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航電導論-02航電需求 航電的定義 航電的意義包含兩大領域，狹義的是一般所熟知在飛機上的儀電，廣義的更包含從飛機以外，如地面或衛星，提供飛機飛行通訊、導航、監視與飛航管制所需的配套設施 飛機上的儀電，從兩次世界大戰後、以及1980年代以來，階段性有很大的改變，從原來輔助飛行需求的飛行儀表，擴充到任何利用電子裝置所建構的系統 航電支援飛行 飛行的基本要素是什麼？ 速度、高度、水平 人類百年來追求什麼樣的飛行器？ 百年來飛行器的改變 人類追求的飛機系統有幾個要素： 盲—儀器飛行 快—速度 遠—續航里程 大—承載能力 高—巡航高度 航電的存在性 飛行器的設計要滿足前述的幾個要素，必須解決： 空氣動力與機體的設計 降低阻力、最大的升力 引擎推力與燃料整體規劃 最大的推力 飛行操作與控制 最可靠的飛行操作性能 航電支援飛行 航電支援飛行的基本要素： 1903年，速度、高度、水平 1920年，航向（飛行儀表系統成形） 1930年，HF通訊、無線電導航 1942年，雷達監視、VHF通訊、NDB導航 1960年，TCAS、GPWS、UHF通訊、VOR導航 1970年，數位系統、衛星(SHF)通訊 1990年，GPS定位與導航 機載航電 機載航電主要的包含飛航儀表系統、飛行控制系統、通訊系統、導航系統、監視系統、機載雷達系統、電源系統、飛行數據記錄器 其他的部分包括：發動機控制系統、飛機健康監視系統、燃油控制系統、機載平衡系統、起落架控制系統、液壓伺服控制系統、數據交換匯流排系統等等 電子技術演進 第一次世界大戰後1920年代真空管電子技術開始建立起來、基礎航電儀表啟用 第二次世界大戰後1950年代電晶體技術開始發展、類比航電系統建立 1970年代積體電子MSI、LSI技術開始進入應用系統 1980 年代超大型積體VLSI、數位匯流排技術、數位航電系統更新 機外航電 機外航電包括建設在地面的導航通訊訊號台、地面監視雷達、通訊衛星、導航定位衛星、機場設施級助航燈、飛航管制塔台 航電數位化 1980年代航電系統由傳統的類比系統開始更新為數位系統 什麼是類比(analog)、什麼是數位(digital)？兩種系統有什麼差異？ 類比電子系統 類比系統是傳統的訊號系統 類比電子是將傳統的類比訊號感測後轉換成為電壓或電流的訊號，在電腦系統中被當作有意義的資訊循環運用 溫度、壓力是基本的類比訊號概念，但是如果沒有轉換成可用的訊息，無法利用 類比訊號的傳送 類比訊號轉換成電子訊號後，必須建立點對點的傳送，從訊號產生的端埠送到需要訊號的端埠 每一組感測器去搭配一組後端的需求單元 訊號必須有足夠的能量，才能去推動有阻抗的線路與後端電路，這些問題讓電路很難擴充 類比系統的架構 數位電子系統 數位化是將訊息以0/1的方式來表達 簡化數字的組織結構 電子系統可以簡化類比的訊息 數位訊號以狀態來識別，需要的能量條件比較低 數位電子電路的輸入需求(Fan in)遠小於電路的輸出能力(Fan out) 數位系統的架構 訊息感測與擷取 電子系統中訊號的擷取與轉換很重要 飛機系統需要速度、高度、水平 為擷取適當數據，飛機上必須裝置感測元件在適當的位置，以獲得所需的即時數據 感測元件都有它一定的適用範圍，在飛機的應用上，必須選擇適當的條件 因此就不同飛機所需速度、高度、水平的需求，你如何去判斷？ 研習的功課 假設我們需要設計一架超輕飛機，決定所需的航電器材 你能否思考一下它的需求、規格，不知道的問題自己去找資料、或同學門找到資料共同討論 我們先來解決速度、高度、水平的問題 本月份的指定工作 依你的學生證尾數分組上網或上圖書館去查詢感測與轉換的資料 學生證尾數0~3，查速度感測 學生證尾數4~6，查高度感測 學生證尾數7~9，查水平感測 可以兩個學生一組，自己找同伴 十月中旬繳出3-5頁的報告，上課時再討論 * *