Электронная система пилотажных приборов - Electronic flight instrument system

EFIS на самолете Airbus A380
EFIS на Eclipse 500
Первичный индикатор полета Боинга 747-400

В авиации система электронных полетных приборов ( EFIS ) - это система отображения полетных приборов в кабине самолета, которая отображает данные полета в электронном виде, а не электромеханически. EFIS обычно состоит из основного дисплея полета (PFD), многофункционального дисплея (MFD) и дисплея системы индикации двигателя и оповещения экипажа (EICAS). В ранних моделях EFIS использовались дисплеи с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ), но теперь более распространены жидкокристаллические дисплеи (ЖКД). Комплексный электромеханический указатель ориентации (ADI) и индикатор горизонтального положения (HSI) были первыми кандидатами на замену EFIS. Однако сейчас некоторые приборы кабины экипажа не могут быть заменены электронным дисплеем.

Единицы отображения

Первичный индикатор полета (PFD)

В кабине экипажа дисплеи являются наиболее очевидными частями системы EFIS и являются функциями, которые привели к термину « стеклянная кабина» . Блок отображения, заменяющий искусственный горизонт, называется основным индикатором полета (PFD). Если отдельный дисплей заменяет HSI, он называется навигационным дисплеем. PFD отображает всю информацию, важную для полета, включая откалиброванную воздушную скорость , высоту, курс, ориентацию, вертикальную скорость и рыскание. PFD разработан для улучшения ситуационной осведомленности пилота путем интеграции этой информации на один дисплей вместо шести различных аналоговых приборов, что сокращает время, необходимое для наблюдения за приборами. PFD также повышают ситуационную осведомленность, предупреждая экипаж о необычных или потенциально опасных условиях - например, низкой воздушной скорости, высокой скорости снижения - путем изменения цвета или формы дисплея или путем подачи звуковых сигналов.

Названия «Электронный индикатор ориентации» и «Электронный индикатор горизонтальной ситуации» используются некоторыми производителями. Однако смоделированный ADI - это только центральный элемент PFD. Дополнительная информация накладывается на этот рисунок и размещается вокруг него.

Многофункциональные дисплеи могут сделать ненужным отдельный навигационный дисплей. Другой вариант - использовать один большой экран для отображения как PFD, так и навигационного дисплея.

Дисплей PFD и навигационный дисплей (а также многофункциональный дисплей, если он установлен) часто физически идентичны. Отображаемая информация определяется системными интерфейсами, на которых установлены блоки индикации. Таким образом, упрощается хранение запчастей: один дисплейный блок можно установить в любом положении.

ЖК-блоки выделяют меньше тепла, чем ЭЛТ; преимущество в перегруженной приборной панели. Они также легче и занимают меньший объем.

Многофункциональный дисплей (MFD)

Навигационный дисплей (ND) из Boeing 747-400 самолетов

MFD (многофункциональный дисплей) отображает навигационную информацию и информацию о погоде из нескольких систем. МФД чаще всего проектируются как «ориентированные на карту», ​​когда летный экипаж может накладывать различную информацию на карту или диаграмму. Примеры наложенной информации MFD включают текущий план маршрута воздушного судна, информацию о погоде от бортового радара или датчиков обнаружения молний или наземных датчиков, например NEXRAD, ограниченное воздушное пространство и движение воздушных судов. MFD также может использоваться для просмотра данных другого типа без наложения (например, текущего плана маршрута) и вычисленных данных типа наложения, например, радиуса планирования самолета с учетом текущего местоположения над землей, ветра и скорости самолета и высота.

MFD могут также отображать информацию о системах самолета, таких как топливные и электрические системы (см. EICAS ниже). Как и в случае с PFD, MFD может изменять цвет или форму данных, чтобы предупреждать экипаж об опасных ситуациях.

Система индикации состояния двигателя и оповещения экипажа (EICAS) / электронный централизованный мониторинг воздушного судна (ECAM)

EICAS (система индикации двигателя и оповещения экипажа) отображает информацию о системах самолета, включая его топливную, электрическую и двигательную системы (двигатели). Дисплеи EICAS часто проектируются так, чтобы имитировать традиционные круглые датчики, а также отображать параметры в цифровом виде.

EICAS улучшает ситуационную осведомленность, позволяя экипажу просматривать сложную информацию в графическом формате, а также предупреждая экипаж о необычных или опасных ситуациях. Например, если двигатель начинает терять давление масла, EICAS может выдать предупреждение, переключить дисплей на страницу с информацией о масляной системе и обвести данные о низком давлении масла в красный прямоугольник. В отличие от традиционных круглых манометров, можно установить много уровней предупреждений и сигналов тревоги. При разработке EICAS необходимо проявлять должную осторожность, чтобы экипаж всегда получал самую важную информацию и не перегружался предупреждениями или сигналами тревоги.

