大氣數據處理計算機是一種多輸入多輸出的機載綜合設備。它靠感測器得到如靜壓，總壓，總溫等參數，再把這些參數通過輸入接口傳遞到相應的測試轉化設備上去，最後得出飛機的當前飛行數據和外部飛行環境的各項參數和數據。
它和以往單一儀器測試單一數據相比，較少了儀器設備的數量，也節約了機載空間；在數據的精確度和辨識度上，也由於更合理的運算和誤差處理模式得到了提升。
基本介紹
- 中文名：大氣數據處理計算機
- 外文名：atmosphere data computer
- 套用領域：航空技術
簡介,大氣數據計算機的組成,基本工作過程,主要輸出參數,發展簡史,
簡介
大氣數據計算機是一種多輸入多輸出的機載綜合設備。它靠感測器得到如靜壓、總壓、總溫等參數，再把這些參數通過輸入接口傳遞到相應的測試轉化設備上去，最後得出飛機的當前飛行數據和外部飛行環境的各項參數和數據。
它和以往單一儀器測試單一數據相比，較少了儀器設備的數量，也節約了機載空間；在數據的精確度和辨識度上，也由於更合理的運算和誤差處理模式得到了提升。
大氣數據計算機的組成
大氣數據計算機主要由四大部分組成：
數據感測器，收集各重要參數，其中總溫，總壓與靜壓是最主要參數；
分析數據的計算機，進行計算並分析糾正誤差；
顯示和輸出裝置，將相應的信息傳送到各系統設備中；
自檢和故障監控系統，按照設定的標準自行檢查，判定是否有故障發生。
基本工作過程
首先，通過感測器獲得壓力與溫度方面的基本參數(最重要的參數：總溫，總壓和靜壓)並把它們轉化為脈衝信號，然後通過轉化器，把脈衝信號轉化為中央處理器(CPU)可以識別的數位訊號，再通過設定的計算公式算出其他需要的大氣參數數據，最後通過輸出接口顯示出來。
主要輸出參數
在飛機飛行過程中，有大氣數據計算機輸出的一些主要的參數：
飛行高度：氣壓在校正後得出飛機的垂直距離。
總溫：氣流絕熱滯止到速度為零時的溫度。
全壓：平行於氣流方向和正對氣流方向時，測得的壓力。該數據是可以通過設定的感測器直接測出獲得的。
靜壓：由於空氣的不規則運動撞擊產生的壓力。
動壓：全壓與靜壓之差。
攻角：來流速度與翼弦之間的夾角。
發展簡史
大氣數據計算機的發展一直緊隨航空技術的發展而發展，在其發展過程中，一共經歷了高度控制型、氣壓計算機型、簡單機電式、中等複雜的機電式、高級複雜的機電式、數字/模擬混合型，以及目前廣泛套用於現代化飛行器的數字式大氣數據計算機。
最早的飛機是在沒有任何飛行儀表的情況下飛行的，駕駛員只能依賴於他的視覺、感覺和聽覺給出相對地面的高度和速度等大氣參數。因此，這種飛行只限於在良好的氣候條件下進行的，試圖在惡劣天氣下飛行維修會發生飛行事故。
隨著航空技術的發展，航空專家們越來越多的認識到必須設計一種能夠在能見度差的條件下操縱飛機的系統，即飛行狀態儀表。大氣數據儀表系統即是表征飛行狀態儀表的一部分。
隨著氣動儀表的高速發展，從而導致了氣動感測器的出現，促進了大氣數據算機的產生及發展。
在20世紀40年代和50年代，許多高空、高速飛機相繼出現。隨著飛行性能的要求的提高，自動駕駛儀和飛機增穩系統也相繼裝備在飛機上。而每一種新的要求，都會導致一種新的大氣數據感測器的出現。但是由於一個分立式感測器只能輸出一個信號，因此當需要大量大氣數據信號時，就不能不重複使用大量的感測器。這樣，不僅增加了設備的重量和體積，而且會產生動壓、靜壓系統的狀態誤差以及靜壓源誤差，從而引起自動駕駛儀的穩定性變差，不適應高速飛機的要求。
針對上述問題，科學家們設計出了第一代的大氣數據計算機。其基本思想就是將原先的大量的分立式數據感測器綜合為兩個基本的感測器，即靜壓感測器及全壓感測器。然後，利用先進的閉環伺服迴路技術，把經過高度、空速、馬赫數等函式解算後的結果輸送到自動駕駛儀及真空需要大氣數據信息的飛行系統中。這種綜合式的設備就是中央大氣數據計算機(CADC ) 。
這種電氣機械式(即模擬式)CADC與原先的分立式感測器相比，在結構上有了很大改進，整體重量減少了50%，大大減少了管路的複雜性，全壓、靜壓系統表殼的總容量明顯減少，從而使氣動時間常數大大減少，自動駕駛儀的穩定性得到了很大的提高。因此，這種電氣機械式中央大氣數據計算機一直持續套用到20世紀60年代。
隨著航空技術的發展，飛機的性能要求越來越高，需要越來越多的大氣數據函式，這就使得中央大氣數據計算機變得越來越複雜。其輸出參數包括：高度、指示高速、馬赫數、真空速、大氣總溫和靜溫，當量空速、空氣密度以及各種函式。一般來說，每增加一個大氣數據函式，大氣數據計算機就需要有一套新的伺服系統和一個函式解算裝置，而且每個函式又派生出許多不同形式的輸出。所以，中央數據計算機(CADC)實際上是一種非常複雜的模擬計算機。
系統的複雜性使功率損耗和重量增加，體積較大及平均故障間隔時間縮短。因此，可靠性又成為一個嚴重的問題。隨著大規模積體電路和運算放大器的出現，使固態模擬式大氣數據計算機的設計產生成為可能，而隨著數字式計算機的微型化，固態模擬式大氣數據計算迅速地向混合式大氣數據計算機(HADC)的方向發展。
到了20世紀70年代，HADC使用微處理機作為具有模擬和數字輸入/輸出的中央處理器。與前所講的機電式模擬式大氣數據計算機相比，其體在體積上和重量上均有所減少，大約為1/2。因而，延長了平均故障間隔時間，使可靠性大大提高。
根據20世紀80年代飛機發展的需要，美國又設計出了數字式大氣數據計算機(DADC)。DADC套用微處理機和半導體存儲器的技術，由程式直接完成大氣數據的計算。它具有處理模擬、離散和數字輸入的能力，並能提供離散和數字輸出。隨著計算機科學技術的迅速發展，可以預見，DADC的計算機功能和監控功能等方面將會更加完善，它的體積、重量和功率損耗將會進步減少，價格將會進一步降低。
當前，航空技術向著更高的集成方向發展，即向“大系統”方向過渡。所謂“大系統”就是飛機上裝備一台中心計算機，由它對飛機上所有電子設備進行系統監控、故障診斷和操作整理。每個系統與中心計算機之間由匯流排連線起來，而實際上大氣數據計算機就是其中的一個獨立的子系統。而隨著計算機速度的提高，記憶體容量的擴大，子系統的計算任務可以由中心計算機來承擔，大氣數據感測器輸出的信息方可直接傳送到中心計算機的數據採集系統。這樣，既減少了系統的計算機數量，而且使用和維護更加簡單、成本降低。這將是大氣數據計算機發展的方向。
