CN106789499A - 一种用于轻小型飞机的综合航电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于轻小型飞机的综合航电系统，其属于航空器综合航电系统领域，其包括导航子系统、通信子系统和指示/记录子系统；所述通信子系统包括音频控制板、甚高频电台和耳机话筒组件；所述指示/记录子系统包括主飞行显示器、多功能显示器、综合处理机、发动机参数采集器和机身状态采集器；所述导航子系统包括飞行环境监测系统、姿态与方向控制系统和无线电导航控制系统；本发明能够替代原有的分立式仪表，降低人为差错的发生率，提高指示系统指示内容的利用率，降低通用飞机的使用维护成本，提高通用飞机出勤率和安全性，满足客户需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于轻小型飞机的综合航电系统，其属于航空器综合航电系统领域。
背景技术
目前国内自主设计研发的轻小型飞机多为分立式仪表构型，少数配装国外综合航电系统的轻小型飞机还处在研发阶段。
驾驶员在任何特定的时间只需要其中特定的信息，分立式仪表及其指示的利用率很低。分立式仪表机械结构复杂，可靠性和可维护性差，影响了飞机的出勤率和机载航电系统安全性。
配装国外的综合航电系统存在技术保护、设计配合、研制周期及售后运营保障等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术方案是提供了一种集成化、智能化，操作简单、维护方便的用于轻小型飞机的综合航电系统。
本发明采用如下技术方案：
一种用于轻小型飞机的综合航电系统，其包括导航子系统、通信子系统和指示/记录子系统；
所述通信子系统包括音频控制板、甚高频电台和耳机话筒组件；所述甚高频电台包括第一甚高频电台和第二甚高频电台；所述第一甚高频电台和第二甚高频电台上分别连接有第一VHF天线和第二VHF天线；
所述指示/记录子系统包括主飞行显示器、多功能显示器、综合处理机、发动机参数采集器和机身状态采集器；所述综合处理机包括第一综合处理机和第二综合处理机；所述发动机参数采集器的输入端连接发动机传感器的输出端，且所述发动机参数采集器的输出信号分两路，其一路分别输入至第一综合处理机和第二综合处理机，另一路分别输入至主飞行显示器和多功能显示器；所述机身状态采集器的输出信号分两路，其一路分别输入至第一综合处理机和第二综合处理机，另一路分别输入至主飞行显示器和多功能显示器；
所述导航子系统包括飞行环境监测系统、姿态与方向控制系统和无线电导航控制系统；所述飞行环境监测系统包括大气数据计算机和飞机全静压系统；所述姿态与方向控制系统包括捷联航姿系统和磁传感器；所述无线电导航控制系统包括VOR/LOC/GS接收机、指点信标机、无线电罗盘、S模式空管应答机和测距仪；所述VOR/LOC/GS接收机包括第一VOR/LOC/GS接收机和第二VOR/LOC/GS接收机，所述第一VOR/LOC/GS接收机和第二VOR/LOC/GS接收机分别通过第一功分器和第二功分器连接VOR/LOC天线和GS天线，所述第一VOR/LOC/GS接收机和第二VOR/LOC/GS接收机的信号输出端分别接入第一综合处理机和第二综合处理机；所述无线电罗盘上接有ADF天线，且所述无线电罗盘的信号输出端分别接入第一综合处理机和第二综合处理机；所述S模式空管应答机上接有ATC天线，且所述S模式空管应答机的信号输出端分别接入第一综合处理机和第二综合处理机；所述测距仪上设有DME天线，且所述测距仪的处理信号端口分别与第一综合处理机和第二综合处理机的相应端口互相连接；所述指点信标机与音频控制板上的端口对应连接，且所述指点信标机上接有指点信标机天线；
所述主飞行显示器和多功能显示器的数据相互连通；所述飞机全静压系统采集的数据接入大气数据计算机；所述大气数据计算机的显示信号端口分别与主飞行显示器和多功能显示器的相应端口互相连接，所述大气数据计算机的处理信号端口分别与第一综合处理机和第二综合处理机的相应端口互相连接；
所述磁传感器的输出信号接入捷联航姿系统，所述捷联航姿系统的输出信号分成两路，其中一路分别输入至主飞行显示器和多功能显示器，另一路分别输入至第一综合处理机和第二综合处理机。
