飞机机载计算机的电路分析与测试 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:南王绪

出品人:

页数:369

译者:

出版时间:2009-2

价格:49.00元

装帧:

isbn号码:9787118060522

丛书系列:

图书标签:

• 计算机科学
• 飞机机载计算机
• 电路分析
• 测试
• 航空电子设备
• 嵌入式系统
• 可靠性
• 故障诊断
• 数字电路
• 模拟电路
• 航空工程

翱翔天际的智慧之眼：探索现代飞机的核心动力 在浩瀚的蓝天之上，现代客机以其卓越的性能和精准的导航，将我们带往世界各地。然而，在这架庞大而复杂的机械翼膀之下，隐藏着一个至关重要的“大脑”——飞机机载计算机。它们是飞机的神经中枢，承载着飞行控制、导航、通信、环境监控乃至娱乐系统的无数指令，确保每一次飞行都安全、高效、舒适。这本书，正是为了揭示这“智慧之眼”的内在运作奥秘，带领读者深入其电子世界的腹地，理解其如何分析、如何运作，以及如何进行严格而精密的测试，以保障天空的每一次腾飞。 从机舱到芯片：理解飞机的“智慧”源头 飞机机载计算机并非单一的设备，而是由一系列高度集成、功能各异的计算机系统组成。从负责起飞降落和巡航控制的飞行控制计算机（FCC），到提供精确位置信息的惯性导航系统（INS）或全球定位系统（GPS）接口单元，再到与地面塔台及其他飞机保持通信的通信管理单元（CMU），以及监控客舱温度、压力和空气质量的环境控制系统（ECS）等，它们共同构成了一个协同运作的庞大网络。 本书将首先着眼于构成这些计算机系统的基础——电子电路。我们将从最基本的电子元件入手，例如电阻、电容、电感、二极管、晶体管等，深入剖析它们在飞机电子系统中的作用与特性。读者将了解如何运用基尔霍夫定律、欧姆定律等基本电路理论，来分析简单和复杂电路的电流、电压和功率分布。这不仅仅是理论上的推演，更将结合实际的飞机电路图，展示这些理论在真实应用中的力量。 随后，我们将步入更复杂的领域，探讨模拟电路和数字电路的设计与分析。在模拟电路方面，我们将深入研究放大器、滤波器、运算电路等在信号处理和模拟数据转换中的应用。例如，如何处理来自传感器（如空速管、高度计、陀ро仪）的连续变化的模拟信号，并将其转化为计算机可以理解的格式。在数字电路方面，我们将聚焦于逻辑门、触发器、寄存器、计数器以及微处理器等数字逻辑器件，理解它们如何构建出执行复杂计算和逻辑判断的核心。特别地，我们将分析组合逻辑和时序逻辑在飞机计算机设计中的重要性，例如如何在飞行控制系统中实现复杂的决策逻辑。 电路的语言：分析的深度与广度 本书的核心价值之一在于其对电路分析方法的系统性阐述。我们不会止步于理解基本元件，而是会深入探讨各种分析工具和技术。例如： 节点电压法与网孔电流法： 这些是分析复杂电路直流和交流稳态行为的经典方法。通过构建节点方程或网孔方程，我们可以求解电路中任意一点的电压或任意支路的电流，从而全面了解电路的运行状态。 戴维宁定理与诺顿定理： 这些定理能帮助我们简化复杂的电路网络，将其等效为一个简单的电压源或电流源与电阻的组合。这对于理解复杂系统中的局部电路行为至关重要，便于快速评估特定部分对整体功能的影响。 瞬态分析： 飞机系统在启动、切换或遭受外部干扰时，电路会经历从一个稳态到另一个稳态的过渡过程，这便是瞬态响应。本书将讲解如何使用微分方程或拉普拉斯变换等方法，来分析电容和电感在电路中的动态行为，理解电压和电流随时间的变化规律，从而预测系统对瞬时变化的反应。 频率响应分析： 现代飞机通信和导航系统中广泛使用射频信号，分析电路在不同频率下的表现至关重要。我们将探讨巴特沃斯、切比雪夫等滤波器设计的基本原理，以及它们如何在信号的滤波和整形中发挥作用，确保信号的纯净和信息的准确传输。 