、静压导管向后传递气流,空速管内部布满加热丝,组成防冰和除冰系统。

全静压传感器的布局一般遵循以下原则:
(1)按接受全静压压力源设备来布局。
(2)要尽量缩短管路的长度,减少弯曲,减少接头。
(3)对于机身两侧布局的传感器或机身静压孔,为减少侧滑角测量的影响,其管路尽量对称布局。
(4)收集水分和杂物的沉淀器一般应设置在全静压管路的最低处,也可设置在与全静压传感器相连接的某段水平管路上。沉淀器距传感器的长度,要满足使传感器头部进入导管的水分都能被沉淀器收集,而不因管道的内壁阻力使水分停留在管路里。
对于不同的全静压传感器,根据飞机特点可采用五种布局,即机头、机身、机翼、垂尾和机身静压孔等布局方案,具体位置如下图所示。
全静压传感器布局比较
温特纳科技研发的新型空速管系统产品——五孔差压式空速管,可提供多种有价值的飞行参数,例如飞行高度(HP)和速度(CAS 和TAS),迎角(攻角,AOA),侧滑角(AOS),静压(PS),动压(QC),大气总温(TAT)和静温(OAT),且经过完全校准和风洞修正后输出大气数据参数。该产品结构设计紧凑、尺寸小,质量轻且坚固耐用,进一步提升了其高性价比,受到了众多科研人员的信赖。