进一步的，所述飞机全静压系统包括气压高度表、空速表、全压受感器以及设置在机身上用于测量气流静压的机身静态孔；所述气压高度表、空速表和全压受感器的输出端接入大气数据计算机的相应输入端。
进一步的，所述主飞行显示器的型号为XXC-23-A，所述多功能显示器的型号为XXC-23-A，所述大气数据计算机的型号为D/XSC-6E，所述捷联航姿系统的型号为HJG-10E，所述第一综合处理机和第二综合处理机的型号均为18S2.301.441，所述测距仪的型号为LDME-4-SF1；所述第一甚高频电台的型号为TKR123M-II，第二甚高频电台的型号为VHF-2108，所述第一VOR/LOC/GS接收机和第二VOR/LOC/GS接收机的型号为均为DR-935C，所述无线电罗盘的型号为WL-5E，所述S模式空管应答机的型号为YDK-2C，所述发动机参数采集器的型号为CFC-10，所述机身状态采集器的型号为SCC-14A，所述音频控制板的型号为YKH300，所述指点信标机集成在音频控制器中；所述气压高度表的型号为BG-22，所述空速表的型号为BK-50，所述全压受感器的型号为GKY-35。
进一步的，所述耳机话筒组件包括耳机插孔和话筒插孔。
进一步的，所述无线电导航控制系统其还包括GPS接收机，所述GPS接收机的输出端分别接入第一综合处理机和第二综合处理机的相应端口。
进一步的，所述GPS接收机集成在第一综合处理机和第二综合处理机中。
进一步的，所述磁传感器包括磁罗盘和地平表。
进一步的，所述机身状态采集器所采集的状态信息包括照明系统、襟翼控制系统、失速告警系统以及起落架系统的状态信息。
进一步的，所述导航子系统还包括地图导航系统，所述地图导航系统包括数字地图和航路规划。
进一步的，本发明还增加有飞机备份仪表，其中包括一路备份的空速表、高度表和地平表。
进一步的，所述飞行环境检测系统还包括大气温度传感器，所述大气温度传感器的输出接入大气数据计算机。
进一步的，所述指示/记录子系统还包括航空时钟。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明能够替代原有的分立式仪表，降低人为差错的发生率，提高指示系统指示内容的利用率，降低通用飞机的使用维护成本，提高通用飞机出勤率和安全性，满足客户需求。
（2）本发明由通信子系统、导航子系统和指示/记录子系统三大部分组成，其系统功能主要是为机组人员提供通讯信息、飞行参数、导航信息、发动机工作状态信息及飞机系统信息、故障信息，进行智能告警，并进行飞行规划管理。
（3）本发明通过机身状态采集器加强了对照明、襟翼控制、失速告警和起落架的数据采集，集成数据信号到综合处理机、主飞行显示器和多功能显示器中，实现上述系统相关信息的指示、记录、告警等。
（4）本发明经过分析评估飞机已有通信、导航系统的天线满足设计要求，决定不改变飞机原有天线数量及布局，通过增加功分器并重新设计连接方式及电缆走向，把天线的信号衰减控制在一定范围，以保证设备的通讯距离、导航精度等要求，实现天线与综合航电系统中通信、导航子系统的交联。
（5）由于发动机传感器为国外设备，参数特性曲线未知，本发明经过反复测试，采集分析发动机传感器的数据，得出精确的发动机传感器的参数特性曲线，将该参数特性曲线的数据植入综合航电系统的发动机参数采集器，实现发动机参数的实时显示监控。
（6）本发明重新设计飞机的全静压系统，原机的全静压管分为两路直接接入两套膜盒仪表，现取消全部的膜盒仪表，将全静压模拟信号直接输入综合航电系统的大气数据计算机，并转换为数字信号通过综合航电系统进行处理和显示，为综合航电系统提供精确的全静压数据；同时，为了增加飞机的飞行安全裕度，增加一路备份的空速表、高度表和地平表，保证飞机在综合航电系统失效的情况下仍然可以安全着陆。
（7）为满足飞机飞行训练要求，本发明的导航功能集成了GPS导航、VOR导航、NDB导航和磁导航，出于安全裕度考虑，GPS导航、VOR导航、磁导航均采用双裕度设计，同时保证在综合航电系统失效的情况下仍有一路磁导航可以使用，保证飞机飞行安全，其中无线电罗盘的导航方式称为NDB导航。
（8）本发明实现了集成化、智能化的操作界面，且操作简单、维护方便；实现了显示仪表的集中化、电子化、综合化，使飞机的驾驶舱仪表系统获得较好的全寿命周期费效比。
