基本介紹
- 中文名：飛行儀表系統
- 外文名：Flight instrumentation system
- 組成：儀表和顯示控制系統
- 功能：顯示飛行姿態、高度、速度信息等
- 布局：對稱構型
- 顯示器：目前主流是LCD顯示器
基本信息,組成,儀表,顯示控制系統,電子飛行儀表系統的布局,發展趨勢,
基本信息
飛行儀表是飛機性能參數和導航參數顯示的視窗，可為飛行員提供駕駛飛機所需的飛行參數、導航數據及飛機系統狀態等信息。隨著航空電子綜合化的發展，現代民用飛機的座艙儀表系統已經逐漸向電子飛行儀表系統（EFIS）過渡，以先進的智慧型液晶顯示器取代原有的分離機電式儀表，提供給飛行員全新的人機界面，因此，對飛行員操作程式（POP）的評估也成為民用飛機頂層設計的重要環節，以達到最佳的人機功效。
隨著航空技術的發展和需要，基於大規模積體電路、微處理機、匯流排傳輸接口技術及多路切換技術的發展，現代飛機駕駛艙普遍用數字式顯示計算機替代以往機電式顯示儀表如地平儀、航道羅盤、電動高度表、馬赫空速表等，並將飛行、導航等大量信息進行綜合，形成電子飛行儀表系統（EFIS）。EFIS主要顯示內容包括主飛行顯示參數： 如飛機姿態、高度信息、速度信息、A/P 和A/T 銜接狀態及工作方式、重要的警告信息；主要導航信息：包括各種導航參數與飛行計畫、系統故障信息等。這些數據信息主要通過RS232、RS485、Arinc429以及以太匯流排接口技術與航電系統其它部件進行交聯傳輸數據。飛行駕駛員通過EFIS顯示信息實時地對飛機工作狀態進行全過程操控。
組成
民用航空飛行儀表系統主要由儀表、顯示控制系統組成。
儀表
機械式儀表通過機械化陀螺、內置或外置的感測器，將飛機的姿態、空速、高度等數據傳遞給飛行員。以機械式高度表為例，通過機械膜盒式儀表，通過膜盒探測外界的氣壓，將壓力值轉化為高度、速度數值再通過機械連桿帶動儀表指針在刻度盤上顯示數值，具有感受、傳送和指示環節。早期機械式儀表僅能夠分別顯示姿態，高度、速度或航向等簡單的參數，儀表的集合度和可維修性都較差。後期機電儀表的逐漸發展，機械式儀表得到了最佳化，在信號傳輸到儀表的過程使用了電信號。但是電信號在傳輸通路中是以模擬離散的量進行傳導。儀表的數量的增多，以及早期的人機環境因素考慮不足，造成飛行員的工作負荷較大。
離散的數據儀表很難滿足飛行員對於數據的採集和觀察。在二十世紀八十年代，CRT顯示器在飛行儀表系統中得到了引入，將飛行員所需的數據集中進行顯示。且根據“T”字排列的要求，將有效的信息合理的分布在一塊顯示器上，極大地降低了飛行員的工作負荷。
進入九十年代後，LCD顯示器逐漸登上舞台。相較於CRT顯示器，LCD顯示器以更小的體積、更低的重量與能耗以及更高的可靠性，在電子飛行儀表系統中的套用範圍逐漸增加。主流的電子飛行儀表系統顯示器均為LCD顯示器。
顯示控制系統
顯示控制系統經歷了單純的顯示界面、機械按鍵顯示控制以及觸摸方式顯示控制等階段。
由於機電儀表的顯示局限，早期的顯示控制系統並沒有過多考慮對於顯示內容、方式的控制更改。當電子飛行儀表引入了CRT顯示器及LCS顯示器後，顯示控制成為一個不得不考慮的內容。由於系統的集成度大幅度提高，電子飛行儀表與全機多個系統進行了交聯。電子飛行儀表系統的控制功能便成為了各個系統的功能控制的唯一輸入。包括自動飛行系統、導航系統、飛管系統乃至維護系統等等。為了對各個系統進行有效的控制，帶有機械按鍵顯示的控制板逐漸得到引入，包括顯示控制、游標控制、調諧控制、飛管的控制顯示等等。伴隨著顯示界面的選單化，顯示信息的融合化以及顯示系統的複雜化，物理按鍵的控制方式逐漸無法滿足全部的控制要求，觸摸方式的顯示控制可以有效的輸入和控制顯示信息，在越來越多的主流航電儀表系統中出現。
電子飛行儀表系統的布局
民航飛機電子飛行儀表系統的布局通常為對稱構型，主飛行員和副飛行員一側的儀表和控制組件關於飛機縱軸平面對稱。主飛行員一側的儀表主要正面對飛行員的FPD顯示器和在PFD右側的ND顯示器。考慮到可達性和飛行員易於操作的要求，以上兩個顯示器的控制組件通常安裝于飛行員正面的遮光罩或飛行員一側的主操縱台前側。在兩側飛行儀表之中，是EICAS顯示器和系統顯示器。
發展趨勢
組成的發展趨勢
電子飛行儀表中的顯示器發展的主要趨勢為一體化、集中化。由於電子工業的發展，電子顯示器的可維護性、可靠性得到了有效的提高。顯示器的重量、發熱量、功耗和體積都得到了有效的控制，且可視角度、色域、亮度也得到了有效的擴展。大屏一體化的顯示器將來會成為電子飛行儀表系統設備發展的主要方向。
在進入二十一世紀後，航電系統設備供應商們在電子飛行儀表系統中又加入了平視顯示器HUD、電子飛行包顯示器EFB等等。使得飛行員的工作負荷進一步降低，飛行品質和安全性得到一定的提升。
波音787與空客A350均安裝有平視顯示器。通過平視顯示器，飛行員可以關注飛機外部環境的同時，不用低頭看下部顯示器HDD且同時能夠得到部分重要的飛行數據、信息。通常HUD顯示的信息包括飛機的姿態、高度和速度等。
功能的發展趨勢
為了提高飛行的安全和降低駕駛員的飛行負荷與飛機的飛行成本。一系列新的功能被投入到了電子飛行儀表系統中。包括綜合視景系統SVS、增強視景系統EVS、場內導引系統等等。通過外部感測器和內部資料庫的支持，在電子飛行儀表系統中對外部環境進行模擬顯示或部分強化顯示，以增強飛行員的可見能力。在以上系統的幫助下，飛行員能夠有效的實現CATIII類進近入場。通過場內引導，飛行員能夠更有效快捷的將飛機停靠，大大增加了通過性和簽派效率。
布局的發展趨勢
在集成化和顯示器技術的推進下，駕駛艙的顯示器有著進一步的融合，擴大趨勢。例如波音787飛機的布局中，利用分屏的技術，將一塊大的顯示器分別顯示了ND和ED的內容。該類革新通過減少顯示器的個數，降低了維護的成本，提高了顯示器的可維護性、機上信息的集中度。