故障分析与诊断： 飞机机载计算机的可靠性是生命线。本书将介绍如何运用电路分析的知识，来识别和诊断电路中的潜在故障，例如开路、短路、元件老化等。通过分析故障前后的电路特性变化，可以更有效地定位问题，减少维修时间和成本。 精度与可靠性的保障：测试的必要性与方法 电路分析的最终目的是为了确保系统的正常运行。因此，电路测试是飞机机载计算机设计与维护中不可或缺的关键环节。本书将详细介绍各种测试方法，从实验室的原理验证到现场的实际应用： 元器件级测试： 在生产和入库阶段，对每一个电子元器件进行严格的测试，以确保其符合规格要求。包括参数测试（如电阻值、电容值、晶体管的跨导等）、耐压测试、老化测试等。 模块级测试： 对功能相对独立的电路模块进行测试，例如电源模块、信号处理模块、逻辑控制模块等。这可以隔离测试范围，快速定位问题。 系统级测试： 在将各个模块组装成完整的机载计算机系统后，进行整体的性能测试。这包括功能测试（验证系统是否能完成预定的功能）、性能测试（评估系统的响应速度、精度、功耗等）、环境适应性测试（如高低温测试、湿度测试、振动测试、电磁兼容性测试等）。 在线测试（Built-In Test, BIT）： 许多先进的飞机机载计算机系统都集成了自检功能。本书将探讨BIT的设计原理，如何通过在系统运行时进行自我监控和诊断，及时发现潜在的故障并向机组人员发出警告，甚至进行故障隔离或切换到备用系统。 仿真测试： 在实际硬件制造之前，利用计算机仿真软件对电路设计进行模拟测试。这可以大大缩短开发周期，降低硬件成本，并提前发现设计缺陷。我们将介绍常用的电路仿真工具及其在飞机机载计算机设计中的应用。 故障注入测试： 为了评估系统的鲁棒性和容错能力，有时会故意向系统中注入模拟的故障，然后观察系统的反应。这有助于验证系统的故障检测、隔离和恢复机制是否有效。 贯穿始终的严谨：标准与规范 在飞机设计和制造领域，标准与规范是确保安全和可靠性的基石。本书在讲解电路分析与测试方法时，也将融入相关的行业标准和军事/民用航空标准。例如，航空电子设备通常需要符合DO-254（硬件适航标准）等标准的要求，这些标准对设计的可追溯性、验证性和确认性提出了严格的要求。了解并遵循这些标准，是每一位飞机机载计算机工程师的必修课。 未来的展望：新技术与新挑战 随着航空技术的飞速发展，飞机机载计算机也在不断演进。本书也将对一些前沿技术进行展望，例如： 更高密度、更高性能的集成电路： 随着芯片制造工艺的进步，机载计算机将更加小型化、轻量化，同时具备更强大的计算能力。 人工智能与机器学习的应用： AI技术正在逐步融入飞机设计，例如用于更智能的飞行控制、故障预测与诊断，以及更个性化的乘客服务。 网络化与分布式计算： 未来的飞机将更加依赖于互联互通的网络，以及分布式的计算架构，以实现更高效的信息共享和协同工作。 高可靠性与长寿命设计： 针对极端环境和长时间运行的需求，对元器件的可靠性、材料的耐候性、以及系统的冗余设计将提出更高的要求。 本书的阅读对象 本书适合于电子工程、自动化、航空航天工程等相关专业的学生、工程师、科研人员，以及对飞机机载计算机系统感兴趣的读者。无论您是希望深入理解飞机“大脑”工作原理的初学者，还是希望提升专业技能的从业者，本书都将为您提供一套系统、深入、实用的知识体系。 通过阅读本书，您将能够： 透彻理解飞机机载计算机的电子电路构成。 掌握分析复杂电子电路的各类理论和方法。 熟悉飞机机载计算机系统常用的测试手段和技术。 认识到电路分析与测试在保障飞行安全中的关键作用。 对未来航空电子技术的发展趋势有所了解。 让我们一起，揭开飞机机载计算机神秘的面纱，理解那驱动我们翱翔天际的智慧之眼的运作之道。

