飞机电子仪表系统

1、飞机电子仪表系统.航空仪表担负着测量飞机飞行状态参数的重担，是操作飞机实现安全可靠飞行所必不可少的重要设备。.众多飞机测量参数中，根据描述 功能的不同分为两类：一类 是用于描述飞机飞行状态的参数（如：飞行字体参数、航向参数、大气数据参数、自动飞行系统的状态参数，用于测量这些参数的仪表称为飞行仪表或航行仪表）；另一类用于描述飞机上各机载系统工作运转情况的参数（包括发动机状态参数、电源、氧气、增压等其他系统的监测参数及告警参数等， 对应的仪表归类为发动机系统参数和告警仪表和其他机载设备（装置）仪表） 。.真航向：指真北（地球经线方向）沿顺时针方向与飞机纵轴在水平面的投影之间的夹角。.磁航向：指磁北

2、（磁子午线北端方向）沿顺时针方向与飞机纵轴在水平面的投影之间的夹角。.真航迹角：真北与地速矢量 机之间沿顺时针方向的夹角。. 地速：是风速和空速 Was的矢量和，它是飞机相对地面的实际运动速度，它的方向是飞机的航迹方向。.空速：是飞机相对气流的运动速度。如果飞机有侧滑飞行，则空速与飞机纵轴在水平的夹角为侧滑角。.电台方位：以飞机所在位置为基准点观察地面电台时，飞机位置处真北顺时针量到飞机与电台连线的角度。飞机方位角则 是以电台为基准观测飞机时，电台处真北顺时针量到电台与飞机连线之间的夹角。.相对方位：指的是飞机纵轴在水平面的投影顺时针转到飞机与电台连线的角度。.偏流角：飞机纵轴与地速 VS之间

3、的夹角，表明飞机航迹与航向的偏差。.预选航向：是人工在方式控制板（MCP）上选择的航向，也显示在 EFIS的显示器上。.军机和民航机飞行仪表的发展，均可分成五代。.飞机仪表系统的四种配置：单管配置、四管配置、五管配置和六管配置。.飞机电子仪表系统同自动驾驶仪、飞行指引仪、飞行管理计算机等系统及一系列传感器组成的信号交连，采用标准数字数据传输总线ARINC429和ARINC453来接收标准信息格式的各种信息。EFIS-700系统接口下的输入仪表源包括： DME VORILS, IRS, ADC LRRAf氐量程无线电高度表，WR FCQ FMQ TMCffi力计算机，比较系统（数据比较器），离散

4、量输入装置，ADF FAC飞机增稳方f算机，FCU飞行控制组件。.热电子发射：若对金属加热，则金属内部质点运动加剧，一部分自由电子因为动能加大，速度提高，便可逸出金属表面， 这类现象称为热电子发射。CRT1是利用“热电子发射”的原理产生自由电子的。.为了在荧光屏上相应的位置显示图形及字符，必须使电子束偏转，偏转有静电偏转和磁偏转两种方式。.像素（pixel或pel ,是picture element ）：是指组成图像的最小单位，也即上面提到的发光点。分辨率指屏幕上像素的 数目。.形成彩色图像的方法，可以是相加混色法，也可以是相减混色法。.阴罩是彩色显像管的关键部件，主要起选色作用。.液晶分子的

5、排列不像晶体结构那样牢固，它柔软易变形。当液晶分子受电场、磁场、温度、应力等外部条件作用时，液晶 分子就会重新排列，基于液晶光学各向异性的各种特性也随着变化。液晶的这种柔软的分子排列特性是液晶器件的应用基 础。.等离子显示器 PDP （Plasma Display Panel ）又称电浆显示器：指所有利用气体放电而发光的平板显示器件的总称。它是用许多小窟气灯泡构成的平板阵列，利用加在阴极和阳极间的一定电压，使气体产生辉光放电，单色PDP通常直接利用气体放电时发出的可见光来实现单色显示；彩色PDP!过惰性气体（Ne, He, Xe等）放电发射的真空紫外线照射红、绿、蓝三基色荧光粉，使荧光粉发光来