（9）本发明实现了显示、控制、通信、导航、监视、数据采集、检测、告警和维护九类功能，完全替代原分立式仪表的所有功能，可为飞行员提供良好的感知能力和简单的操作环境，并能提高飞行的安全性，同时提高了人机工效，减轻了空、地勤人员的工作负担，发挥更好的使用效能降低飞机的使用维护成本，提高了通用飞机的出勤率和综合航电系统可靠性。
附图说明
图1为本发明中综合航电系统的架构图。
图2为本发明中综合航电系统的结构原理框图。
具体实施方式
下面结合图1~图2和实施例对本发明的工作原理和过程做进一步说明。
如图1~图2所示，本实施例涉及一种用于轻小型飞机的综合航电系统，其包括导航子系统、通信子系统和指示/记录子系统；
所述通信子系统包括音频控制板、甚高频电台和耳机话筒组件；所述甚高频电台包括第一甚高频电台和第二甚高频电台；所述第一甚高频电台和第二甚高频电台上分别连接有第一VHF天线和第二VHF天线；
所述指示/记录子系统包括主飞行显示器、多功能显示器、综合处理机、发动机参数采集器和机身状态采集器；所述综合处理机包括第一综合处理机和第二综合处理机；所述发动机参数采集器的输入端连接发动机传感器的输出端，且所述发动机参数采集器的输出信号分两路，其一路分别输入至第一综合处理机和第二综合处理机，另一路分别输入至主飞行显示器和多功能显示器；所述机身状态采集器的输出信号分两路，其一路分别输入至第一综合处理机和第二综合处理机，另一路分别输入至主飞行显示器和多功能显示器；
所述导航子系统包括飞行环境监测系统、姿态与方向控制系统和无线电导航控制系统；所述飞行环境监测系统包括大气数据计算机和飞机全静压系统；所述姿态与方向控制系统包括捷联航姿系统和磁传感器；所述无线电导航控制系统包括VOR/LOC/GS接收机、指点信标机、无线电罗盘、S模式空管应答机和测距仪；所述VOR/LOC/GS接收机包括第一VOR/LOC/GS接收机和第二VOR/LOC/GS接收机，所述第一VOR/LOC/GS接收机和第二VOR/LOC/GS接收机分别通过第一功分器和第二功分器连接VOR/LOC天线和GS天线，所述第一VOR/LOC/GS接收机和第二VOR/LOC/GS接收机的信号输出端分别接入第一综合处理机和第二综合处理机；所述无线电罗盘上接有ADF天线，且所述无线电罗盘的信号输出端分别接入第一综合处理机和第二综合处理机；所述S模式空管应答机上接有ATC天线，且所述S模式空管应答机的信号输出端分别接入第一综合处理机和第二综合处理机；所述测距仪上设有DME天线，且所述测距仪的处理信号端口分别与第一综合处理机和第二综合处理机的相应端口互相连接；所述指点信标机与音频控制板上的端口对应连接，且所述指点信标机上接有指点信标机天线；
所述主飞行显示器和多功能显示器的数据相互连通；所述飞机全静压系统采集的数据接入大气数据计算机；所述大气数据计算机的显示信号端口分别与主飞行显示器和多功能显示器的相应端口互相连接，所述大气数据计算机的处理信号端口分别与第一综合处理机和第二综合处理机的相应端口互相连接；
所述磁传感器的输出信号接入捷联航姿系统，所述捷联航姿系统的输出信号分成两路，其中一路分别输入至主飞行显示器和多功能显示器，另一路分别输入至第一综合处理机和第二综合处理机。
进一步的，所述飞机全静压系统包括气压高度表、空速表、全压受感器以及设置在机身上用于测量气流静压的机身静态孔；所述气压高度表、空速表和全压受感器的输出端接入大气数据计算机的相应输入端。
进一步的，所述主飞行显示器的型号为XXC-23-A，所述多功能显示器的型号为XXC-23-A，所述大气数据计算机的型号为D/XSC-6E，所述捷联航姿系统的型号为HJG-10E，所述第一综合处理机和第二综合处理机的型号均为18S2.301.441，所述测距仪的型号为LDME-4-SF1；所述第一甚高频电台的型号为TKR123M-II和第二甚高频电台的型号为VHF-2108，所述第一VOR/LOC/GS接收机和第二VOR/LOC/GS接收机的型号均为DR-935C，所述无线电罗盘的型号为WL-5E，所述S模式空管应答机的型号为YDK-2C，所述发动机参数采集器的型号为CFC-10，所述机身状态采集器的型号为SCC-14A，所述音频控制板的型号为YKH300，所述指点信标机集成在音频控制板中；所述气压高度表的型号为BG-22，所述空速表的型号为BK-50，所述全压受感器的型号为GKY-35。
