飞行仪表系统概述.ppt

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1、飞行电子仪表系统,宋烨,二一四年二月,飞行仪表基础知识（第一节）,1、飞行参数简介：用地面坐标系诠释飞机实时位置、运动速度及加速度参数（高度、垂直速度、垂直加速度、已飞距离、偏航距离、地速、东西和南北速度等）；用机载坐标系诠释飞机相对气流的运动参数（气动参数）（空速、侧滑、载荷因数）；用飞机纵轴在地面投影诠释航向参数（地面形势状态图，包括：真（磁）北、磁差角、真（磁）航向、空速、地速、偏流角、航迹、电台方位、飞机方位等）,飞行仪表基础知识（第一节）,2、仪表概念 仪表：感受被测物理量并给出示数的装置。现代仪表：感受被测物理量实施分析、控制并给出 示数的装置。航空仪表：用于航空领域的测量仪表（分

2、两类：航 空工业仪表、机载仪表）3、航空仪表的分类按原理分类：测量仪表、计算仪表、控制（调节）仪表；按功能分类：飞行仪表、发动机仪表、其他系统监控仪表,飞行参数,发动机参数,其他系统监控参数,时钟,参数,大气数据参数,姿态参数,航向参数,指引参数,发动机主要参数,发动机次要参数,系统监控参数,状态及警告信息,飞行仪表基础知识（第一节）,4、机载飞行仪表的布局布局原则：重要性原则：最重要的最方便观测 关注频度原则：观测频度最大的最方便观测 综合相关性原则：飞行中联合观察的相对集中 减少干扰的原则：静座舱、灯灭原理布局形态：飞行仪表板“T”型布局 中央仪表板按主次“上下”布局 遮光板布局 中央操纵

3、台按操作频度“前后”布局 顶板按“前后”布局 驾驶舱总体按“T”型布局,姿态指引仪,罗盘,转弯侧滑仪,空速表,气压高度表,垂直速度表,T型布局,仪表的T型布局,电子飞行仪表系统（EFIS）,发动机指示机组警告系统/电子中央监控系统（EICAS/ECAM）,航空仪表发展历程（第二节）,第一代：机械仪表时代时间：第一次世界大战后特点：直读式、机械构成、开环、重量体积大、精度差、可靠性高例如：气压式高度表、直读式温度表、气动陀螺第二代：电气仪表时代时间：二战期间特点：非电量电测、远读式、开环、抗干扰能力差、精度差例如：客舱温度表、排气温度表,航空仪表发展历程（第二节）,第三代：机电伺服式仪表时代时间

4、：五十年代中期特点：闭环、抗干扰能力强、带载能力强、需动态 特性改善例如：电容式油量表第四代:综合指引仪表时代时间：五十年代末特点：警告、指引、综合性强.例如：ADI、HSI,航空仪表发展历程（第二节）,第五代：电子飞行仪表时代时间：七十年代末-特点：综合性更大、条理性、柔顺性、逻辑性、可理解性、电子化、数字化、可靠性、可扩展例如：EADI、EHSI或PFD、ND电子飞行仪表时代划分第一代：七十年代末-八十年代初，大量辅助仪表，737-300第二代：八十年代中，747-400，A320，少量辅助仪表，集成度高第三代：九十年代初，B777，A340，B737-600以上，LCD大屏显，更综合,几

5、代仪表比较,电子飞行仪表概述（第三节）一、电子飞行仪表组成,显示器,主机,键盘,电子飞行仪表概述（第三节）,显示器（EADIEHSI,NDPFD）符号发生器（或显示管理计算机）EFIS控制板远距离光传感器转换开关,电子飞行仪表概述（第三节）一、电子飞行仪表组成,按显像管配置划分：单管配置：EFIS-74，Y7-100三、五管配置：EFIS-85，86，Y7-200B四管配置：EFIS-700，B757，B737六管配置：B747-400,电子飞行仪表概述（第三节）,二、电子飞行仪表系统工作原理EFIS工作原理,飞机系统和传感器输入,控制面板,控制面板,SG/DMC1,SG/DMC2,远距光传感