6、实现彩色显示。.在阴极射线管荧光屏上显示图形和文字是通过偏转系统控制电子束的运动并在荧光屏上规定的位置控制发光强度来实现。计算机图形显示系统中常用的电子束偏转方式有光栅扫描和随机扫描两种。.设位平面个数为N,则可显示的颜色或灰度等级为2N。.颜色表：用来定义像素的颜色。.利用位平面实现彩色显示的帧缓存结构有两种：不带调色板的帧缓存结构和带调色板的帧缓存结构。.随机扫描是用随机定位方式来控制电子束的运动的。在随机扫描显示中，电子束的运动完全是按实现存放在刷新存储器中的显示指令进行的，没有确定的规律，完全是程序编制者任意规定的，也就是说是随机显示。.电子仪表系统的图像和图形发生组件（即彩色/图像监

7、视器适配器），是连接计算机主机和显示器CRT之间的接口和控制部件，它接受主机发送来的显示指令，根据该指令含义控制CRT的辉亮以及电子束的片中，从而产生需要的图形和符号。.随机扫描字符产生器，在随机扫描显示系统中，产生字符的方法有：点阵法和矢量法。根据控制电子束扫描方式的不同，点阵法又分为固定点阵法和程序点阵法两种。.矢量法字符产生器（或称笔画法）：以矢量组合的方式产生字符，即用若干个具有不同方向（水平、垂直和倾斜45度）的单位矢量或若干段任意方向、长度的矢量来组成字符图形，根据组成字符所用矢量的形式不同，矢量法包括单位矢量法和 逐次矢量法等。.矢量产生器：在计算机图形显示系统中，图形通常是由各

8、种曲线和直线来描绘的，而任何曲线又可以用许多较短的直线来 逼近。具有一定长度和一定方向的直线段称为矢量，产生这些直线段的逻辑功能部件叫做矢量产生器。.矢量产生器的分类：数字乘法器矢量产生器；速率乘法器矢量产生器；累加法矢量产生器。.显示计算机的主要功能是完成信号处理及显示驱动。现代飞机电子仪表系统的主机有两类：符合发生器；显示管理计算机。.符号发生器（Symbol Generator）:接收外部来的信号，经内部处理后产生视频信号，送往主飞行显示器EADI和电子式水平状态显示器EHSI上显示各种字符、背景图形和气象信息。内部主要包括：电源组件，输入/输出接口电路，微处理器CPU 存储器，温度传感

9、器，自测试/监控电路，显示控制器，光栅/笔划发生器和显示驱动电路组成。电源组件将机上115V、400Hz电源变为符号发生器所需电源。符号发生器提供的电子显示符号信息分为：光栅信息和笔划书写信息两大类。.显示管理计算机 DMC （Display Management Computer ）图像产生器接收 PFD和ND重新格式化的数据，然后转换成视频 格式，通过接口送到显示器上显示。PFD只有一个格式，ND有7种格式：两种进近（APP）或ILS ,两种全向信标 VOR两种地图MAP和一种计划 PLAN方式。PFD故障时，运彳T转换到 ND上显示，或 ND转换到ECAM勺E/W显示器上显示。.现代飞机

10、电子仪表系统主要由电子飞行仪表系统（ EFIS）和电子中央飞机监控系统（ECAM或发动机指示机组警告系统（EICAS）组成。.在EFIS整个工作过程中，需要对其各部件及接口的工作进行监控，并记录故障在非易失存储器NVM里，帮助维护人员进行故障隔离。. EFIS测试的条件：飞机必须在地面上；相关的测试电门被触发。. EFIS地面维护两种方式： 按压计算机前面板或驾驶舱面板上的“测试”按钮；CDUil单测试方式。.现代波音飞机上装备有“发动机指示和机组警告系统（EICAS）,空客飞机装有“电子中央飞机监控系统（ECAM。不同型号飞机，系统基本组成略有不同，但功能一样。.电子中央飞机监控系统ECAM

