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大气数据系统（Air Data System, ADS）是现代飞机不可或缺的飞行辅助系统，它通过传感器采集飞行环境中的关键大气参数，如静压、动压、温度等。
ADS将这些数据整合、计算和传输给飞行员和自动驾驶系统，以提供飞机飞行状态的信息，包括高度、空速、爬升率和温度等。
这些信息对于飞行控制、导航以及飞行安全至关重要。
本文将详细介绍ADS的组成、内部交联、工作原理、功能实现、使用及维护中的注意事项。 注意：不同航空器称谓不同，请参考阅读。
ADS的组成部分
COMPONENTS
ADS是一个复杂的多元传感器系统，其核心组成包括皮托静压系统、大气温度传感器、空速表、高度表和大气数据计算机（Air Data Computer, ADC）。
1.皮托管（Pitot Tubes）
皮托管是ADS的核心组件之一，用来测量飞机迎风方向的动压。它通常安装在飞机前方，位置选择需确保迎面气流可以不受干扰地进入皮托管。
2.静压口（Static Ports）
静压口用于测量周围环境的静压，通常安装在飞机侧面或尾部的外部光滑表面上，以静压孔的形式存在，远离扰流区域，以避免飞行速度对其读数产生影响。
静压数据用于计算飞行高度，静压越低意味着飞机飞行的高度越高。
3. 大气温度传感器（Total Air Temperature Sensor, TAT）
大气温度传感器测量飞机飞行时的总空气温度（Total Air Temperature, TAT），该温度是飞机与空气相对运动导致气流压缩产生的结果。通过修正这一温度值，可以得到真实空气温度（Static Air Temperature, SAT）。
温度信息对于计算马赫数、空速、发动机性能以及燃油管理等起着重要作用。
4. 大气数据计算机（ADC）
大气数据计算机是ADS的核心处理单元，它汇总和处理来自皮托管、静压口和温度传感器的数据。
ADC将这些原始数据转化为可供使用的飞行参数，如指示空速（Indicated Airspeed, IAS）、真空速（True Airspeed, TAS）、高度、马赫数和爬升率等。
ADS的工作原理
PRINCIPLE
ADS的工作原理基于对大气中动压、静压和温度的测量与分析。
1. 空速的测量与计算
空速的计算基于皮托管测得的动压和静压。动压表示飞机与空气相对运动的压力，静压表示飞机周围环境的压力。
大气数据计算机通过公式将两者的差值转化为飞机的指示空速（IAS）。
2. 高度的测量与计算
高度的测量通过静压测量实现。随着飞行高度的上升，环境静压逐渐减小，ADC通过测量静压的变化计算出飞机的高度。
3. 爬升/下降率的测量
爬升或下降率（Vertical Speed Indicator, VSI）是通过静压的变化速度计算得出的。
系统连续测量飞机周围静压的变化幅度，进而实时计算出飞机的垂直速度。
这对于飞行员保持合适的爬升或下降速率至关重要。
4. 温度的测量与修正
大气温度传感器测得的总空气温度（TAT）需要通过大气数据计算机进行修正。
高速飞行时，由于空气压缩效应，迎面空气温度会比静止时高。
经测算，静温和总温的关系是：总温=静温(1+0.2Ma²)。
ADC对TAT（总空气温度）进行补偿，得到真实（静态）空气温度（SAT），这对于计算空速和马赫数至关重要。
5. 马赫数的计算
马赫数的计算基于空速和温度信息。当飞机接近音速或超音速飞行时，马赫数是一个关键指标。
ADS的特点
CHARACTERISTIC
其包括以下几个特点：
1. 飞行数据的实时计算