6、器,远距光传感器,电子飞行仪表概述（第三节）,三、电子飞行仪表系统的使用(B757767)EFIS控制板：分EADI和EHSI控制上下结构EADI控制功能：人工亮度 决断高度设置 决断高度显示 决断高度复位EHS控制功能I：量程设置 方式选择 人工亮度控制 气象雷达显示控制 航图显示控制,电子飞行仪表概述（第三节）,三、电子飞行仪表系统的使用（B757767）,电子飞行仪表概述（第三节）,三、电子飞行仪表系统的使用（B757767）,电子飞行仪表概述（第三节）,三、电子飞行仪表系统的使用（B757767）,电子飞行仪表概述（第三节）三、电子飞行仪表系统的使用(B737),电子飞行仪表概述（第三

7、节）三、电子飞行仪表系统的使用(B737),电子飞行仪表概述（第三节）三、电子飞行仪表系统的使用(B737),电子飞行仪表概述（第三节）三、电子飞行仪表系统的使用(B737),电子飞行仪表概述（第三节）三、电子飞行仪表系统的使用(B737),电子飞行仪表概述（第三节）三、电子飞行仪表系统的使用(B737),电子飞行仪表概述（第三节）三、电子飞行仪表系统的使用(A320),电子飞行仪表概述（第三节）三、电子飞行仪表系统的使用(控制板使用总结),EADIBRT EADI人工亮度控制DH REF决断高度参数显示决断高度设置RSTEHSI量程设置方式选择BRT EHSI人工亮度控制WXR 气象雷达显示

8、控制地图方式导航参数显示选择,电子飞行仪表概述（第三节）,四、电子飞行仪表显示（EADIPFD正常显示）俯仰、倾斜、指引、无线电高度、决断高度、地速、空速、下滑道、航向道、自动飞行控制系统俯仰和倾斜通道方式显示、侧滑针对B757机型,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EADIPFD正常显示）,俯仰、倾斜、姿态限、姿态指引、风切变警告、姿态比较警告、马赫、地速、无线电高度、决断高度、计算空速、空速趋势、抖杆速度、最小空速、决断速度、抬头速度、襟翼收放速度、气压高度、升降速度、下滑道、航向道、航向、自动飞行控制系统俯仰和倾斜通道方式通告、自动驾驶仪方式通告、自动油门方式通告、侧滑针对

9、B737-300机型,电子飞行仪表概述（第三节）,四、电子飞行仪表显示（EADIPFD正常显示）,俯仰、倾斜、指引、无线电高度、决断高度、计算空速、空速趋势、抖杆速度、最小空速、决断速度、抬头速度、襟翼收放速度、气压高度、升降速度、下滑道、航向道、航向、自动飞行控制系统俯仰和倾斜通道方式通告、自动驾驶仪方式通告、自动油门方式通告、侧滑针对A320机型,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EADIPFD正常显示）,飞行方式通告空速高度(气压高度及无线电 高度)及垂直速度航向及航迹飞机姿态及引导信息无线电导航信息(ILS，DME)气压高度基准值马赫数针对A320机型,电子飞行仪表概述（

10、第三节）四、电子飞行仪表显示（EADIPFD正常显示）,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EADIPFD正常显示）,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EADIPFD正常显示）,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EADIPFD正常显示）,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EADIPFD正常显示）,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EADIPFD正常显示）,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EADIPFD正常显示）,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EADIPFD正常显示）,电子飞行仪表概述（第三节）

11、四、电子飞行仪表显示（EADIPFD正常显示）,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EADIPFD故障显示）,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EADIPFD故障显示）,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EADIPFD故障显示总结）,速度警告旗：在空速带显示时，当大气数据计算机系统和飞行管理计算机系统提供的数据不可靠时显示该旗。姿态警告旗：惯性基准系统（IRS）提供的数据失效指示。飞行指引仪警告旗：俯仰和倾斜指引指令失效.决断高度警告旗：由控制板来的决断高度数据失效。无线电高度警告旗：由无线电高度表来的无线电高度数据失效。符号发生器警告旗：当符号发生器故