ECAM - это аналогичная система, используемая Airbus, которая, помимо предоставления функций EICAS, также рекомендует корректирующие действия.

EICAS 737NG после посадки, показывающий температуру наружного воздуха, число оборотов N1, температуру выхлопных газов, число оборотов N2, расход топлива, используемое топливо, топливо в баках, давление масла, температуру масла, количество масла, вибрацию двигателя, давление в гидравлической системе и количество в гидравлической системе.

Панели управления

EFIS предоставляет пилотам средства управления, которые выбирают диапазон и режим отображения (например, карта или компас) и вводят данные (например, выбранный курс).

Там, где другое оборудование использует вводы пилотов, шины данных передают выбор пилота, так что пилоту нужно ввести выбор только один раз. Например, пилот выбирает желаемую высоту спуска на блоке управления. EFIS повторяет эту выбранную высоту на PFD и, сравнивая ее с фактической высотой (с компьютера с данными о воздухе), генерирует отображение ошибки высоты. Этот же выбор высоты используется автоматической системой управления полетом для выравнивания и системой предупреждения о высоте для подачи соответствующих предупреждений.

Обработчики данных

Визуальный дисплей EFIS создается генератором символов. Он принимает входные данные от пилота, сигналы от датчиков и выбор формата EFIS, сделанный пилотом. Генератор символов может иметь другие названия, такие как компьютер обработки дисплея, блок электроники дисплея и т. Д.

Генератор символов не просто генерирует символы. Он имеет (как минимум) средства мониторинга, графический генератор и драйвер дисплея. Входные данные от датчиков и элементов управления поступают по шинам данных и проверяются на достоверность. Выполняются требуемые вычисления, и генератор графики и драйвер дисплея производят входные данные для устройств отображения.

Возможности

Подобно персональным компьютерам, системам пилотажных приборов необходимы средства самопроверки при включении питания и непрерывный самоконтроль. Тем не менее, системам управления полетом требуются дополнительные возможности мониторинга:

  • Проверка ввода - убедитесь, что каждый датчик предоставляет достоверные данные
  • Сравнение данных - перекрестная проверка входов от дублированных датчиков
  • Мониторинг дисплея - обнаружение сбоев в системе прибора

Бывшая практика

Традиционные (электромеханические) индикаторы оснащены синхронизирующими механизмами, которые передают данные по тангажу, крену и курсу, показанные на инструментах капитана и старшего помощника, на прибор сравнения. Компаратор предупреждает о чрезмерных различиях между дисплеями капитана и первого помощника. Даже неисправность, расположенная далеко ниже по потоку, например, заклинивание, например, в механизме качения ADI, вызывает предупреждение компаратора. Таким образом, приборный компаратор обеспечивает как мониторинг компаратора, так и мониторинг дисплея.

Мониторинг компаратора

В EFIS функция компаратора проста: совпадают ли данные по крену (угол крена) с датчика 1 с данными по крену с датчика 2? В противном случае отобразите заголовок предупреждения (например, CHECK ROLL ) на обоих PFD. Мониторы сравнения выдают предупреждения об индикации воздушной скорости, тангажа, крена и высоты. Более продвинутые системы EFIS имеют больше мониторов-компараторов.

Мониторинг дисплея

В этом методе каждый генератор символов содержит два канала мониторинга дисплея. Один канал, внутренний, производит выборку выходных данных собственного генератора символов на дисплей и вычисляет, например, какое положение крена должно давать эту индикацию. Это вычисленное положение крена затем сравнивается с вводом положения крена в генератор символов от INS или AHRS . Любая разница, вероятно, была вызвана ошибочной обработкой и вызывает предупреждение на соответствующем дисплее.

Канал внешнего мониторинга выполняет ту же проверку генератора символов на другой стороне кабины экипажа: генератор символов капитана проверяет первого помощника, первый помощник проверяет сигнал капитана. Какой бы генератор символов ни обнаружил неисправность, отобразит предупреждение на собственном дисплее.

Внешний канал мониторинга также проверяет правильность входов датчиков (в генератор символов). Ложный входной сигнал, такой как высота радиовысотомера больше максимума радиовысотомера, приводит к предупреждению.