11、 :在空客飞机上装有 ECAM基本功能与其他飞机的EICAS类似，主要监控发动机参数及飞机系统的警告指示，主要区别是显示能力和格式不同，显示的信息也分三个级别，使机组容易意识到各种警告的严重程度。. EFIP-701符号发生器的组成有五个功能部分：信号接口，显示处理，符号发生，系统监控，正常及交替切换。.在EFIP-701机箱内装有13块可拆装的电路板，它们是构成符号发生器计算机系统的全部电路。.航空仪表根据描述功能的不同可分为三大类：答：一类是飞行仪表或航行仪表：用于描述飞机飞行状态的参数。（如飞机的飞行姿态参数、航向参数及大气数据参数）；二类是发动机系统状态和告警仪表：用于描述飞机发动机状

12、态参数、监测参数及告警参数；三类是其他机械设备仪表：用于描述飞机上各机载系统工作运转情况的参数。包括电源、氧气、增压等其它系统的监测参 数及告警参数。.航空仪表按工作原理分为三类：答：测量仪表、计算仪表、调节仪表。测量仪表：用来测量飞机的各种运行参数和机载系统状态参数，如发动机工作参数一一压力比；飞行运行参数一一空速等。计算仪表：指飞机上的一些导航和系统性能方面的计算仪表，如惯性导航系统、飞行管理计算机系统等。调节仪表：指机载的某些特定自动控制系统，如自动驾驶仪、马赫配平系统等。.飞机电子仪表系统的特点有哪些？答：1）增强了显示的综合性；2）增加了可靠性；3）易理解性或是逻辑性和条理性的增加；

13、4）增加了显示的柔顺性；5）整套系统的价格便宜；6）可扩展性及可适应性强。. CRT（阴极射线管）显像管的基本原理。答：使用电子枪发射高速电子，经过聚焦后，再经过垂直偏转线圈和水平偏转线圈控制高速电子的偏转角度，最后高速电 子击打屏幕上的磷光物质使其发光，通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不同的光点，从而形成各种图案和 文字。. CRT电子枪产生的电子束应满足下列条件。答：1）足够的电流强度；2 ）电子流的大小和有无必须是可控的；3 ）电子流必须具有很高的速度；4）电子束在荧光屏上应能聚成很小的光点，以保证显示器具有足够的分辨率。. CRT电子束的聚焦原理：答：在阴极射线管中，由

14、阴极发出的电子流通过电子枪时才匚聚成直径很细的电子束。.实现电子束聚焦的方式：答：静电聚焦和磁聚焦。静电聚焦：通过管内电子枪各电极间所产生的不均匀电场实现对电子流的聚焦。磁聚焦：依靠套在管颈上的聚焦线圈所产生的聚焦磁场来实现聚焦.彩色成像的原理。答：利用电子束去轰击能发出不同颜色辉光的荧光质，屏上各处均应布满包括多种荧光质的荧光质点组，设法在彩色显像 管的电子枪中产生三条聚焦电子束，并使这些电子束只能轰击各自对应的荧光质，而不会轰击同一组中的其他荧光质点，则可 以确定图像颜色。因此，只要利用信号电路来控制由哪一个电子束或哪几个电子束来轰击对应的荧光质，就能达到控制图像颜 色的目的。.液晶显示器

15、（LCD ）的显像原理。答：将液晶置于两片导电玻璃之间，靠两个电极间电场的驱动引起液晶分子扭曲向列的电场效应，以控制光源透射或遮蔽 功能，在电源关/开之间产生明暗而将影像显示出来，若加上彩色滤光片，则可显示彩色影像。. LCD液晶显示器主要技术指标有哪些？答：（1）电光响应特性一一反映显示器的显示信息容量和对比度。（2）对比度一一是指液晶显示器的显示状态和非显示状态相对透光率的比较，常代表图像的清晰度。（3）视角一一是液晶显示器区别于其他显示器的主要特点。（4）响应时间。（5）温度特性。（6）功率一一液晶显示器工作时所消耗的能量.光栅扫描显示系统工作原理。答：（1）图像生成器根据主机发送来的画

