[科普中国]-综合航电系统

组成集成航电组件

集成航电组件是综合航电系统的中心，结构体系中，有两个集成航电模块，每个集成航电模块中，集成了甚高频导航接收机、下滑道接收机和GPS接收机。与集成航电组件相连的是各LRU以及显示组件，在综合处理器的统一处理下，各个LRU都通过数据总线和集成航电组件交换信息。集成航电组件通过高速数据总线与对应的显示器匹配交换数据。综合航电系统中的显示组件为主飞行显示器PFD和多功能显示器MFD，显示组件直接安装在显示器上。

传感器综合航电系统中的传感器主要有姿态和航向基准系统、磁力计、大气数据计算机、发动机/飞机组件。

1．姿态和航向基准系统

姿态和航向基准系统提供飞机的姿态和航向信息，并通过ARINC 429协议与显示组件和集成航电组件通信。

姿态和航向基准系统包含先进的传感器(其中有加速度计和速率传感器)，并且连接磁力计以获得地球磁场信息．连接大气数据计算机以获得大气数据信息，连接两个集成航电组件以获得全球定位系统(GPS)信息。

在某些飞机上，综合航电系统采用垂直陀螺提供姿态信号，并采用方位陀螺和磁传感器等提供航向信号。

2．磁力计

磁力计用于测量本地磁场，并将本地磁场信息发送给姿态和航线基准系统，以获得磁航向。陔组件直接南姿态和航线基准系统供电，并通过RS-485数字接口与其通信。

3．大气数据计算机

大气数据计算机处理全压/静压系统和外部大气温度传感器的数据，向整个综合航电系统提供气压高度、空速、垂直速度和外界大气信息，并使用ARINC 429数据接口与主集成航电组件、显示器、姿态与航向基准系统通信。

4．发动机/飞机组件

发动机/飞机组件接收和处理发动机和机身传感器输送的信号，并将这些数据提供给集成航电组件。这些传感器包括发动机温度和压力传感器、燃油测量传感器和压力传感器。发动机/飞机组件通过RS-485数据接口与两个集成航电组件通信。

综台航电系统的显示器综合航电系统的信息主要通过显示组件显示给机组，显示组件采用电子显示器。通常，电子显示器有2个，也有飞机采朋在正/副驾驶的仪表板上分别安装一个PFD，而在中央仪表板上安装一个MFD的布局。

1．PFD的显示

PFD用于显示主飞行参数，包括姿态、空速、高度、垂直速度和航向。这些飞行参数在PFD上的位置符合飞行参数“基本T形”布局的要求，即姿态显示位于显示屏的中央．左边是速度，右边是高度，下方是航向/航迹等导航参数。垂直速度则显示在高度的右边。

在某些飞机上，还可以在PFD适当的位置显示导航信息、通信信息、通告信息、警告信息，交通信息等。此外，某些飞机的PFD上还可以插入航图。

2．MFD的显示信息

多功能显示器MFD主要显示发动机参数和导航参数。在有些飞机上．导航参数显示在中央，发动机参数显示在顶部。在某些飞机上，导航参数显示在中央，发动机参数显示在左边，并可通过软键对该区域的显示进行设置，可以是发动机显示、系统显示或燃油系统。

3．综合航电系统的备用显示技术

在综合航电体系下，当某一个显示器发生故障时，综合航电系统会自动转换成备用显示模式。在备用显示模式下，所有重要的飞行信息都在剩余的显示器上显示，且显示格式与正常模式相同。

在备用显示模式下，正常工作的显示器上能够显示的信息一般包括原PFD上的所有信息和发动机显示的信息。

也可以人T使综合航电以备用模式的形式显示，通常使用的方法是按压备用按钮或按压PFD/MFD显示转换按钮。1

控制方式在综合航电系统中，特别是在中小型飞机的综合航电系统中，为了简化系统操作，尽量减少工作量和所需时间并获得先进的功能，也为了充分利用驾驶舱内有限的空间，通常将与显示有关的控制组合在主飞行显示器和多功能显示器上，而将音频控制单独设计成一个音频控制板。如果驾驶舱内空间足够，也可以将与显示有关的控制单独设计成一个控制板。

1．PFD和MFD上的控制键

一般情况下，PFD和MFD上的控制是完全相同的，分为硬控制和软控制两种，硬控制设计在显示器的左、右两侧，每一个控制键都有特定的功能。例如，左上角是导航系统的控制，用于对导航系统进行调谐等操作；右上角是通信系统的控制，用于对通信系统进行调谐。

软控制设计在显示器的底部，每一个软控制都由一个具体的按键和按键上方显示的功能字符组成，按压按键，即可实现功能字符所代表的功能。例如．按压INST键，可以在PFD上插入航图；按压XPDR键．可以通过PFD的软控制对二次雷达应答机进行编码和识别。

各控制键具体的功能可参阅机型手册，这里不再阐述。

在某些机型上，软控制使用的是显示器左、右两侧的行选择键．按压某行选择键，将选择该行选择键对应的显示格式或显示信息等。

2．具有独立控制器的综合航电的显示控制

如果驾驶舱空间足够大，在综合航电系统的驾驶舱内可安装独立显示控制板。每一个机型上的显示控制板都不完全相同，但基本都可以对电子水平状态指示器(EHSI)或多功能显示器(MFD)上地图显示部分的显示格式和显示信息等进行控制，并能够对显示屏的亮度进行调节。图4-114所示为某机型上的显示控制板。该控制板上的上排控制电门用于选择EHSI或MFD的显示格式；第2排的按钮用于选择EHSI上或MFD上是否显示方位指针信号，选择NAVl按钮，使EHSI上显示1号VOR方位指针；选择NAV2按钮，使EHSI上显示2号VOR方位指针；按压ADF按钮，使EHSI或MFD上显示两个ADF方位指针。左边的HDG旋钮用于设置预选航向，按压该旋钮预选航向游标回到实际航向处，使航向同步；右边的旋钮用于设置预选航道，按压该旋钮，航道偏离杆回到中心位置，执行直飞操作。BRT旋钮用于调节显示器的亮度。1

