二十一世纪的航空技术(11)——航空电子和控制

新型航空电子设备在90年代的应用使民用空运业和军用飞机的作战发生了显著变化。新型航空电子设备包括电传飞控系统、全电子显示器(“玻璃驾驶舱”)、数字式飞行控制和飞行管理、环形激光陀螺惯性导航以及全功能数字式发动机控制。 这些革新使功能大为增加,而不对飞机重量产生不良影响。尽管航空电子系统种类繁多,它们过去20年内仅占飞机重量的约1％。 然而,航空电子的发展带来了一些新问题。例如,在软件标准、电磁易损性标准和鉴定与测试要求等领域中,协调与标准化的要求日益增加。而且,常常由于软件开发和确认方面     

民机显示系统架构与控制逻辑的设计研究

民用航空电子技术的快速发展给民机显示系统架构和控制逻辑提出了新的挑战,在下一代航空运营体系需求的牵引下,从系统设计角度分析民机显示系统架构与控制逻辑,剖析了目前主流的民机显示系统控制逻辑,从显示器单元、控制装置以及显示系统架构等方面深入分析和比较了"硬菜单控制""常规控制板控制""软菜单控制""软菜单+综合控制板控制"以及"触摸控制"等显示系统控制逻辑的特点与优劣,提出了面向下一代大型客机的显示系统架构和控制模式,给民机显示系统的架构设计提供借鉴,并对智能化的驾驶舱显示系统提出展望。     

航空发动机电子控制系统的小型化SIP技术

针对电子装备小型化的需求,开展了对航空发动机电子控制系统的系统级封装(SIP)技术研究.以一个航空发动机电子控制系统设计为例,采用芯片堆叠结构,将多个裸芯片管脚用键合线引至电路衬底上的连接点,辅以印制板电路,构成完整的电路系统.通过设计优化和信号完整性仿真分析来控制信号质量,试验验证了在保证电路板信号质量的情况下,采用SIP技术,面积缩小约80%,质量减少约70%.研究显示系统级封装技术是未来航空电子控制系统小型化、高可靠的发展方向之一.      

民机座舱显示页面色彩研究与可读性评估

随着航空电子技术的发展,液晶显示在驾驶舱内得到了普遍应用。驾驶舱显示页面中色彩作为符号信息的一种编码方式,不仅用于表现显示画面中的天空、地面、飞行航迹及飞行计划等基本飞行与导航信息,还将兼顾未来航空电子系统新功能所带来的更高的显示需求。实际设计中如何结合飞机驾驶舱顶层设计理念选择显示系统色彩集,以及如何评估RGB数值是否满足可读性要求,需要民机研发人员去重点开展探寻和研究。从行业标准与技术规范入手,解读显示色彩设计中最应关注的两个方面——色度对比度和亮度对比度,从这两个方面详细分析色彩的设计考虑,介绍了基于RGB值数学模型的人为因素初步评估方法,最后结合人为因素给出色彩选择、使用与初步评估的建议。     

同样的感觉 不同的技术——波音787驾驶舱体现新一代客机技术发展

今年10月中旬,罗克韦尔·柯林斯公司的总裁兼首席执行官克莱·琼斯和首席运营官鲍博·邱沙诺先生来华,在北京接受了本刊记者的专访。作为波音787飞机的重要航空电子系统供应商之一,罗克韦尔·柯林斯公司提供了波音787飞机的驾驶舱显示器、机组告警系统、飞行员控制系统、通信和监视系统以及通用数据网络等系统。从系统供应商的角度,他们对于波音787项目所反映的新一代民用客机驾驶舱的技术特点与发展趋势有其独到的看法。     

A3XX的驾驶舱布局

采用先进技术的同时，保持空客系列飞机驾驶舱设计的通用性是Ａ３ＸＸ的主要特点。它采用８台全部可相互置换的大尺寸液晶显示器，包括两台主飞行显示器，两台导航显示器，两台用于电子中央飞机监视系统的显示器及两台用于飞管的显示器。通过键盘和指示器，Ａ３ＸＸ的８台显示器布局能够把飞管系统的操作传递到主仪表板，并能把导航、航路和机场信息与其他系统综合，如，飞行员在导航显示器上点击备降机场或航路点，飞管系统就可算出并显示改变的飞行计划参数。A3XX的驾驶舱布局     

