马赫空速表共22页.docx

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马赫空速表共22页

项目考核说明书

名称：

马赫空速表

件号：

2083-11-1

日期：

2010-08-05

设计：

_____________审核：

_____________审定：

_____________

一、部品信息

名称：

马赫空速表

件号：

2083-11-1

适用机型：

多种机型

飞机上安装的位置：

机长和副驾仪表板共2块

二、部品的功能

2083-11-1马赫空速表接收大气数据计算机的空速、粗高度、精高度同步信号，经CPU计算，并放大，主要指示飞机A/S、MACH、VMO、BUG等参数。

马赫空速表显示部分如图1所示：

图1马赫空速表显示部分

（一）计算空速（CAS）是通过大气数据计算机，用全、静压推道出来的，它对静压源进行了修正，计算空速由计算空速指针指示和三个鼓轮数字计数器显示，当发生故障时，一个红色的故障警告旗将数字计数器遮住。

（二）指令空速时沿着固定刻度盘外围移动的橙色基准空速游标指示的，这部分是为自动油门系统服务的，它提供：

（1）显示自动油门所要保持的指令空速；

（2）人工调定的新的空速指令；（3）产生自动油门计算机保持指令空速所需的误差信号。

（三）M数是真空速与飞机所在高度的音速之比。

它的大小与气流的动压和静压有关，动压愈大，M数愈大，静压愈大，M数愈小。

在亚音速及超音速两种不同的情况下，M数与动压、静压具体关系是不同的。

M数小于1时，计算公式是：

式中pH为飞机所在高度的静压，pT为动压，K2为空气绝热指数，为1.4

在接近音速飞行时，飞机的某些部位会出现局部激波，使阻力急剧增加，飞机的稳定性和操纵性变坏，甚至产生激波失速。

这时的马赫数指示具有与低速飞行时的指示空速相类似的重要作用。

马赫数还是超音速飞行时衡量飞机各部位气动特性的主要参数。

对于民航飞机M数一般都小于1，所以2083-11-1的马赫数最大为0.99，当马赫数超过1.0时，马赫旗出现。

M数输入信号来自于大气数据计算机，读出是从表盘上两个鼓轮数字计数器显示。

当发生故障时，一个红色故障警告旗将计数器遮住。

（四）彩条状最大限制空速指针指示飞机最大使用空速。

有故障时，最大空速（VMO）故障警告旗出现。

此外，还提供指令空速游标不工作（INOP）和超速（OVSP）显示。

三、部品的原理

马赫空速表接收来自大气数据计算机的高度和空速同步信号，显示空速，M数，最大空速（VMO）和指令空速。

部品的原理框图如图2所示：

马赫空速表在功能上主要有空速，M数，最大空速（VMO）和指令空速四大部分。

（一）部品功能原理

（1）计算空速

计算机空速同步信号的输入来自大气空气数据计算机。

计算空速同位器接收到此输入信号后，产生计算空速误差信号，并将此信号输送到伺服放大器放大，驱动伺服马达，带动一个同步器转动，为伺服放大器提供速率回输。

电机的转动通过滑动离合器，带动计数器显示读数，并为同位器提供位置回输。

因为刻度线在300nmile以上是非线性的，所以用刻度修正凸轮在差动机构里对线性计算空速进行修正，然后输出驱动计算空速指针。

计算空速监视器控制故障警告旗，当显示的读数不可靠时，使旗出现，遮住计算空速读出计数器的读数。

监控器检测的项目有：

a.从大气数据计算机来的信号有效；

b.从大气数据计算机来的同步信号；

c.指示器直流电源。

图2部品原理框图

（2）指令空速

指令空速游标是通过一个伺服系统来驱动的。

指令空速的信号来自自动油门，直流电位计提供位置回输。

这个指令空速信号与指示的计算空速信号在同步器控制变压器（CT）里比较，产生选择的计算空速误差信号输出到自动油门系统。

此外本部品还提供手动调节功能。

在下述情况下指令空速不工作旗出现。

a.指示器失去电源；

b.外部输入的有效信号丧失。

（3）M数

M数的同步器输入信号来自于大气数据计算机，包括高度（粗高度和精高度）同步信号和空速同步信号，经模数转换变成数字信号，再经过一个多路选择器，送到微处理器进行数据计算处理，然后将处理后的信号送到驱动电路，驱动交流步进电机，带动马赫数轮显示。