Человеческие факторы

Беспорядок

На разных этапах полета пилоту нужны разные комбинации данных. В идеале авионика показывает только используемые данные, но электромеханический прибор должен постоянно находиться в поле зрения. Чтобы улучшить четкость отображения, ADI и HSI используют сложные механизмы для временного удаления лишних показаний - например, удаление шкалы глиссады, когда она не нужна пилоту.

В нормальных условиях EFIS может не отображать некоторые индикаторы, например вибрацию двигателя. Только когда какой-либо параметр выходит за свои пределы, система отображает показания. Аналогичным образом EFIS запрограммирован так, чтобы показывать шкалу глиссады и указатель только во время захода на посадку по ILS .

В случае сбоя входа электромеханический инструмент добавляет еще один индикатор - обычно полоса падает на ошибочные данные. EFIS, с другой стороны, удаляет недопустимые данные с дисплея и заменяет соответствующее предупреждение.

Режим устранения беспорядка активируется автоматически, когда обстоятельства требуют внимания пилота для конкретного объекта. Например, если самолет наклоняется вверх или вниз сверх указанного предела - обычно от 30 до 60 градусов - индикатор ориентации убирает из поля зрения другие предметы, пока пилот не установит по тангажу приемлемый уровень. Это помогает пилоту сосредоточиться на самых важных задачах.

Цвет

Традиционные инструменты давно используют цвет, но не имеют возможности изменить цвет, чтобы указать на некоторые изменения в состоянии. Технология электронного дисплея EFIS не имеет таких ограничений и широко использует цвет. Например, когда самолет приближается к глиссаде, синяя надпись может означать, что глиссада активирована, а при захвате цвет может измениться на зеленый. Типичные системы EFIS используют цвета для обозначения стрелок навигации, чтобы отразить тип навигации. Зеленые стрелки указывают на наземную навигацию, такую ​​как VOR, курсовые радиомаяки и системы ILS. Пурпурные иглы указывают на GPS-навигацию.

Преимущества

EFIS обеспечивает универсальность, избегая некоторых физических ограничений традиционных инструментов. Пилот может переключить тот же дисплей, на котором отображается индикатор отклонения от курса, для отображения запланированного курса, предоставленного системой зональной навигации или управления полетом. Пилоты могут наложить изображение метеорологического радара на отображаемый маршрут.

Гибкость, обеспечиваемая модификациями программного обеспечения, сводит к минимуму затраты на реагирование на новые правила и оборудование для воздушных судов. Обновления программного обеспечения могут обновлять систему EFIS для расширения ее возможностей. Обновления , введенные в 1990 - е годы включали в себя систему предупреждения о близости земли и системы предупреждения столкновений трафика .

Степень резервирования доступна даже при простой установке EFIS с двумя экранами. Если PFD выходит из строя, переключение передачи перемещает жизненно важную информацию на экран, обычно занимаемый навигационным дисплеем.

Достижения в EFIS

В конце 1980 - х годов, EFIS стали стандартным оборудованием на большинстве Boeing и Airbus самолетов , и многие бизнес - самолет принял EFIS в 1990 - е годы.

Последние достижения в области вычислительной мощности и снижение стоимости жидкокристаллических дисплеев и навигационных датчиков (таких как GPS и системы ориентации и курса ) сделали EFIS доступным для самолетов авиации общего назначения . Яркими примерами являются Garmin G1000 и Chelton Flight Systems EFIS-SV.

Несколько производителей EFIS сосредоточились на рынке экспериментальных самолетов , производя системы EFIS и EICAS всего за 1000–2000 долларов США . Низкая стоимость возможна из-за резкого падения цен на датчики и дисплеи, а оборудование для экспериментальных самолетов не требует дорогостоящей сертификации Федерального управления гражданской авиации . Последний пункт ограничивает их использование экспериментальными самолетами и некоторыми другими категориями самолетов в зависимости от местных правил. Несертифицированные системы EFIS также используются в легких спортивных самолетах , в том числе в самолетах заводской постройки, в сверхлегких и сверхлегких самолетах. Эти системы могут быть установлены на сертифицированных самолетах в некоторых случаях в качестве вспомогательных или резервных систем в зависимости от местных авиационных правил.

Смотрите также

Заметки

  1. ^ Основной индикатор полета и дисплей навигации - это названия, используемые в информационных бюллетенях Федерального управления гражданской авиации, а также в спецификации ARINC 725.
  2. ^ Этот драйвер аппаратный, а не программный!
  3. ^ Нисходящий и восходящий относятся к направлению потока данных: от датчика к процессору, к дисплею.

дальнейшее чтение