空速管研發必看：大氣數據系統如何讓飛機飛得更安全
2026-03-25
大氣數據系統以大氣數據計算機為核心。具有多種輸入/輸出接口，用來測量、計算并指示飛機的多個飛行參數。大氣數據系統通過伸在氣流中的空速管感受壓力和溫度信息，壓力和溫度信息通過引氣管路被壓力傳感器和溫度傳感器感知與測量，測量信號被傳送到大氣數據計算機，經過計算機的分析計算處理，輸出并顯示大氣參數數據。溫特納科技今天帶大家一起看一下空速管研發中大氣數據系統的特性分析。
下圖為大氣數據系統典型結構示意圖。該系統中，壓力測量單元（Pressure MeasureUnit，PMU）采用霍尼韋爾公司的精密壓力傳感器（Precision Pressure Transducer，PPT）作為大氣數據系統的壓力傳感器。選擇高精度、穩定可靠的壓力傳感器是大氣數據系統設計的一個重要步驟，采用的PPT由硅壓阻式壓力傳感器、微處理器和其他電路組成，經過數字補償后，PPT在整個工作溫度范圍（一40～十85°C）內全量程的精度可達到0.05%。大氣數據計算機是一種寬溫、體積小、接口豐富的小型單板計算機，具有浮點計算能力，適合在捷聯慣導和大氣數據系統等計算量較大的情況下使用，在大氣數據系統中計算氣壓高度、空速和馬赫數等飛機飛行參數。最后大氣數據系統將計算得到的飛行參數通過串口傳給彩色顯示器以及飛行控制系統。
大氣數據系統的主要功能如下：
(1) 溫度傳感器是通過測量物質的某些物理參數隨溫度的變化而間接地測量溫度的裝置。大氣數據系統的溫度傳感器主要測量飛行器周圍氣流的溫度，并提供給大氣數據計算機。
(2) 壓力傳感器是一種將壓力信號轉變成電信號的傳感器，主要分為靜態和動態壓力傳感器兩種。大氣數據系統的壓力傳感器主要負責感知測量飛行器周圍氣流的總壓與靜壓，作為大氣數據計算機的主要數據來源，并據此計算出其他關鍵的飛行參數。
(3) 大氣數據計算機（ADC）是計算飛行參數，進行飛行管理的主要電子設備之一。其利用原始參數傳感器測量的大氣總壓、靜壓、總溫等參數，根據特定的大氣數據方程，計算并輸出高度、速度、升降速度、馬赫數等飛行參數，而且可以生成多種一次性指令的裝置。同時它還把
這些參數和指令信號供給機上其他系統（飛控系統、火控系統等）。
早期的飛機對大氣數據的測量都是由膜片式傳感器來完成的，這種類型的傳感器測量精度和可靠性都比較低。隨著飛行器的現代化，對飛行品質提出了更高的要求，大氣數據的測量精度也有了新的標準，膜片式傳感器已不能滿足現代飛行器的性能要求，因此，采用現代傳感器技術的大氣測量設備以其卓越的性能指標和高可靠性已被廣泛應用于各種現代飛行器中。
大氣數據測量的工作原理是：接收從空速管來的大氣靜壓壓力、總壓壓力和大氣溫度傳感器的溫度電阻信號，通過壓力傳感器將其轉換為電信號，通過數學計算得到氣壓高度及速度等一系列數據，如下圖所示。
大氣數據系統測量原理圖
大氣數據系統是通過感知機身周圍氣流的壓力、溫度等信息來解算獲得豐富的導航數據信息，因此機身周圍的氣流狀況直接決定了大氣數據系統的測量精度和誤差特性。在機載大氣數據系統的實際應用中，飛行速度和狀態對機身周圍氣流影響最為直接。
在航空航天領域，通常以飛行的馬赫數來表示飛行器的速度，馬赫數是指飛機的飛行速度v與當地大氣（即一定的高度、溫度和大氣密度）中的聲速a之比，表示為Ma=u/a。根據馬赫數的大小可以把飛行速度分為四類：1亞聲速（Ma≤0.8）;2跨聲速（0.8<Ma<1.2）;3超聲速（Ma≥1.2）;4高超聲速（Ma≥5.0）。這樣的馬赫數劃分只是一種典型的劃分方式，具體的飛行階段劃分方式還要根據實際的飛行情況進行調整。
伴隨著現代飛行器對精準飛行和安全性的要求越來越高，大氣數據測量技術也在不斷進步。溫特納科技研制的五孔差壓式空速管，配合大氣數據計算機和高精度傳感器，可以精準獲取飛行器周圍的總壓、靜壓和溫度信息，并計算空速、飛行高度、升降速度以及馬赫數等關鍵參數，為飛行安全和性能優化提供了可靠的數據支撐。這一成果顯示了我們民營企業在航空測控領域的自主研發能力，也反映了科研團隊在技術攻關中持續追求創新的精神。