电机带动一个解算器为伺服放大器提供速率反馈。

电动机还通过传动装置带动M数计数器显示，并为同步器提供位置回输。

在遇有下列情况之一时，由监控器控制的红色故障旗将M数计数器的读数遮住。

a.指示器失去电源；

b.失去从大气数据计算机来的M数有效信号；

c.失去从大气数据计算机同步发送器来的信号；

d.M数变化大且数轮未达到稳定值。

（4）最大使用空速（VMO）

从大气数据计算机来的高速信号，这些信号通过多路调制器和模数转换器加到中央处理器，其输出驱动最大使用空速指针。

同时还提供超速警告信号的输出。

（二）部品结构原理

从结构上来说，主要由电子部分和机械两大部分。

（1）电气部分

马赫空速表电气部分在4块PCB板组件上，这4块PCB板连接到PCB底板组件上。

1.电源PCB组件

（a）图3为电源PCB板的电路图。

图3电源板电路图

（b）电源供应PCB包含除电源变压器外的下面所有电源供应。

电源变压器位于电气组件框架。

-±12VDC，校准：

为运放供电

-±12VDC，未校准：

为故障旗组件供电

-±5VDC，校准：

为各种芯片供电

-±13VDC，未校准：

为运放供电

（c）电源采用26V/400Hz供电，电源经过变压器，主要产生16V、9V、13V电压信号，所有这些信号共地。

16V主要用来产生电源供应校准的±12VDC和未校准的±12VDC，首先C1和C2提供了一个对输入交流的短暂的抑制，电阻R1,R2限制了输入电流的尖峰输入到整流桥DB1,电源经过整流桥已经变成一个12V左右的直流信号，再经过滤波电容C7,C8进行滤波整形。

