Компьютер воздушных данных в авиации.

Введение

Компонент авиационной техники

Компьютер воздушных данных (ADC) или центральный компьютер воздушных данных (CADC) вычисляет высоту, вертикальную скорость, воздушную скорость и число Маха на основе входных данных о давлении и температуре. Это важнейший компонент авионики, используемый в современных самолетах. Этот компьютер, а не отдельные приборы, определяет калиброванную воздушную скорость, число Маха, высоту и тенденцию изменения высоты по данным системы Пито-статического давления самолета. В некоторых высокоскоростных самолетах, таких как Space Shuttle, вместо калиброванной скорости рассчитывается эквивалентная скорость. Компьютеры воздушных данных обычно также принимают информацию об общей температуре воздуха, что позволяет вычислить статическую температуру воздуха и истинную воздушную скорость. В самолетах Airbus компьютер воздушных данных объединен с источниками информации об ориентации, курсе и навигации в единый блок, известный как Инерциальный эталонный блок воздушных данных (ADIRU), который теперь заменен Глобальной навигационной инерциальной эталонной системой воздушных данных (GNADIRS). В семействе самолетов Embraer E-Jet эта концепция была дополнительно усовершенствована путем разделения процессов сбора и измерения воздушных данных, выполняемых комбинированными пито-статическими "умными зондами воздушных данных" с интегрированными датчиками, и вычисления параметров, выполняемого "приложениями воздушных данных" (ADA), работающими на неспециализированных вычислительных блоках. Поскольку вся информация от датчиков передается по электрическим каналам, необходимость прокладки трубопроводов пито-статического давления по самолету и связанного с этим технического обслуживания отпадает. В более простых самолетах и вертолетах компьютеры воздушных данных, как правило, устанавливаются в количестве двух штук и имеют меньшие размеры, вес и сложность по сравнению с ADIRU, и могут называться блоками воздушных данных, хотя их внутренняя вычислительная мощность остается значительной. Они обычно оснащены входами для пито-статического давления, а также датчиком температуры наружного воздуха на основе платинового термосопротивления и могут управлять подогревом трубки Пито и статического порта для предотвращения обледенения. Как и в более простых самолетах, обычно отсутствует система электродистанционного управления (fly-by-wire), поэтому выходные данные поступают на высотомеры и индикаторы в кабине пилота, бортовой самописец и систему автопилота. Типичные выходные интерфейсы – ARINC 429, Gillham или IEEE 1394 (Firewire). Предоставляемые данные могут включать истинную воздушную скорость, высоту по давлению, высоту по плотности и температуру наружного воздуха (OAT), однако они не участвуют в определении положения или курса самолета, поскольку внутри не установлены гироскопы или акселерометры. Эти устройства обычно автономны и не требуют ввода данных пилотом, а лишь непрерывно передают обновленные данные в принимающие системы при включенном питании самолета. Некоторые, такие как расширенный блок воздушных данных с программной конфигурацией (ESCADU), могут быть настроены программным обеспечением для различных применений в самолетах. Помимо коммерческих ADC, существуют также самодельные и решения с открытым исходным кодом.

An air data computer (ADC) or central air data computer (CADC) computes altitude, vertical speed, air speed, and Mach number from pressure and temperature inputs. It is an essential avionics component found in modern aircraft. This computer, rather than individual instruments, can determine the calibrated airspeed, Mach number, altitude, and altitude trend data from an aircraft's pitot static system. In some very high speed aircraft such as the Space Shuttle, equivalent airspeed is calculated instead of calibrated airspeed. Air data computers usually also have an input of total air temperature. This enables computation of static air temperature and true airspeed. In Airbus aircraft the air data computer is combined with attitude, heading and navigation sources in a single unit known as the Air Data Inertial Reference Unit (ADIRU) which has now been replaced by the Global Navigation Air Data Inertial Reference System (GNADIRS). On the Embraer Embraer E Jet family the concept has been refined further by splitting air data acquisition and measuring – performed by combined pitot/static "air data smart probes" with integrated sensors – and computation of parameters performed by "air data applications" (ADA) executed on non dedicated processing units. As all information from the sensors is transmitted electrically, routing of pitot and static pressure lines through the aircraft and associated maintenance tasks can be avoided. In simpler aircraft and helicopters the Air Data Computers, generally two in number, and smaller, lighter and simpler than an ADIRU, may be called Air Data Units, although their internal computational power is still significant. They commonly have the pitot and static pressure inputs, as well as outside air temperature from a platinum resistance thermometer and may control heating of the pitot tube and static vent to prevent blockage due to ice. As on simpler aircraft, there is usually not a fly by wire system, the outputs are typically to the cockpit altimeters or display system, flight data recorder and autopilot system. Output interfaces typically are ARINC 429, Gillham or even IEEE 1394 (Firewire). The data provided may be true airspeed, pressure altitude, density altitude and Outside Air Temperature (OAT), but with no involvement in aircraft attitude or heading, as there are no gyroscopes or accelerometers fitted internally. These devices are usually autonomous and do not require pilot input, merely sending continuously updated data to the recipient systems while the aircraft is powered up. Some, like the Enhanced Software Configurable Air Data Unit (ESCADU) are software configurable to suit many different aircraft applications. Apart from commercial ADCs implementation, there are available do it yourself, and open source implementations.

История

Электромеханические компьютеры данных о воздушной среде были разработаны в начале 1950-х годов для обеспечения централизованного источника информации о скорости, высоте и других сигналах для авионики, нуждающейся в этих данных. Центральный компьютер данных о воздушной среде позволил избежать дублирования измерительного оборудования и мог быть более сложным и точным. Первый компьютер данных о воздушной среде был создан компанией Kollsman Instruments для бомбардировщика B-52. Bendix начала производство центрального компьютера данных о воздушной среде в 1956 году для использования на реактивных истребителях ВВС США. Garrett AiResearch разработала первые центральные компьютерные системы данных о воздушной среде, объединяющие пневматические, электрические и электронные компоненты. В конце 1960-х годов появились цифровые компьютеры данных о воздушной среде. В 1967 году компьютер данных о воздушной среде ILAAS от Garrett AiResearch стал первым полностью цифровым устройством. DC-10 использовал цифровую систему данных о воздушной среде Honeywell в 1969 году, а F-14 – компьютер данных о воздушной среде на основе LSI в 1970 году. Начиная с конца 1980-х годов значительная часть авиапарка ВВС и ВМС США была модернизирована с помощью разработанного GEC Avionics Rochester Стандартного центрального компьютера данных о воздушной среде (SCADC). К самолетам, оснащенным этим компьютером, относились A-4 Skyhawk, A-6 Intruder, A-7 Corsair, C-5A/B Galaxy, EA-6B Prowler, F-111 Aardvark, F-4 Phantom, S-3 Viking, C-141 Starlifter, C-135 Stratolifter, C-2 Greyhound и E-2 Hawkeye, за что компания получила Королевскую награду за технологические достижения.