电子飞行仪表系统(自考本)

电子飞行仪表系统张英杰中国民航大学第1章飞行仪表概述1.1航空仪表的功能及分类一、分类按照功能不同，分成：1、飞行仪表：用于测量飞机的各种运动参数，位于正、副驾驶的仪表板上。包括：1.大气数据系统仪表：高度表、升降速度表、指示空速表、马赫数表、SAT表和TAT表等；2.姿态系统仪表：地平仪、转弯仪、侧滑仪；3.航向系统仪表：磁罗盘、陀螺罗盘、陀螺磁罗盘；4.指引系统仪表：姿态指引仪、水平指引仪第1章飞行仪表概述2、发动机仪表：指示发动机工作系统中的各种参数测量仪表，位于中央仪表板上。包括:转速表、进气压力表、汽缸头温度表、扭矩表、排气温度表、燃油压力表、滑油压力表、燃油油量表、燃油流量表、滑油油量表、发动机振动指示器、油门指位表、散热器风门指位表等；3、其他飞机系统仪表:通常位于驾驶舱的顶板上。包括，增压系统仪表：座舱高度表、压差表、空气流量表、升降速度表、温度表；液压系统：各种压力表和液压油油量表；3、其他飞机系统仪表（续）灭火系统的各种压力表；起落架收放位置表、襟翼位置表、电气仪表：电流表、电压表、频率表按照原理不同，分成1、测量仪表2、计算仪表3、调节仪表二、飞行参数1.２航空仪表的发展历程与布局一、发展历程１．机械仪表阶段直读式结构；结构简单、工作可靠、成本低；灵敏度低、指示误差较大；２．电气仪表阶段远读式仪表；提高仪表的反应速度、准确度、传输距离；仪表体积减小、精度高；结构复杂、部件增多、重量增加；３．机电伺服仪表阶段提高了仪表的指示精度和带负载能力，利于仪表的综合化、自动化４．综合指示仪表阶段功能相同的仪表指示器有机结合5．电子综合显示仪表阶段综合化、标准化、数字化、多功能返回８０年代初，出现了EFIS和EICAS。是电子飞行仪表的第一代产品；８０年代中后期，以波音７４７／４００和空客３２０为代表的电子飞行仪表为第二代产品。彩色电子显示系统有了进一步的发展，出现了高综合的电子飞行仪表系统，其特点是驾驶舱用CRT显示器显示数据，仅配置很少的备用仪表；９０年代为第三代电子飞行仪表即平板显示系统。LCD取代CRT，LCD显示亮度大并且分辨率高、体积小、重量轻、耗电小。BOEING７７７驾驶舱的主要仪表显示采用的就是彩色LCD显示器。第1章飞行仪表概述二、航空电子仪表系统在飞机上布局及驾驶舱电子仪表的布局第1章飞行仪表概述第1章飞行仪表概述二、航空电子仪表系统在飞机上布局及驾驶舱电子仪表的布局（续）第1章飞行仪表概述前进二、航空电子仪表系统在飞机上布局及驾驶舱电子仪表的布局(续)掌握：主飞行显示器（PFD）导航显示器（ND）发动机指示和机组提警系统（EICAS）的位置。陀螺地平仪、气压高度表、空速表三块指针式仪表作为备用仪表出现。第1章飞行仪表概述二、航空电子仪表系统在飞机上布局及驾驶舱电子仪表的布局(续)电子综合显示器容易实现综合显示，故称为电子综合显示仪。它有如下优点：１．先是灵活多样，可以显示字符、图形、表格等，还可以采用不同的颜色显示；２．容易实现信号的综合显示，减少了仪表数量，是仪表板布局简洁，便于观察；３．电子式显示器的现实精度高；４．采用固态器件，寿命长，可靠性高第1章飞行仪表概述５．价格不断下降，性价比高；６．符合机载设备数字化的发展方向。总之，航空仪表的发展过程是从机械指示发展到数字显示，信号处理单元从纯机械到数字、计算机系统，仪表的数量经历了从少到多，又从多到少的发展过程。在某种意义上讲，驾驶舱显示仪表示飞机先进程度的重要标志之一。第1章飞行仪表概述三、航空仪表显示数据的基本“T”型格局１．分离式仪表显示数据的基本“T”型格式第1章飞行仪表概述2．电子式仪表显示数据的基本“T”型格式EFIS功能与组成一、功用•提供导航数据/性能数据/飞行状态显示；•AFCS工作方式通告；•提供飞行员对飞行监控。EFIS功能与组成（续）二、EFIS组成•控制板•计算机•符号发生器•显示器•光传感器。1、四管配置：SG和计算机安装在一起，统称SG，2/或3个SG互为余度。