ADS实时测量动压、静压和温度，并通过大气数据计算机进行快速计算，保证飞行员和自动驾驶仪能够随时获得最新的飞行参数。
这一系统的高效性保证了飞行安全，特别是在快速变化的飞行状态下，ADS的精确性能够为飞行控制系统提供可靠依据。
2. 多个传感器的冗余设计
为了应对传感器可能发生的故障，ADS通常配备多个皮托管、静压源和温度传感器。
这种冗余设计确保即使一个传感器发生故障，系统仍然能够通过其他传感器继续提供准确的飞行数据。这在极端环境或传感器受损时尤为重要。
3. 自动修正与补偿功能
ADS具备自动修正功能，例如对皮托管结冰或温度变化的补偿能力。
系统通过自动加热皮托管，防止其在高空低温环境下结冰。
此外，系统还能够根据测量数据自动调整计算模型，修正空速和高度的偏差。
ADS的内部交联
INTERNAL
CROSS-LINKING
ADS的各个组成部分通过电气系统和数据总线与大气数据计算机相连接，以实现实时数据的传输与处理。
皮托管和静压管分别通过管路将动压和静压信号传输到ADC；温度传感器则通过电气线路传输温度信息。
系统内部的数据交联结构确保了所有参数的同步计算和显示。
1. 动压与静压的交联
皮托管提供动压，静压口提供静压，两者的差值用于计算飞机的空速。这种交联确保了ADS能够同时提供与高度和速度相关的飞行信息。
2.温度传感器与空速的交联
温度传感器测得的总空气温度经过修正后得到真实空气温度（SAT），这一参数直接影响空速的计算。
大气数据计算机利用温度信息对空速进行补偿，以消除由于空气压缩产生的误差，特别是在高速飞行中，温度修正对于马赫数的计算尤为关键。
3. 数据显示与控制系统的交联
ADS的数据最终传递给飞机上的多个显示系统，包括飞行员的多功能显示屏（MFD）、电子飞行仪表系统（EFIS）和导航系统。
这些显示设备实时更新飞行状态，为飞行员提供精确的速度、高度、马赫数和爬升率等信息。
使用及维护注意事项
NOTICE
使用中的注意事项
定期校准与检查
ADS的传感器需要定期校准，以确保其测量数据的准确性。校准通常在飞机定期维护或改装后进行，校准不当可能导致空速或高度读数错误，影响飞行安全。
系统故障应对
在飞行过程中，如果ADS传感器出现故障，飞机可能会触发相应的警告。飞行员需要迅速识别故障，并切换到备用系统或手动操作模式。
现代飞机通常配备多个备用ADS系统，以保证即使主系统失效，飞行数据仍能得到可靠提供。
飞行前检查
在每次飞行前，飞行员需通过预检程序对ADS进行全面检查，确保皮托管加热功能正常、静压管无异物堵塞，系统电气线路无故障。
通过地面测试，飞行员可以在起飞前确认ADS工作正常，以避免飞行中出现不必要的风险。
维护中的注意事项
传感器清洁与维护
由于ADS传感器直接暴露在外界环境中，维护中需特别注意皮托管和静压管的清洁。在地面检查时，应清除任何可能堵塞的异物，确保空气流畅进入传感器。
对于皮托管，还需定期检查其加热功能是否正常工作，特别是在寒冷地区的飞行中。
系统升级与软件更新
随着技术的不断进步，ADS的计算机处理系统可能需要升级软件以提升计算精度和速度。航空公司应定期关注制造商发布的系统升级通知，并及时进行软件更新。
此外，任何系统硬件的更换或升级应遵循航空器维护手册中的标准程序，以确保系统的兼容性和可靠性。
结语
END
大气数据系统（ADS）是飞机飞行控制和导航的关键设备，其通过精确测量和计算飞行环境中的大气参数，帮助飞行员和自动化系统做出飞行决策。
ADS的工作原理、组成部分和内部交联结构相互依赖，形成了一个高度集成化的飞行数据提供系统。
在使用和维护过程中，技术人员需格外关注传感器的清洁和校准，确保系统的精确性和可靠性，从而保障飞行安全。
