民用飞机惯性基准导航系统校准分析
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民用飞机惯性基准导航系统校准分析
作者：童维斌
来源：《科技创新与应用》2014年第32期
摘 要：惯性基准导航系统是民用飞机中最重要的机载系统之一，该系统为飞机的显示系统、飞行控制系统等多个系统提供飞机的飞行姿态、航向、加速度等信息，其准确性对飞机的安全稳定飞行具有不可替代的作用。文章对民用飞机惯性基准导航系统的结构以及系统的校准进行了研究，希望能够给民航机务维护的工作提供一定的参考。
关键词：民用飞机；惯性基准系统；校准
1 民用飞机惯性基准导航系统组成
惯性基准导航系统是近几年发展起来的新型惯性导航系统。该系统具有体积小、质量轻、可靠性高等特点，能够通过飞机主控中心总线系统向主控中心输出飞机的姿态、航向、加速度等信息。惯性基准导航系统主要由惯性基准装置（IRU ）、飞机个性化模块（APM ）以及安装托架三个部分构成[1]。其中IRU 是惯性基准导航系统中最重要的部分，它包含了所有惯性测量元件以及计算功能，而APM 则主要用于存储IRU 的安装校准数据、飞机的具体型号等方面的数据，这样能够在更换IRU 部件之后，直接读取数据，而无需从新对IRU 装置进行校准。每套惯性系统均有两种工作方式，分别为导航方式和姿态方式，其中导航方式是系统的正常工作方式，在此种工作方式下，惯性基准导航系统能够向飞机的控制中心提供全部导航参数；而姿态方式则是在飞机的系统导航功能失效之后所进行的一种降低精度的工作方式，此时，系统只能向飞机控制中心提供包括姿态和航向等的少量数据信息。
2 民用飞机惯性基准导航系统的校准
2.1 正常校准
飞机在停靠地面通电之后，将惯性导航控制显示组件上的工作方式按钮从OFF 状态拨出置为NAV 状态，系统会自动在5秒钟的电瓶测试之后进入到正常校准的状态中，此时，控制显示组件上的“ALIGN（校准）”灯会稳定的点亮，飞机中央电子监控显示屏中会显示“IRSIN ALING >7”的信息提示。此时大气数据基准组件提供的计算空速、垂直速度以及气压高度数据会在正、副驾驶员位的主飞行显示器上进行显示[2]。惯性基准导航系统的正常校准过程主要包括两个阶段，通常完成整个校准过程需要耗时约10分钟，具体校准过程描述如下。
（1）首先对惯导系统进行粗略校准，校准的前30秒为水平粗校准阶段，此时系统主要通过加速度计对飞机的姿态角进行测量。假设飞机停在地面使机头的仰角为θ度，倾斜角度为0时，虽然沿着飞机的纵轴方向没有线性加速度，但是纵向加速度计会随着飞机纵轴俯仰θ度，