2、五管配置：2/或3个SG与WXR-R/T内部总线交互传输数据，SG之间为余度，左右EHSI及MFD均可显示气象信息。EFIS功能与组成（续）—3、6管配置：三个SG实质上是三台计算机，SG安装在各显示器中。所以：•显示器之间互为余度；•计算机之间互为余度。六管配置是EFIS与EICAS的综合，所以显示功能多了，余度技术更高了。EFIS输入信息•飞机系统及传感器输入；如：ADC、SWC、LRAA、WXR、TCAS、GPWS、FMCS、DFCS、A/T、ADF、IRS、VHFNAV（VOR、DME、ILS）……•CP；•计算机交叉总线传输；•显示器监控器反馈；•逻辑销钉。EFIS显示特点：•综合显示，显示信息量大；•显示画面条理、逻辑性强，提高了可读性；•余度技术提高/可靠性高；•增强了画面的柔顺性，采用时分制显示；•价格便宜；•可扩展性及适应性强；•彩色CRT/或LCD显示。EADI正常显示：（1）侧滑仪：独立的机械仪表，安装在EADI上，便于飞行员综合观察，判断，以监视飞行情况。（2）LOC/GS偏离指示：1点代表1º偏离，小于5/8时，自动放大，1点代表0.5ºEADI正常显示AFCS方式通告：•VNAVPITH•LNAVROLL是FMCFCC制导方式PICH通道：•起飞方式（TO）•复飞方式（GA）•垂直速度方式（V/S）•高度保持方式（ALTHOLD）•高度层改变方式（FLCH）•垂直导航方式（VNAV），FMC制导•下滑方式（G/S）•拉平方式（FLARE）ROLL通道：•起飞方式（TO）•航向保持方式（HDGHOLD）•航向选择方式（HDGSEL）•横向导航方式（LNAV），FMC制导•姿态方式（ATT）•航向道工作方式（LOC）•背航道工作方式（B/CRS）•滑跑方式（ROLLOUT）•复飞方式（GA）•VOR/LOC方式EADI正常显示（3）A/P工作方式分：CMD方式，及F/D工作状态：SWC方式（F/D，ON）A/T工作方式分：ARM方式，M方式④空速带各种空速及慢/快指示（5）地速：原为FMC，FMC故障时为IRS（6）ROLL刻度/指针（7）DH：源于EFIS-CP当飞机下降到RA=DH时，EADI上DH及方框变成黄色并闪烁。当EFIS-CP按下RST按钮后/飞机复飞RADH75FT以上/飞机接地后，DH恢复正常显示。（8）RA：2500FT以下开始显示（9）俯仰极限：信号源SWC（10）GS偏离指示：背航道下降，无指示⑾飞机符号：源于SG⑿F/D指令杆：F/D处于ON位显示⒀地平线/俯仰刻度⒁上升跑道符号：RA在200FT以下时，跑道符号随高度降低而上升（并拉长）EADI警告显示•①“WINDSHEAR”警告信号源为GPWS或风切变计算机•②EADI（或EHSI）输入的SG来的数据无效（INVALID）时，相关的符号/参数显示空白，并相应的黄色故障旗显示，如ATT黄色EHSI正常显示：•EHSI显示格式：VORMODE（FULL）VORMODE（EXP）ILSMODE（FULL）ILSMODE（EXP）NAVMODE（FULL）NAVMODE（EXP）MAPMODECENTERMAPMODEPLANMODE由于VOR与ILS是不同飞行阶段的同一种方式，全罗盘方式与扩展（放大）方式是同一种方式，所以，归纳为：•VOR/ILS方式•NAV方式•MAP方式•计划方式•EHSI显示的HDG/TRK在北纬73º，南纬60º之间显示磁航向/磁航迹在北纬73º及南纬60º之外时，地磁水平分量太小，磁HDG/TRK不准确。自动显示真HDG/TRK。•当输入到SG的信息为“无计算数据”（NCD）时，EADI/EHSI相关的符号/参数值将显示空白或参数值用短划线（----）代替。显示警告旗HDG、TRK、XTK、VTK、MAP•VOR等，则说明故障源为相应的IRS、FMC/IRU、FMC、FMC•FMCDAA。