进一步的，所述耳机话筒组件包括耳机插孔和话筒插孔。
进一步的，所述无线电导航控制系统其还包括GPS接收机，所述GPS接收机的输出端分别接入第一综合处理机和第二综合处理机的相应端口。
进一步的，所述GPS接收机集成在第一综合处理机和第二综合处理机中。
进一步的，所述磁传感器包括磁罗盘和地平表。
进一步的，所述机身状态采集器所采集的状态信息包括照明系统、襟翼控制系统、失速告警系统以及起落架系统的状态信息。
进一步的，所述导航子系统还包括地图导航系统，所述地图导航系统包括数字地图和航路规划。
进一步的，本发明还增加有飞机备份仪表，其中包括一路备份的空速表、高度表和地平表。
进一步的，所述飞行环境检测系统还包括大气温度传感器，所述大气温度传感器的输出接入大气数据计算机。
进一步的，所述指示/记录子系统还包括航空时钟。
进一步的，还设计一种新型自制负线桩，以满足综合航电系统的分类接地要求。
如图1所示，本实施例中的通信子统主要由两部甚高频电台、配套的天线、音频控制器、耳机/话筒组成，其主要功能是实现飞机内部、飞机与飞机之间、飞机与地面台站之间的信息交换和通信联络。
导航子系统是飞机的重要系统，它引导飞机沿预定的航线，安全、按时、准确地从一点飞到另一点。导航子系统的功能主要由主飞行显示器PFD、多功能显示器MFD、系统处理机、音频控制器和外围设备来共同完成，其中PFD、MFD、系统处理机为指示记录系统设备，音频控制器为通信系统设备，另外导航系统配置空速表、气压高度表、磁罗盘和地平表作为应急备份仪表。
指示/记录子系统包括综合处理机、主飞行显示器、多功能显示器、机身状态采集器和发动机参数采集器。
为提高飞机综合航电系统安全裕度，本实施例采用了多通路设计。飞机飞行所必须的发动机参数、机身状态参数、大气数据参数和飞机姿态参数采用4通路设计，无线电罗盘、应答机和音频控制器数据采用2通路设计，电台和伏尔/仪表着陆导航设备采用双备份设计，飞行显示器采用互为备份设计，以上设计提高了飞机综合航电系统的安全裕度。
本实施例进行了通电和试飞，取得了良好的效果。同时，采用本发明的飞机多次完成长距离转场，并完成了各种验证试飞，设备工作正常，可靠性高。
上述详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明的等效实施或变更，均应包含于本案的专利保护范围中。
Claims (9)
1.一种用于轻小型飞机的综合航电系统，其特征在于：其包括导航子系统、通信子系统和指示/记录子系统；
所述通信子系统包括音频控制板、甚高频电台和耳机话筒组件；所述甚高频电台包括第一甚高频电台和第二甚高频电台；所述第一甚高频电台和第二甚高频电台上分别连接有第一VHF天线和第二VHF天线；
所述指示/记录子系统包括主飞行显示器、多功能显示器、综合处理机、发动机参数采集器和机身状态采集器；所述综合处理机包括第一综合处理机和第二综合处理机；所述发动机参数采集器的输入端连接发动机传感器的输出端，且所述发动机参数采集器的输出信号分两路，其一路分别输入至第一综合处理机和第二综合处理机，另一路分别输入至主飞行显示器和多功能显示器；所述机身状态采集器的输出信号分两路，其一路分别输入至第一综合处理机和第二综合处理机，另一路分别输入至主飞行显示器和多功能显示器；
所述导航子系统包括飞行环境监测系统、姿态与方向控制系统和无线电导航控制系统；所述飞行环境监测系统包括大气数据计算机和飞机全静压系统；所述姿态与方向控制系统包括捷联航姿系统和磁传感器；所述无线电导航控制系统包括VOR/LOC/GS接收机、指点信标机、无线电罗盘、S模式空管应答机和测距仪；所述VOR/LOC/GS接收机包括第一VOR/LOC/GS接收机和第二VOR/LOC/GS接收机，所述第一VOR/LOC/GS接收机和第二VOR/LOC/GS接收机分别通过第一功分器和第二功分器连接VOR/LOC天线和GS天线，所述第一VOR/LOC/GS接收机和第二VOR/LOC/GS接收机的信号输出端分别接入第一综合处理机和第二综合处理机；所述无线电罗盘上接有ADF天线，且所述无线电罗盘的信号输出端分别接入第一综合处理机和第二综合处理机；所述S模式空管应答机上接有ATC天线，且所述S模式空管应答机的信号输出端分别接入第一综合处理机和第二综合处理机；所述测距仪上设有DME天线，且所述测距仪的处理信号端口分别与第一综合处理机和第二综合处理机的相应端口互相连接；所述指点信标机与音频控制板上的端口对应连接，且所述指点信标机上接有指点信标机天线；