16、图命令，把图画在显存中，在现场中生成所显示画面的位图。（2） CRT控制器一方面产生水平和垂直同步信号扫描，形成光栅。另一方面又根据电子束在屏幕上的行、列位置，自动计算并生成显示存储器中的相应位置，不断读出显存中的位图数据。（3）显存中读出的像素值经过查颜色表后，转换成红绿蓝三原色的亮度值。（4）颜色亮度信号也叫图像信号或视频信号，它控制着CRT电子束的通、断、强、弱，从而在显示屏幕上形成一帧与显存中所存映像。.字符发生器的功能。答：把显示指令中以字符编码形式表示的字符（包括英文字母、数字等）变化为字符的图形，即控制电子束在显示屏上按 一定方式扫描，并加以辉亮控制后，显示所需的字符，连续给出字

17、符指令，便可显示出字符串。.对于字符发生器的功能和质量，用哪些标志来衡量？答：1）产生字符的种类：即何种字，多少个2 ）字符显示的质量：即亮度等级及可认性等。3）产生字符的速度：即写一个字符所需的时间。4）字符变换能力：即字符大小，旋转变换及上标、下标的显示等。.矢量产生的要求。答：1）直线应具有良好的直线性，即逼近精度越高。2）所画直线的起点和终点位置应准确。3）各种直线以及直线上各点亮度要均匀，即要求点之间应等间距。4）产生直线应当快，即划线速度要求高。.电子飞行仪表系统（EFIS ）。答：EFIS是综合电子仪表系统的子系统，是综合的彩色电子显示系统，完全取代了独立式的机电式地平仪、电动高

18、度表、 航道罗盘、马赫数等仪表等，提供最重要的飞行信息。.简述EFIS系统显示内容主要信息。答：1）主要飞行参数，如飞机姿态、高度信息、速度信息等。2）主要的导航信息：各种导航参数和飞行计划等。3）系统的故障信息。.电子束偏转的基本原理。答：电子束偏转有两种方法：静电偏转和磁偏转。静电偏转系统的原理：当电子通过均匀电场时，受力作用后改变其运动方向，发生偏转。磁偏转系统的原理：利用磁场使电子产生偏转。电子在磁场中运动时受到磁场力的作用。高速运动的电子束沿管轴方向进 入偏转磁场后，受磁场力的作用而发生偏转。. EFIS的基本组成及其功能。答：基本组成：显示组件、显示计算机和相应的控制面板。功能：（

19、1） EFIS显示管理计算机的主要作用：收集各种模拟、离散和数字输入信号，经处理后输到显示器产生符号显示， 并进行系统监控、电源控制以及系统所有工作的协调控制。（2）显示计算机将接受到的数据转换成显示格式，在显示器上显示飞行参数。显示器输出监控信号到显示计算机，实现 显示器的保护。（3） EFIS控制面板：机长和副驾驶分别装有EFIS控制面板，可以独立操作。每个提供系统工作方式和显示方式的控制以及显示器亮度的调节。每个 EFIS控制板在版面结构上可分为主飞行控制和导航控制两个部分。主飞行控制部分：用来改变高度的气压基准值。导航控制部分：全显示或扩展显示的VOR ILS, MA环口一个计划PLA

20、N显示方式。范围选择：用于检查气象雷达图像或航路点的距离范围，以海里为单位，只用于扩展显示方式和计划，以倍数为增量。亮度控制部分：分人工和自动。光遥感器作为自动亮度控制的一个输入源，在遮光板顶部的两边各装一个。. EFIS显示格式。答：EFIS显示器上显示信息有飞行参数和导航参数。不同的构型，显示格式也有差别。PFD显示只有一个格式，ND显示波音飞机有七种方式，空客飞机的只有5种方式，基本功能相似。PFD的正常显示：主飞行显示是指往前看飞机时，飞机所处的状态信息显示，如飞机姿态、速度、高度、风切变警告、ILS数据等。（2）导航的正常显示：ILS/APP方式、ND/MA协式、VORT式、计划显示