EHSI正常显示•EHSI显示正常条件下，工作在VOR方式时，飞行目标基准是------预选航道，飞行航迹与预选航道指示重合时，说明飞机在预选航道上飞行，无航道误差。•EHSI显示正常条件下，工作在ILS方式（进近时），飞行目标基准是着陆跑道中心线方向，LOC偏离为0时，说明对准了着陆跑道。无风条件下，偏流角为0，则HDG、TRK与跑道航向指针（预选航道）重合，LOC偏离为0。EHSI正常显示•EHSI工作在NAV方式时，提供飞行员监视航迹横偏与目标航迹的距离（XTK）、垂直偏离距离（VTK）、气象情况及到达下一个WPT的距离、预计到达时间。•EHSI正常显示并处在EXPVOR/ILS/EXPNAV/MAP方式时，方能显示WXR气象信息，只有当WXR数据无效时，EHSI显示WXTFAIL警告•EHSI工作在MAP/CENTRMAP方式时，显示“MAPRANGEDISAGREE”（地图距离与量程不一致）文字警告，说明EFIS-CP上选择的量程与FMC工作量程不一致。自动保护措施•显示器过热，超过110℃时，光栅扫描显示消失；•当显示器温度上升到127℃。字符扫描显示也消失，CRT显示空白。•当显示器温度恢复正常后，显示自动正常。EHSI的警告显示12．5EFIS-CP功用EFIS-CP功用•选择EHSI显示格式•选择EHSI导航数据显示量程•EHSI显示WXR信息通/断控制•选择EADI显示的DH•EADI/EHSI显示亮度及对比度调节•EFIS-CP上的EHSI亮度调钮的特点是：双层电位器调钮，外层调整EHSI显示亮度；内层调钮用来调整气象雷达光栅显示亮度与EHSI屏幕亮度之间的对比度。EFIS-CP功用•EFIS-CP的EHSI控制板下部有五个“航图键”（VOR/ADF、NAVAID、ARPT、RTE、WPT），其功能是：•EHSI工作在MAP方式时，按下住一个键，则在原航图的基础上增加对应的背景数据显示•如果EHSI显示导航数据的量程在40NM以内时，按下“NAVAID”键，则增加显示FMC导航数据库中该区域内的所有导航台；量程在80NM以上时，按下“NAVAID”键，则只增加显示FMC导航数据库中有的该区域内的高高度导航台。EFIS光传感器基本工作原理：•利用光敏二极管感受环境光强，产生正比与光强的电信号•EFIS光传感器分两种：远距光传感器，安装在遮光板两端，感光端朝前，能探测左右45º，上下15º的，透过风挡玻璃射进的环境光强。安装在EADI/EHSI前面板上的局部光传感器，探测驾驶舱内的光强。思考题：•EADI/EHSI显示亮度调节有哪几种方法？•WXR信息在EHSI上不能显示，有哪几种可能？第二节CRT基本知识CRT是显示器的基本组成部分之一，显示器是把计算机的数字信息转换成可见图形的设备。1、CRT基本结构CRT包括：电子枪、偏转系统、荧光屏。2、电子枪—产生沿Z轴前进的电子束。一、电子的热发射和加速•阴极功能•栅极功能/及特点•三个阳极特点•能量转换：电子撞击阳极及荧光屏。动能转变做无用工，显示(1)静电聚焦(2)磁聚焦三、电子束偏转-静电偏转三、电子束偏转-磁偏转磁偏转效果达2Φ=70º，远大于静电偏转，故飞机上均用磁偏转。LCD液晶显示器向列型，分子的长轴大致同一方向排列，但是分子沿分子长轴方向上的排列并不整齐，层次结构也不明显；近晶型（又叫层列型），各分子的长轴不仅平行，而且彼此对齐，形成层次明显的“分层结构”；胆甾型，分层结构，每一层中的分子排列类似于向列型，可是各层分子的长轴方向逐层转过一个小角度，形成螺旋形结构，各层取向呈周期性变化。液晶的折射率和光学异向性•使入射光的前进方向沿分子长轴方向偏转•使入射光的偏振状态及偏振方向发生变化•使入射光的左旋及右旋偏振光产生对应的反射或透射液晶显示器的特点：制造加工方便、价格低廉、功耗微小，可用普通的CMOS等集成电路直接驱动液晶自身不发光，必须依靠环境光线或自备灯光照明是一种被动的显示器件可工作的温度范围较窄，一般为-4