在信号未通过三端稳压块之前输出未校准的12V直流电源，主要供旗电机使用。

电容C12和C13为校准的±12VDC的稳定状态调节器RV1,RV2的输出提供滤波。

最终输出经过校准的，稳定的±12VDC信号供运放使用。

（d）变压器产生的9V信号用来产生+5V直流信号，同样信号经过C3,C4进行滤波，然后经过二极管CR1,CR2进行半波整流，得到直流信号。

用C10滤波，然后经过三端稳压其CR3进行稳压，得到稳定的+5V直流信号，供各种芯片使用。

（e）未校准的±13VDC，通过一个中心桥式整流器，整流器从13V交流源提供一个未校准的直流输出。

电容C5和C6提供了一个对输入到校准的±13VDC电源整流器的交流的短暂的抑制。

（f）同时板上还有驱动电路。

IC1为CD4099BE,是一个8位数据选择器，A0,A1,A2为地址选择端，当某一路被选中时，从DATA端输出来自于被选中信号。

IC1接收来自于S/D转换板和CPU板的输入信号。

这些输入信号设置和控制IC1里的锁存电路。

（g）IC1的输出去驱动VMO和马赫旗、超速警告输出。

晶体管Q1,Q2,Q3和Q4是这些信号的输出驱动。

二极管VR1限制瞬时的在超速限制线上的高电压，并保护Q3,Q4免受瞬时高电压的损坏。

（h）超速限制线的输出的一部分通过IC3的到IC2的一进行缓冲。

IC3缓冲有效信号，步进电机复位和输入到IC2的备用IN2信号。

IC2的其他输入来自于驱动电路PCB。

IC2充当一个输入锁存装置来控制IC1的输入。

（i）IC1和IC2为有效信号和S/D转换和驱动PCB信号的输出信号提供失败检测电路。

IC1和IC2同时提供超速警告输出。

2.中央控制器单元（CPU）电路板组件。

（a）原理框图（图4）描述了CPU电路板组件的功能。

图4CPU电路原理框图

（b）CPU为美国德州仪器公司生产的TMS9980单片机。

专为低成本小系统而设计。

TMS9980是一个单片16位中央处理单元，支持16位指令，有8为数据线，14根地址线。

TMS9980的地址线是复用线，有三种状态。

当MEMEN为低电平时，A0～A13为外部ROM地址线；当MEMEN为高电平时，A0～A13为I/O接口线；当HOLD为低电平时为高阻状态。

同样8位数据线，当MEMEN为低电平时，D0～A7为外部RAM数据线；当MEMEN为高电平时，8条数据线为高阻状态。

此芯片采用±5V和12V电源供电，而电源板只提供+5V和12V电源，所以CPU板也包含一个-5V电源产生电路。

使用片上时钟，用一个8MHz受控晶体振荡器作为实现CPU功能的内部控制时钟。

采用40脚双列直插式封装

（c）振荡电路采用8V校准电源供电。

这个电压来自于校准的+12V供应，通过电压调节器RV2得到的。

（d）IC1中央处理器集成芯片，包含CPU工作必须的逻辑。

4个外部扩展的存储集成电路，它们的控制逻辑为CPU提供扩展的数据存储。

两个存储器是随机读写存储器（RAM），为两个1K*4并联成1K*8。

IC4,IC5为只读存储器（PROM）,提供了4K字节的8位数据存储。

（e）CPU通过存储器选择和读写控制逻辑来控制存储器的选择和读写功能，包括IC8,IC11和IC12。

（f）一个输入锁存电路IC6和IC10来控制CPU的工作。

IC6接收VMO选择跳转和400Hz时钟信号和来自于S/D转换板上的正转和反转信号。

（g）IC10作为超速开关输入信号的缓冲，IC7用I/O选择线IN2，来选择输入或输出设备。

一个电源升高复位和CPU失败检测电路用IC10的5部分。

输入到单片机的中断信号输入端，对单片机进行复位。

3S/D转换电路板组件

（a）原理框图（图5）表明了S/D转换PCB的功能。

电路图如图6所示。

（b）S/D转换电路板，接收外部的同步输入（粗高度，精高度和空速）。

输入的同步信号到达解算转换器，T1,T2,T3。

转换输出到达一个解算信号选择器或多路复用器，IC1,IC2,IC3为DG508。

输入的同步信号中的一路被选择送往一个四路选择复用器IC4中的一路。

（c）两个多路复用器的工作受IC5控制，IC5作为多路复用控制的门信号。

外部输入到IC5的信号来自于I/O选择线和CPUPCB组件的I/O线A10～A12。

（d）来自于四选一数选器的信号通过一个缓冲放大器，AR1，到一个数字到模拟转换器IC7。

IC7的工作受一个正/余切门电路IC6的控制。

IC6接收来自于CPUI/O的选择线。

（d）IC7的输出通过一个输出缓冲器AR2。

缓冲器的增益受IC9的控制，与来自于IC5一部分的信号相一致，来自于增益控制缓冲，AR2的一部分，来到采样保持电路。

这个信号被一个400Hz的时钟信号门控，这个时钟信号是来自于Q1和来自于电源转换器T1的12V400Hz信号。

图5S/D转换板原理框图

图6S/D转换板电路图

（f）采样保持电路的输出去往一个上/下比较器，AR2的两部分。

一个cos-1/sin-1比较器修正信号来补偿在数字转换过程中引入的误差。

（g）IC8的三部分对正数，倒数和输出到位于CPU电路板上的外部电路的时钟输出信号进行缓冲。

4驱动电路板组件

（a）原框理图（见图7）描述了驱动电路板组件的电路功能。

电路图如图8-1和图8-2所示。

（b）驱动电路板组件包含了空速电机、马赫、VMO显示步进电机和Bug电机的驱动。

它也包含空速旗驱动，Bug旗驱动，反模糊监测和控制。

（c）IC1包含一个同步解调器，可以接收到空速同步正弦信号和来自电源变压器T1提供的400Hz参考电压信号。