12、障。风切变警告指示：当近地警告计算机探测到风切变条件时显示。下滑警告旗：当机载的下滑道接收机提供信号失效时显示。航向道警告旗：当机载的ILS或VOR接收机提供的信号失效时显示。所有警告旗均为黄色，无计算数据时用虚线代替原数据显示，某些数据源失效也可显示空白。,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EHSIND正常显示）,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EHSIND故障显示）,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EHSIND故障显示总结）,EHSI警告显示用于指示信号源数据的失效。显示方式为：用相应的故障旗覆盖显示数据。各警告旗的含义如下。WXR：为气象雷达

13、失效指示。WXR下方的第二行显示导致气象雷达失效的原因，分别如下：FAIL气象雷达失效；WEAK气象雷达校准故障；ATT天线姿态失稳；STAB天线失去稳定性；DSPY显示组件过热而不能显示气象雷达数据,电子飞行仪表概述（第三节）四、电子飞行仪表显示（EHSIND故障显示）,过量数据显示：指示待处理数据过量，指示航图方式下的显示更新率已到极限，显示闪亮。TRK或HDG故障旗：指示惯性基准（IRU）来的数据失效。不同的显示方式决定不同的显示基准，因此有不同的警告旗。VOR、LOC或XTK旗：具体显示哪一种旗取决于VOR,ILS 或是NAV方式选择。VOR导航方式下，显示VOR航道偏离数据失效旗；I

14、LS方式下，可显示LOC航向道或跑道方位偏离数据失效旗；NAV导航方式下，可显示XTK计算航迹侧向偏离数据失效旗。MAP旗：如果选择航图或中心航图方式，且飞行管理计算机提供的数据失效，则显示MAP失效旗。SG FAIL旗：当符号发生器失效但其中的显示控制器还正常工作时，产生相应的故障旗。VTK旗：垂直偏离旗指示飞行管理计算机提供的垂直偏离数据失效。,电子飞行仪表概述（第三节）五、电子飞行仪表系统特点,画面柔顺、条理逻辑性强，提高了可读性；余度技术提高、可靠性提高；综合显示，信息容量大，彩色显示；可扩展性好。,显示部件工作原理（第二章）,定义：显示器是光电转换部件功能：处理显示信息并转换成图形显

15、示种类：CRT、存储管式、等离子式、LED、LCD航空使用：CRT（讲课范围）单色 彩色（荫罩式、栅网式）LCD显示部件包括：CRT、控制电路（部分书将CRT代替显示 部件是错误的）,显示部件工作原理（第二章）第一节、阴极射线管显示原理,一、结构与组成,电子枪,偏转线圈,荧光屏,显示部件工作原理（第二章）第一节、阴极射线管显示原理,一、结构与组成（如图2-1）,显示部件工作原理（第二章）第一节、阴极射线管显示原理,一、结构与组成（如图2-1）1、细分组成：灯丝、阴极、调制极（控制栅极）、加速极（第一阳极）、聚焦极（第二阳极）、阳极（第 三阳极）、垂直和水平偏转板、石墨层、荧光 粉、玻璃锥体2、

16、总体组成：电子枪：灯丝、阴极、控制栅极、加速极、聚焦极、阳极 偏转系统：垂直和水平偏转板或偏转线圈 荧光屏：电致发光器件,显示部件工作原理（第二章）第一节、阴极射线管显示原理,二、工作原理1、电子枪功能：产生沿管轴方向发射的细电子束的装置要求：有足够的电流强度 电流大小和有无可控 电子具一定的速度和动能 足够聚焦原理：电子的热发射和加速：外层电子原子束缚弱产生 自由 电子+电子动能增加克服逸出功发射电子 阴极加热 加速极加速 E-A=1/2mv2,显示部件工作原理（第二章）第一节、阴极射线管显示原理,二、工作原理1、电子枪原理：强度调制：栅阴极电压为负电场力将电子拉回 阴极透过 栅极孔发射形成