21、方式。PFD/ND警告显示。由于机长和副驾驶的显示器数据原来自不同系统，当有单个信号源故障时，不会相互影响，可通 过选择备份系统来转换数据源，使系统正常显示。当信号源系统提供无计算数据时，用虚线代替原数据显示。当数据无效时， 相应的数据显示会消失，显示空白。当系统故障时，则数据丢失并出现系统琥珀色故障旗。. EICAS基本组成及功能。答：基本组成：显示组件、中央警告计算机、相关控制面板、警告提醒部件。功能：1）显示器：EICAS计算机进行图形显示的装置，将数字视频信息转换成可见的彩信图形和字符。每个显示的内部有 温度控制电路，对于 LCD内部设有电源供应和背景灯的温度探测器，分别达到 110度

22、和95度时，自动切断显示，这时需要拆 下显示器，并清洁冷滤网，可恢复正常工作。EICAS计算机：控制中央警告系统的所有功能，同时收集、处理并格式化发动机和飞机系统数据，然后产生警告信息和 系统概况显示，并控制警告灯和音响警告。3）显示选择面板：是 EICAS系统的主要控制板，在飞行中或地面上都能为计算机提供所有控制功能。4）维护面板：主要用于向地面维护人员提供飞行后维护和排除故障所需要的数据及信息。5）显示转换面板：用来转换 EICAS的显示格式，当显示器有故障时，可用备份的显示。6）提醒注意获得器：由主警告灯、相关的音响警告和警戒灯组成。.警告A级、告诫B级和注意C级答：A级信息：红色警告信

23、息，级别最高，显示在其他信息的前面，不能用取消电门删除，直至故障排除，出现时会有红 色主警告灯亮，并有连续强烈的音响，要求机组立即采取措施。B级信息：琥珀色警戒信息，跟在A级警告信息后面，出现时伴有琥珀色主告戒灯亮，并有柔和断续声响，要求机组尽快采取措施。C级信息：琥珀色注意信息，排在 B级信息后，为了和 B级信息区别，向右退一格显示，出现时仅有信息显示，无灯光和 声响警告，机组可以在适当的时候采取措施。. EICAS的显示：答：根据系统的功能和使用要求，飞机在地面和空中，都应该有各种显示方式，以满足机组飞行和维护需要。EICAS系统显示方式主要有工作方式、状态方式、系统概要方式和维护方式。(

24、1)飞行前和飞行中的正常显示。接通电源时的显示，飞机起飞前的显示，飞行中的正常显示。(2)发动机主显示格式。在正常工作中，通电时主显示格式上显示器上显示：主要参数、警告信息、状态提示符、空中 启动包线、环境控制系统参数、起落架和襟翼位置显示、燃油数据。(3)发动机次要参数显示：在下显示器上显示，显示的参数有高压转子的转速N2、燃油流量、滑油压力温度油量、振动系数等。(4)紧凑格式显示：分为紧凑全格式和紧凑部分格式。(5)发动机超限显示：黄带抑制即发动机某些参数的短时超限是允许的，属于发动机正常工作，发动机工作不正常参数超限。(6)机组警告信息：主要是为机组人员在飞行过程中设计的，按照其需要采取

25、措施的紧迫程度可分为警告A级、告诫B级和注意C级。(7)状态页显示：也叫 S级信息，出现时需要按 M1确定飞机的方向状态。信息显示为白色，最新信息显示在顶部， 每页最多11条，如多于11条，可再次按压“状态”按钮翻页。. ECAM系统的组成和功用。答：组成：主要有两个显示器、三个显示管理计算机 DMC两个系统数据集获器 SDAC两个飞行警告计算机 FWC一个ECAM 控制板、显示转换面板及目视和音响警告系统(1)显示器：中央仪表板上两个相同显示器，上显示器为发动机警告显示器(E/WD,显示发动机和燃油参数、检查单和警告信息以及襟翼/缝翼位置；下显示器称为系统或状态显示器(SD),显示各系统概况

26、页面、状态信息页面和一些固定参数。(2)显示管理计算机 DMC 3个，可互换。处理 SDAC勺输入数据，产生飞机系统信息显示在SD;采用FWC的信号，处理后在E/WD的下部显示飞机信息；直接从飞机系统中采集数据，处理后显示在E/WD的上部。(3)系统数据集获器 SDAC接收飞机系统的数据，将其数字化送给DMC将那些对应于琥珀色警告信号的数据进行集中处理，数字化后送到飞行警告计算机，产生琥珀色警告。(4)飞行警告计算机 FWC监控飞机系统和计算飞行阶段，是ECAM勺核心部分，直接从飞机系统计算机采集对应于红色警告的数据，也接收两个 SDAC勺琥珀色警告数据，每个 FWC寸这些数据进行计算、处理，