所述主飞行显示器和多功能显示器的数据相互连通；所述飞机全静压系统采集的数据接入大气数据计算机；所述大气数据计算机的显示信号端口分别与主飞行显示器和多功能显示器的相应端口互相连接，所述大气数据计算机的处理信号端口分别与第一综合处理机和第二综合处理机的相应端口互相连接；
所述磁传感器的输出信号接入捷联航姿系统，所述捷联航姿系统的输出信号分成两路，其中一路分别输入至主飞行显示器和多功能显示器，另一路分别输入至第一综合处理机和第二综合处理机。
2.根据权利要求1所述的一种用于轻小型飞机的综合航电系统，其特征在于：所述飞机全静压系统包括气压高度表、空速表、全压受感器以及设置在机身上用于测量气流静压的机身静态孔；所述气压高度表、空速表和全压受感器的输出端接入大气数据计算机的相应输入端。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于轻小型飞机的综合航电系统，其特征在于：所述主飞行显示器的型号为XXC-23-A，所述多功能显示器的型号为XXC-23-A，所述大气数据计算机的型号为D/XSC-6E，所述捷联航姿系统的型号为HJG-10E，所述第一综合处理机和第二综合处理机的型号为18S2.301.441，所述测距仪的型号为LDME-4-SF1；所述第一甚高频电台的型号为TKR123M-II，第二甚高频电台的型号为VHF-2108，所述第一VOR/LOC/GS接收机和第二VOR/LOC/GS接收机的型号为DR-935C，所述无线电罗盘的型号为WL-5E，所述S模式空管应答机的型号为YDK-2C，所述发动机参数采集器的型号为CFC-10，所述机身状态采集器的型号为SCC-14A，所述音频控制板的型号为YKH300，所述指点信标机集成在音频控制板中。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于轻小型飞机的综合航电系统，其特征在于：所述主飞行显示器的型号为XXC-23-A，所述多功能显示器的型号为XXC-23-A，所述大气数据计算机的型号为D/XSC-6E，所述捷联航姿系统的型号为HJG-10E，所述第一综合处理机和第二综合处理机的型号为18S2.301.441，所述测距仪的型号为LDME-4-SF1；所述第一甚高频电台的型号为TKR123M-II，第二甚高频电台的型号为VHF-2108，所述第一VOR/LOC/GS接收机和第二VOR/LOC/GS接收机的型号为DR-935C，所述无线电罗盘的型号为WL-5E，所述S模式空管应答机的型号为YDK-2C，所述发动机参数采集器的型号为CFC-10，所述机身状态采集器的型号为SCC-14A，所述音频控制板的型号为YKH300，所述指点信标机集成在音频控制板中；所述气压高度表的型号为BG-22，所述空速表的型号为BK-50，所述全压受感器的型号为GKY-35。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于轻小型飞机的综合航电系统，其特征在于：所述耳机话筒组件包括耳机插孔和话筒插孔。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于轻小型飞机的综合航电系统，其特征在于： 所述无线电导航控制系统其还包括GPS接收机，所述GPS接收机的输出端分别接入第一综合处理机和第二综合处理机的相应端口。
7.根据权利要求6所述的一种用于轻小型飞机的综合航电系统，其特征在于：所述GPS接收机集成在第一综合处理机和第二综合处理机中。
8.根据权利要求1或2所述的一种用于轻小型飞机的综合航电系统，其特征在于：所述磁传感器包括分别接入捷联航姿系统的磁罗盘和地平表。
9.根据权利要求1或2所述的一种用于轻小型飞机的综合航电系统，其特征在于：所述机身状态采集器所采集的状态信息包括照明系统、襟翼控制系统、失速告警系统以及起落架系统的状态信息。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170531 |