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这本书的内容广度令人印象深刻，它几乎涵盖了现代飞机机载计算机系统中所有关键的电路子系统。从传统的逻辑电路到最新的高速数据总线接口，再到复杂的嵌入式系统架构，作者都给予了足够的关注和详尽的分析。我尤其欣赏作者在讨论不同电路模块间的接口和兼容性问题时所展现出的洞察力。在航空电子这种对可靠性要求极高的领域，系统的集成和互操作性是至关重要的挑战。这本书不仅讲解了单个电路的工作原理，更重要的是，它深入探讨了如何在复杂的电磁兼容（EMC）环境下，确保整个系统的稳定运行。读完之后，我感觉自己对整个机载计算平台的“血管”和“神经”有了更宏观和微观的认识，不再是零散知识点的堆砌，而是一个有机的整体。

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我从这本书中获取的最大价值在于它对“冗余设计”和“容错机制”的深入解析。在民用航空领域，安全是不可妥协的基石。这本书用好几章的篇幅，详细剖析了双核锁步、三重模块冗余等不同级别的容错架构在硬件实现层面需要解决的电路难题。如何设计无缝切换的时钟同步电路？如何确保故障隔离而不引发连锁反应？这些都是教科书中常常一笔带过，但在实际产品中决定生死的关键环节。作者通过具体的电路图和逻辑门级别的分析，将这些高深莫测的概念变得触手可及。这本书无疑为我后续参与高可靠性系统的开发工作打下了坚实的电路理论基础和工程实践认知。

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这本书的封面设计非常引人注目，色彩搭配和字体选择都透露出一种专业和严谨的气息。我本身是航空电子领域的新人，对机载计算机的内部工作原理一直充满好奇，但又苦于找不到一本既深入浅出又贴近实践的教材。拿到这本书后，我立刻被它丰富的图表和清晰的结构吸引了。特别是前几章对基础电路理论在航空电子领域的应用进行了详尽的阐述，让我对高频信号处理和抗干扰设计有了全新的认识。作者没有停留在理论的层面，而是通过大量的实例和仿真结果来佐证观点，这对于我们这些需要将理论应用于实际工作的人来说，无疑是极大的帮助。我特别喜欢其中关于电源管理模块的章节，对如何在高动态环境下保证供电的稳定性和可靠性，讲解得鞭辟入里，让我对未来设计这类系统有了更清晰的思路。

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这本书的叙事风格非常贴近工程师的思维习惯，逻辑链条紧密，论证严谨，没有丝毫的灌水成分。对于那些已经具备一定电子工程基础的读者来说，阅读过程会非常酣畅淋漓。它巧妙地将严格的数学模型与实际的工程妥协联系起来，比如在讨论散热设计时，作者并没有回避热阻和温度梯度计算的复杂性，但同时也会指出在有限空间内，哪些参数可以进行合理的简化以加快设计迭代。这种“理论指导实践，实践反哺理论”的写作手法，使得全书的知识体系既有深度又有韧性。我感觉自己仿佛是跟一位经验丰富的老专家在进行一对一的深度技术交流。

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对于有志于从事航空电子设备维护或故障诊断工作的同行来说，这本书简直是一本“武功秘籍”。我特别关注了书中关于测试和诊断的部分。作者在介绍各种测试设备和方法时，不仅仅是罗列参数，而是结合实际的故障案例，展示了如何运用示波器、频谱分析仪等工具，快速定位到电路板上的具体问题。其中对于瞬态故障和间歇性故障的分析方法尤其精彩，这些往往是新手最头疼的地方。书中的流程图和排查步骤清晰明了，极大地提升了故障排除的效率。它让我意识到，优秀的电路分析不仅仅是理解“为什么会坏”，更关键的是知道“如何高效地找到它坏在哪里”。

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