17、的电子束强度变化 I=（Vgk-V截止）*r I 电子书强度 Vgk V截止,显示部件工作原理（第二章）第一节、阴极射线管显示原理,二、工作原理1、电子枪原理：聚焦：静电聚焦 三级高、低、高电位形成鞍型电场以作用力不同分成四个区（减速发散、减速收敛、加速收敛、加速发散）速度小区域收敛产生聚焦 聚焦电压越低聚焦作用强焦点近满屏聚焦时聚焦电压动态变化,荧光屏,V,电子枪原理,500V,0400V,几千V,显示部件工作原理（第二章）第一节、阴极射线管显示原理,二、工作原理1、电子枪原理：聚焦：磁聚焦2、偏转系统功能：产生沿X和Y轴向的电子束偏转要求：满屏偏转 偏转灵敏度较高 正负偏转对称且线性度高，

18、以减少几何畸变原理：静电聚焦,显示部件工作原理（第二章）第一节、阴极射线管显示原理,二、工作原理2、偏转系统 VA原理：静电偏转 Va+E F d D Vb a L,显示部件工作原理（第二章）第一节、阴极射线管显示原理,二、工作原理2、偏转系统 原理：静电偏转平行极板加电压-产生电场-电场力受均匀径向力作用-产生抛物状偏转运动-出电场后直线运动（不考虑阳压）-形成偏转灵敏度S=D/Vab:正比于a；正比于L 反比于d；反比于VA 适应：小屏幕、线性度高的场合,显示部件工作原理（第二章）第一节、阴极射线管显示原理,二、工作原理2、偏转系统 原理：磁偏转,显示部件工作原理（第二章）第一节、阴极射线

19、管显示原理,二、工作原理2、偏转系统 原理：磁偏转偏转线圈通电-产生偏转磁场-运动电子在磁场中运动-受洛伦茨力作用-产生偏转-受力随偏转变方向-产生近似圆周运动-偏转灵敏度大灵敏度S=D/I；正比于 W、L、l 反比于VA优点：灵敏度大，较易满屏偏转；缺点：线性度差线性度对几何失真的影响适应：大屏且几何精确度要求不高的情况,显示部件工作原理（第二章）第一节、阴极射线管显示原理,二、工作原理3、荧光屏功能：受激发光器件要求：发光效率高 寿命长 颜色纯正原理：电子轰击-荧光材料受激发光指标：疲劳、烧伤、颜色、余辉,显示部件工作原理（第二章）第二节、彩色显像管原理（荫罩式）,一、三基色原理,白,蓝,

20、绿,红,紫红,青,一级,二级,显示部件工作原理（第二章）第二节、彩色显像管原理（荫罩式）,二、分类 单枪三束、三枪三束、单枪单束三、三枪三束组成差异 三只电子枪品字排列、发三束电子束、设置荫罩板、色纯调整、荧光屏每一像素由三种荧光材料涂覆的荧光粉点组成四、会聚调整 1、失会聚现象：三个电子束不能交汇于同一荫罩孔处，造成击中不同像素点的现象。,显示部件工作原理（第二章）第二节、彩色显像管原理（荫罩式）,四、会聚调整 2、失会聚产生的影响：在不同颜色的边缘产生彩色模糊带 3、产生原因：电子枪安装的倾斜角度和位置不准确 4、调整方法：三个径向会聚线圈调整径向偏差、一个蓝横向会聚线圈调整蓝枪相对红和绿

21、枪的横向位置，使之处于红绿枪的中间 5、静会聚和动会聚：没有偏转时（屏幕中心位置）的会聚称静会聚；有偏转时（不在屏幕中心）的会聚称动会聚,显示部件工作原理（第二章）第二节、彩色显像管原理（荫罩式）,四、会聚调整 6、汇聚电流表达 静会聚 alX*2 X0 动会聚 I=alX*2+arX*2+btY*2+bbY*2+Clt XY+Clb XY+Crt XY+Crb XY+d,显示部件工作原理（第二章）第二节、彩色显像管原理（荫罩式）,四、会聚调整,Ilt=alX*2+btY*2+Clt XY+d,Irt=arX*2+btY*2+Crt XY+d,Ilb=alX*2+bbY*2+Clb XY+d,