美国进行军用艇研究

美国CMC公司的航空电子设计师正在COTS技术基础上研制系列航空电子显示系统,它们可使用于从现役直升机和教练机到预研的高性能飞机的军机领域。据CMC公司称,这种命名为“座舱4000”的新型综合式玻璃座舱适用于喷气教练机市场,包括出口韩国及其他国家。目前,数字平视显示器正处于工作台试验。该成套系统的成本约为380,000美元。它主要是一种开放式结构,可接受Compact公司的PCI和PMC多处理器总线配置,以驱动有源矩阵液晶显示器(AMLCD)。这些4×5、5×7和6×8英寸的AMLCD和飞行仪表组装在面板上,而一种头盔式显示器目前尚在研制中。…     

综合模块化航空电子核心系统技术研究

介绍了一种综合模块化航空电子核心系统.在系统应用需求及技术特征的分析基础上,提出了一种通用的开放式体系结构模型,并对系统的关键技术进行深入研究探讨,包括系统管理、网络通信、时间同步、容错策略等,最后给出系统设计方案的建议.系统具有可重构性、可重用性、可扩展性和健壮性,可满足先进飞机航空电子系统的应用要求,并为未来新型分布式综合模块化航空电子系统的研究与设计提供技术支持.     

小型飞机航空电子系统容错技术研究

在小型飞机航空电子系统的开发过程中,安全性评估与系统设计同步进行、相互作用。通过FHA和PSSA分析为系统设计提供了依据,为确保系统设计达到安全性保障等级需要采用容错技术。以大气数据指示功能为例,在FHA和PSSA分析的基础上提出了显示备份、冗余路径、系统重构等容错策略。     

航空电子综合系统在中国的实现

首先指出了航空电子综合技术的重要性,接着重点介绍了研究开发航空电子综合系统的三个内容:系统核心设备的开发;综合系统设计方法研究以及系统综合与仿真。     

当代民用客机上的主要航空电子设备概览

航空电子设备在当代民用客机中所占的投资比例正在日愈增长。飞机制造商要求飞机系统的控制实行计算机化,后勤保障部门要求飞机具有更可靠的安全性。这些都是促使航空电子设备不断增多的原因。本文不打算罗列每种民用客机上的航空电子设备,而准备突出这些积极从事于制造民用飞机主要电子系统的公司。涉及的电子产品由整套电子飞行仪表系统至风切变告警、防撞和全球定位系统,还有些专用系统。本文还刊登一小部份生产多种机载设备的公司。文后附录一些公司的通信地址,以方便用户咨询及订货。     

飞机驾驶舱视觉工效研究

为了研究飞行员视觉工效的发展现状,以光环境设计、驾驶舱显示信息及显示方式等视觉工效的影响要素为研究对象,分析了照明系统控制、显示亮度控制、驾驶舱信息需求、克服信息过载、显示合成技术、视觉混乱等内容。基于研究结果,提出了目前在飞机驾驶舱视觉工效领域存在的几点问题,包括光环境控制的研究方法较为传统、显示信息的需求分析不明确,数量大、信息显示方式发展缓慢、飞机驾驶舱视觉工效设计缺少系统的、专业的测试和评价工具等内容。据此,针对未来飞机驾驶舱视觉工效的研究发展趋势给出了几点建议,为飞机驾驶舱视觉工效的设计提供借鉴和参考。     

SCADE解决方案助力ARINC661的应用

ARINC661规范已相继被空客、波音和达索等飞机制造公司广泛采用，目前已经逐步发展为行业标准。在飞机驾驶舱显示系统设计中如何更好地使用ARINC661规范成为当前研究的热点。     

基于DSP和CAN的航空发动机分布式控制系统设计

航空发动机控制系统发展趋势是分布式控制系统,本文提出了基于DSP和CAN总线的航空发动机分布式控制系统设计.设计中,用工控机模拟航空发动机电子控制器(EEC);智能传感器和执行机构的控制核心采用DSP芯片;通讯总线选用CAN总线.论文阐述了航空发动机电子控制器与各智能传感器和执行机构的软硬件设计、CAN总线通讯的实现方法.在实验室条件下实现了整个发动机控制系统的物理仿真,仿真系统初步满足了分布式系统控制要求,为航空发动机分布式控制系统的研究奠定了基础.     