27、生成警告信息显示在E/WD上，并控制相应的警告灯和产生音响警告。(5) ECA限制面板主要功能：显示器亮度调节；起飞构型检查按键；紧急取消按键，可以取消所有的音响警告和警告信 息(红色警告信息除外)；状态页或系统页选择键；取消或再调出警告信息(红色警告除外)电门。(6)目视和音响警告部件：提醒其由主警告灯、主警戒灯和相关的音响警告组成。(7) ECAM专换面板.简要说明图形发生组件的功能和组成。答：电子仪表系统的图像和图形发生组件是连接计算机主机和显示器CRT之间的接口和控制部件。它接受计算机主机发送来的显示指令，并根据该指令的含义控制CRT的辉亮以及电子束的偏转，从而在荧光屏上产生需要的图形

28、和符号。组成：矢量产生器、字符产生器，帧缓存器等。. ECAM的显示：答：(1)发动机和警告(E/WD显示：通常连续显示在上 ECAM1示器上。E/W显示分为上、下两个区域；上部区域以模拟 和/或数字的形式显示发动机的主要参数、机载燃油量和襟翼/缝翼位置；下部区域显示警告信息和备忘信息。(2)系统或状态显示(S显示)：通常显示在下 ECAME示器上。分为上、下两区，上部区域显示系统页或状态页，在巡航 阶段，自动显示巡航页；下部区域固定显示温度、时间和重量等参数。ECAML组警告信息分类，分为三个等级：三级警告(最高级别)一一对应最紧急情况，需要立即采取措施纠正，出现时在E/WD显示红色警告信息

29、，同时红色主警告灯闪亮并有重复的谐音或特殊音响警告；三级告诫一一对应于重要的不正常情况，需要机组立即知道，允许尽快采取措施，对飞行安全没有直接影响，出现时，E/W显示琥珀色警告信息，同时琥珀色主告诫灯亮并伴有单谐音音响警告；三级咨询一一为机组需要监控的一些情况，主要对应一些可能导致系统功能降级或使余度减少的故障，出现时，没有主警 告灯和声响，只有黄色警告信息显示。ECAMa示的故障信息类型：显示的故障信息用来给机务人员提供排故辅助，分为独立故障、主要故障和次要故障。独立故障一一系统或设备的某个部件发生故障时，不会影响到其他系统的正常工作。主要故障一一系统或设备的某个部件发生故障时，会引起其他系

30、统或设备功能失效。次要故障一一由于主要故障而引起该设备或系统的功能失效。ECAMW询方式：指当一些受监控重要系统的参数已超出正常值，但仍低于警告门限值时，相应的系统页会自动显示， 且对应的参数会闪烁，同时在上显示器出现咨询“ ADV提示符，以引起机组注意。 论述：.说明电子显示系统的信号源。答：1）测距机DME 2 ）甚高频全向信标系统 VOR 3 ）仪表着陆系统ILS; 4 ）惯性基准系统IRS; 5）大气数据计算机 ADC 6 ）自动定向仪 ADF; 7 ）气象雷达 WR 8 ）飞向控制计算机 FCQ 9）飞行管理计算机 FMC 10 ）推力管理计算机 TMC 11 ）比较系统（数据比较器）；12）离散量输入装置； 13）低量程无线电高度表LRRA 14 ）飞机增稳计算机 FAC 15）飞行控制组件 FCU.以EFIS-700为例说明电子飞行仪表系统组成、功能及工作情况。答：EFIS-700系统功能是采取各导航传感器及各系统输入数据进行处理，随后经 EDU-766/776分别提供标准的 ADI和HIS 彩色显示。EFIS组成：两个独立系统，机长用系统为左系统，副驾驶用的为右系统。每个系统组成有：