22、Ilt=arX*2+bbY*2+CrbXY+d,显示部件工作原理（第二章）第二节、彩色显像管原理（栅网式）,1、栅网式彩色显像管组成 条形涂覆三色荧光粉的显示屏、栅网、一字型排列三枪 除栅极其余三枪电极并用形成类似单枪，由此称单枪三束2、原理 三束电子束穿过栅网击中各自荧光粉产生彩色显示3、会聚4、优点 会聚简单、适应于大屏幕、更“平面”,显示部件工作原理（第二章）第三节、LCD显示原理,英文全称Liquid Crystal Display 一、组成 彩色滤光片、水平和垂直偏光板、液晶体、导向膜、玻璃基、导电膜,彩色滤光片,水平偏光板,垂直偏光板,液晶分子,玻璃板,彩色滤光片,水平偏光板,垂直

23、偏光板,玻璃板,液晶分子,液晶显示器组成,彩色滤光片,显示部件工作原理（第二章）第三节、LCD显示原理,二、原理1、液晶的物理特性2、导光原理3、单色和彩色显示原理,造成光极化态的改变,改变液晶的排列方式,外加电压,V,ON,OFF,-,+,液晶的物理特性,加电压,不加电压,液晶显示器原理,显示部件工作原理（第二章）第三节、LCD显示原理,三、特点 1、机身薄，节省空间：CRT的三分之一厚度；2、省电，不产生高温：它属于低耗电产品，可以做到完全不发热(主要耗电和发热部分存在于背光灯管或LED)；3、无辐射，益健康：液晶显示器完全无辐射；4、画面柔和不伤眼：液晶显示器画面不闪烁，眼睛不容易疲劳。

24、,图形发生组件工作原理（第三章）符号发生器显示驱动概述,一、光栅扫描显示原理二、笔画书写显示原理三、符号发生器显示驱动原理（图3-1）同步,主机,数据通道,显示控制器,矢量产生器,字符产生器,参数控制器,帧缓存器,移位输出,偏转计数器,可控电压,X驱动,辉亮驱动,Y驱动,图形发生组件工作原理（第三章）符号发生器显示驱动概述,符号发生器以显示控制器为核心控制显示采用光栅扫描和笔画书写两种扫描技术叠显方式实现前景和背景显示。其中笔画数写支持前景显示，光栅扫描支持背景显示笔画书写主要是显示矢量及其有序排列光栅扫描主要是帧缓存数据与行场偏转的同步调用问题符号发生器不要混同于字符发生器,图形发生组件工作

25、原理（第三章）第一节 矢量发生器,一、作用：将二进制数据变化成驱动CRT显示 矢量的电信号二、要求：1、线性度高 2、起终点位置准确 3、亮度均匀 4、画线速度快三、分类：模拟法 数字法：二进制速率乘法器法、DDA法、对称DDA法,图形发生组件工作原理（第三章）第一节 矢量发生器,四、原理：1、二进制速率乘法器法原理 偏转及视频信号控制电路原理 f1 X f Y f2,D/A,D/A,计数器,计数器,X寄存器,Y寄存器,Xo寄存器,Yo寄存器,图形发生组件工作原理（第三章）第一节 矢量发生器,减法计数器原理（四位为例）f C3 C2 C1 C0,图形发生组件工作原理（第三章）第一节 矢量发生器

26、,复合门电路原理 X寄存器 f1 减法计数器,+,X0,X2,X1,X3,-C2,C2,-C3,C3,-C1,C1,C0,图形发生组件工作原理（第三章）第一节 矢量发生器,偏转及视频信号控制电路框图 f1 X f Y f2,D/A,D/A,计数器,计数器,减法计数器,X寄存器,Y寄存器,Xo寄存器,Yo寄存器,复合门电路,复合门电路,图形发生组件工作原理（第三章）第一节 矢量发生器,启停控制电路 计数控制 矢量结束 打数控制“1”有效矢量方式“1”有效 全“0”检测总清 f 矢量启动,+,Q QR ck D,图形发生组件工作原理（第三章）第一节 矢量发生器,线长检测电路 R9 R8 R7 R0