基于原型仿真的航空电子系统螺旋式开发方法

针对未来航空电子系统面临的挑战和航空电子系统设计的特点,提出了基于原型仿真的航空电子系统螺旋式开发方法,克服了瀑布式系统开发方法在航空电子系统开发中的缺陷.该方法强调概念和需求的验证,克服因系统设计早期发生错误而引起系统研制后期更大的更改;强调图形化设计和原型仿真,克服错误的需求理解,导致错误设计;强调系统建模,一方面可以在模型上进行各种验证和试验工作,另一方面可以重复迭代和重复利用.利用基于商用技术和系统设计工具建立系统的建模系统和原型仿真平台.最后介绍采用基于原型仿真的航空电子系统螺旋式开发方法进行的航空电子系统设计的两个应用实例.     

赛克斯坦航空电子公司:一家全球航空电子公司中国项目的关键伙伴

在1966年,赛克斯坦航空电子集团的销售额达到了49亿法郎(接近10亿美元),其中39亿法郎是来自于航空航天和国防业务。 赛克斯坦航空电子公司在以下4个关键市场领域中,能全面满足所有的航空电子产品的要求:商用飞机、军用飞机、直升机和航天。公司的核心业务集中于军、民用航空电子,包括设计、发展、制造和支援,涉及产品和系统的范围极广,例如飞行控制、飞行管理、导航和任务管理系统、人机接口和显示器、传感器和仪表。 公司有500个客户支援人员专门致力于保证公司产品的可用性和尽可能低的使用成本,赛克斯坦航空电子的客户及产品     

航空发动机控制逻辑设计

以成功设计的航空发动机液压机械控制系统和模拟电子控制系统为基础,从中抽取出了相应的控制逻辑,并将它们应用到了数字电子控制系统设计当中。仿真表明,控制逻辑设计的应用是成功的,它可以大大简化控制系统结构,为鲁棒控制器等高阶控制器在航空发动机数字电子控制系统中的应用奠定了基础。     

航空发动机管路系统动力学特性综述

航空发动机管路系统主要承受来自机匣和管内流体的耦合激励作用,不同位置机匣传递的基础激励不同,如高低压转子振动、气动载荷、燃烧室火焰脉动和气动噪声激励等,管内流体激励包括介质压力脉动及管路形状改变造成的介质冲击载荷等;同时不同管型的管路通过卡箍、支架、接头等连接部件与机匣和附件相连,存在大量的结构耦合,这些都极易引发管路系统在多源载荷激励下的振动超限,诱发管路及卡箍产生裂纹等故障。为了提高管路系统服役期间的可靠性,在设计阶段需要开展动力学优化设计,并提出相应的设计标准及规范。目前管路系统动力学方面的研究主要聚焦在飞机、舰船及其他输油管路,针对航空发动机管路系统动力学特性的研究相对较少,对管路系统主要支撑部件卡箍静力学及动力学特性表征、弹支边界管路系统动力学特性、流固耦合管路系统动力学特性及管路系统动力学优化这4个方面的研究现状进行了总结与展望,旨在为航空发动机复杂管路系统设计及振动控制提供理论支持和技术指导。     

波音777更新综合航电系统

波音777将对主要航电系统进行第一次更新。它的核心是霍尼韦尔公司的飞机信息管理系统，它综合了飞行管理计算、导航、驾驶舱通信、主显示计算、数字飞行数据采集、快速存取记录器、飞机状态监视、推力管理计算、中央维修计算、数据转换网关等多项航空电子功能。     

综合化飞机环境监视系统研究及其数字仿真测试

综合模块化航空电子(IMA)技术日益成为飞机航电系统开发的主流构型。基于美国航空无线电技术委员会(RTCA)对飞机环境监视系统(AESS)的定义,分析了AESS的发展过程及技术趋势,以空客A380、Boeing787飞机的AESS为例进行现状分析,依据ARINC768规范开展了综合飞机环境监视系统(IAESS)方案及架构设计,实现了由综合飞机环境监视系统处理单元(IAESSPU)对T3CAS(TCAS、TAWS和ATCRBS)和WXR数据综合与处理的统一,开展了基于高级体系结构(HLA)的IAESS数字仿真系统设计、测试用例和性能分析,验证了IAESS具有高可靠性、低功耗、低总量等优点,未来IAESS发展也将进一步使得系统具备多功能特点。