IC1还包含一个选择电路用来选择是来自于同步解调器的空速正弦信号还是反模糊探测信号，和控制电路。

被选信号送到空速电机驱动放大器AR1。

空速有效信号选择器包括晶体管Q1和二极管CR5和CR6.用来检查空速同步正弦和余弦信号。

Q1的输出去往空速旗控制和驱动电路。

驱动电路由IC2的两部分和IC7的一部分，CR7,CR8和VR1组成。

这个电路的输出驱动空速旗。

（d）指令空速游标（Bug）最小显示100节，最大显示450节。

循环控制电路用IC4的三部分，把Bug跟随电位计和外部的Bug信号作为输入。

Bug循环电路的输出去往Bug电机驱动放大器AR3。

AR3的输出去往Bug电机，和旗驱动电路。

（f）第二个输入是PDC有效信号，这个电路包含IC4的一部分，IC3的5部分和IC7的1部分。

旗驱动是下一个电路。

（g）IC5为VMO和马赫显示步进电机提供控制信号。

从CPU电路板输入到IC5有8个输出，7路到IC8,1路到IC7。

IC5的9脚到IC5的12脚驱动马赫显示步进电机。

IC5的1和IC5的13脚到IC5脚用来驱动VMO显示步进电机。

图7驱动电路板原理框图

图8-1驱动板电路图

图8-2驱动板电路图

（2）机械部分

机械部分主要包括各种电机（直流电机，交流电机），传动装置、数轮、指针旗组件等。

机械部分主要解决三个方面的问题：

间隙，摩擦和平衡。

1间隙：

主要包括各种齿轮传动装置的配合，有齿间的间隙，还有轴向间隙。

如果齿轮的间隙配合不好和容易造成传动不灵活甚至卡滞。

还包括电机的间隙，间隙太小转动不灵活，间隙太大，会使电机工作不稳定。

还有数轮的间隙，必须保证转动的可靠、灵活。

2摩擦：

摩擦主要是指轴承的摩擦和各种轴摩擦。

其中清洗是解决摩擦问题很重要的一环。

比如电机工作时间很长以后，轴承内的润滑油会失效变干，非但不能起到润滑的作用，还会将轴承卡死。

这是维修中常见的故障点，只有通过清洗，将失效的润滑油脂洗掉，重新加上新的润滑油，才能保证摩擦减小。

3平衡：

在本部品中的平衡问题主要体现在指针和数轮的调整，必须达到手册中要求的精度范围内。

四、部品的测试方法

（一）主要测试设备

实验器AWTS-0007、数字万用表34401A、角度信号同步接收发生器SIO431、兆欧表TES1600、示波器54615B和交直流电源。

（二）测试方法

1绝缘测试：

测量部品的绝缘性能，将引脚分成9组，分别测试每组间的绝缘电阻。

要求在20MΩ以上。

2测试手动开关是否灵活，看M旗是否出现，M灯是否燃亮。

3旗测试：

断开或闭合各种输入信号，看各种旗的响应是否符合要求。

如电源，三个同步信号输入，和各种有效输入信号。

如MACH旗的输入信号包括三个同步信号，只要其中一个信号断开，MACH旗将出现。

VMO旗与两个高度同步信号有关，只要失去其中一个信号，VMO旗将出现。

4精度测试：

包括计算空速精度、指令空速精度、MACH精度和VMO精度。

此测试直接关系到仪表的性能。

所以在调试时一定要尽最大程度将精度设定在要求范围的中间值附近，保证部品在长时间内的稳定可靠。

5响应测试：

主要测试空速指针，MACH数轮、VMO指针、和指令空速指针的响应速度。

目的看是否符合跟进速度，是否有指示卡阻现象。

如果有必须对相应的电机或数轮进行清洗，调整。

6反模糊测试：

看部品空速显示能否正确快速找到空速位置。

7灯测试：

在灯板上有4个灯泡，采用5V电源供电。

五、部品的典型故障及排除方法

（一）部品不工作

故障原因：

变压器或电源板损坏，导致无电源输出。

排除方法：

首先测量变压器输出是否正常，如果无输出，说明变压器损坏，更换变压器。

接着还要检查电源板，特别是要检查几个大电容，随着工作时间加长，电解电容的性能会下降，造成输出不稳。

（二）MACH旗出现,且MACH不工作。

故障原因：

芯片损坏，导致高度和空速信号不能正常输入。

排除方法：

首先要看VMO指针和旗是否正常。

因为MACH和VMO共用高度信号，如果VMO工作正常，则应重点检查空速电路，包括S/D转换板上的芯片或运放。

还有驱动板电路也可能造成以上故障现象。

最后要考虑MACH电机是否卡滞。

因为此系统关联性较强，必须全面考虑，彻底排查。

造成同一结果有可能有几个原因同时造成。

（三）指示卡阻

故障原因：

电机或数轮卡滞。

不平工作时间变长后，特别是电机轴承内的润滑油失效，造成电机卡死，不能转动。

还有可能传动装置间隙配合不好，造成传动装置卡滞。

排除方法：

对电机或数轮清洗，加油。

如果为传动装置故障，应先排查故障点，然后调整。

（四）改装

1服务通报号：

2083-34-07

改装标号：

G

改装原因：

空速数轮和马赫数轮卡滞。

改装说明：

更换新型马赫数轮和空速数轮组件，改善卡滞现象。

2服务通报号：

2083-34-15

改装标号：

L

改装原因：

VMO和MACH旗卡滞。

改装说明：

更换CPU板（100304）上的PROM组件（200632）提高MASI与DADC的兼容性，消除VMO和MACH旗卡滞现象。

此改装在执行MODK之后进行。

3服务通报号：

2083-34-08

改装标号：

L，J

改装原因：

空速指示和空速游标卡阻，导致出现A/S旗现象。

改装说明：

更换新型空速电机和空速伺服电机，改善出旗现象。

希望以上资料对你有所帮助，附励志名言3条：

1、生气，就是拿别人的过错来惩罚自己。

原谅别人，就是善待自己。

2、未必钱多乐便多，财多累己招烦恼。

清贫乐道真自在，无牵无挂乐逍遥。

3、处事不必求功，无过便是功。

为人不必感德，无怨便是德。