27、 _ _ _ _ _ _ _ _ Xo Yo X1 Y1 X2 Y2 X9 Y9,图形发生组件工作原理（第三章）第一节 矢量发生器,四、原理2、DDA法（digital defrental analizer）数字微分分析器法 由 dy/dx=y/x 得点斜式直线方程 Y=Yo+y/x(X-Xo);上式的计算计算法 Xo=Xa,Xi=Xi-1+1 Yo=Ya,Yi=Yi-1+y/x y=int(Yi)修正有：Yo=Ya+1/2,图形发生组件工作原理（第三章）第一节 矢量发生器,四、原理-DDA法-偏转发生硬件实现框图 X Y Y结果寄存器+1 加法控制-1计数,X偏转处理,X寄存器,线长估计N寄

28、存器,Y偏转处理,Y整数寄存器,Y小数寄存器,加法器,Y/X寄存器,图形发生组件工作原理（第三章）第一节 矢量发生器,四、原理3、对称DDA法为简化Y/X在计算机上的计算和硬件实现，提高画线速度而设计引入参数方程dx/dn=X/N;dy/dn=Y/N:推演为计算机解算算式为：Xo=Xa+1/2;Yo=Ya+1/2:Xi=Xi-1+X/N;Yi=Yi-1+Y/N;X=int(Xi);Y=int(Yi);,图形发生组件工作原理（第三章）第一节 矢量发生器,四、原理-对称DDA法-偏转硬件实现框图 X偏转 Y偏转-1控制,X寄存器,Xi寄存器,Y寄存器,Yi寄存器,X加法器,Y加法器,X/N寄存器,

29、Y/N寄存器,线长估值N寄存器,图形发生组件工作原理（第三章）第一节 矢量发生器,四、原理4、模拟法 判断依据是处理过程是数字量还是模拟量或D/A转换器在前端还是后端 x偏转信号计算机数据 y偏转信号 视频增辉信号,输入存储器和译码逻辑,D/A转换器,D/A转换器,开关,开关,积分同步器,图形发生组件工作原理（第三章）第二节 字符发生器,一、功能：将显示指令中字符编码形式表示的字符转换为字符图形，并驱动显示。二、要求：1、显示字符的种类要多；2、字符的显示质量要好（可认性）；3、字符产生速度要高；4、字符变换能力要强（大小、旋转、上下等）；三、分类：点阵法（固定点阵法、程序点阵法）矢量法（单位

30、矢量法、逐次逼近矢量法）四、产生字符的方法：1、固定点阵法,图形发生组件工作原理（第三章）第二节 字符发生器,四、产生字符的方法：1、固定点阵法（字符表示最小57点阵）,图形发生组件工作原理（第三章）第二节 字符发生器,四、产生字符的方法：2、单位矢量法,图形发生组件工作原理（第三章）第二节 字符发生器,四、产生字符的方法：3、逐次矢量法 Y 1 4 2 3 5 X Z t1 t2 t3 t4 t5 t,图形发生组件工作原理（第三章）第三节 光栅扫描图形显示器,单色帧缓存结构彩色帧缓存结构带调色板结构快速光栅扫描图形显示器EFIP-701符号发生器框图,图形发生组件工作原理（第三章）第三节 光栅扫描图形显示器,EFIP-701符号发生器框图 显示组件监控输入系统输入 视频增辉 时钟模拟输入监视输出 模拟偏转 气象雷达输入,A12CPU,A13RAM,A14ROM,A11NVROM,A92KRAM,A10接口板,A8显示控制器,A5显示定序器,A6暂存器,A4笔画发生器,A7WXR接口,A2显示驱动器,A3光栅扫描器,