关键技术模块化模块化主要是要实现功能上的复用，进而实现资源共享，为数据融合提供坚实的基础，更进一步。还可以实现多余度。

模块化要先按照功能或其他方式进行分类，把不同功能模块分离开，可以分为图形显示、数据处理、控制和数据采集。在图形显示上，根据显示内容不同，可分为姿态显示、高度显示、指示空速显示等不同的模块。在数据处理上，根据不同数据类型．也可分成不同的模块，使用不同的算法进行计算。数据控制和数据采集也可以按照这种方法，进行模块化处理。

采用模块化系统结构，有利于进行系统的集成与功能综合．有利于系统的扩充和系统剪裁，有利于采用商用货价产品技术。有利于系统的升级，降低系统的全寿命周期成本。实现系统的重构与容错，提高系统的可靠性。

多传感器数据融合技术飞机上需要显示和处理的数据来源于各种传感器采集的数据。由于信息的来源、传输格式不尽相同．多传感器/多数据源信息采集平台要对它们进行相应的处理。首先要对信息进行分类，然后将信息进行归一化处理，采用标准的量纲和表达方式．最后将处理好的信息提供给其他系统和模块使用。对于多传感器，多数据源、高分辨率的系统来说，要想达到有效和自主地使用，就必须通过某种方法，将来自不同传感器的不完备的、不准确的、不一致的数据与其他传感器提供的数据进行融合，以得到更有用的数据和信息。2

综合航电系统总线技术综合航电系统在各分系统之间有着大量的信息需要交换。各分系统通过各自的接口与总线交联，实现资源共享以满足高速通信的要求，形成一定层次结构的计算机网络。

航空总线技术的目的正是实现航空电子各子系统之间、通用处理模块之间的资源共享。减轻互联介质的重量、降低复杂性，支持系统过程控制和状态管理。

ARINC429数据总线是一种单向传输总线，数据流只能从发送器向接收器传递．采用异步通信方式。由于ARINC429具有接口方便、数据传输可靠的特点，很快成为商务运输航空领域应用最广泛的航空电子总线．空中客车公司的A310/A320、A330/A340飞机，波音公司的波音727、737、747、757和767飞机，哈飞公司的直9系列机与运12系列机等都采用了这种总线。

随着超大规模集成电路技术、计算机技术的迅速发展，ARINCA29总线也暴露出其难以克服的缺点。而MIL-STD-1553B总线具有运行的可检测性、高的综合性能等优势而得到普遍承认，成为一种国际性的航空航天总线标准。

MIL-STD-1553B最大的缺点是整个总线由集中的总线控制器来控制，整个总线系统的通信是在总线控制器指挥下进行的，这给总线带来潜在的单点故障，影响可靠性，一旦总线控制器失效，将造成整个总线系统的瘫痪。至今，1553B总线技术很少用在民用飞机上，主要用在军机上。2

应用举例APEX综合显示控制系统APEX综合显示控制系统是霍尼韦尔公司为中小型飞机开发的新的综合航电系统，系统结构主要分为数据采集、数据处理、控制和显示四个部分。

APEX综合显示控制系统由下列部件组成：2台主飞行显示器(PFD)，2台多功能显示器(MFD)，2个主飞行显示器控制板，1个多功能控制板(MFC)，1个显示转换控制板，1个模块化航电单元(MAU，含各功能模块)，2个数据采集单元(ADAU)。

其中主飞行显示器和多功能显示器起显示作用，每个显示器显示的内容不同，以正驾驶主飞行显示器为例：将显示器分为4个显示区域，分别为HSI区域、ADI区域、发动机参数指示区域和无线电信息显示区域。HSI区域中主要包括飞机磁航向/真航向显示、真空速和地速指示、预选航向、航迹读数和游标、导航源选择指示、VOR/LOC/DME指示、风速及风向指示、大气总温指示、飞行时间指示等。根据用户设定，还可在此区域中叠加显示近地告警和气象雷达系统信息。主飞行显示器控制板、多功能控制板和显示转换控制板起控制作用。模块化航电单元进行数据处理。数据采集单元进行数据采集。

系统核心部分模块化航电单元采用模块化设计，主要的功能模块包括：电源模块、网络接口控制模块、图形模块、通用I/O模块、用户I/O模块和激励I/O模块等。系统功能可根据用户需要配置，且具有功能扩展性。2

某型机综合航电系统某型机综合航电系统吸取了“玻璃座舱”的概念，将大量复杂的传感器数据经采集、处理、融合后通过大屏幕高分辨率的液晶显示器显示出来，取代传统的机电式仪表。同时，综合航电系统内部采用高速数据网络实现数据传输、任务同步和数据互比。可以灵活处置系统多种故障模式，使系统具备在一定故障等级下的一次故障工作能力。提高了系统的可靠性和安全性。

采用高度综合的集成一体化设计，综合显示控制系统将通用模块、标准总线、高速网络和实时嵌入式操作系统集成在一个高性能计算平台内，提供强大的数据处理、信号处理、接口处理和图形处理能力，具有传感器输入数据的综合处理、数据融合、任务计算、视频信息生成、导航计算、外挂管理、电子对抗、通信管理、系统控制和故障检测、重构等多种功能，充分体现信息综合、显示综合、功能综合、硬件综合、软件综合、检测综合的特点。2