CN108021140B - 一种小型通用飞机的航电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小型通用飞机的航电系统，涉及通用飞机的航空电子、电气系统技术领域；其中包括第一综合显示设备、第二综合显示设备、发动机仪表综合显示器、三合一备份仪表、音频板、第一全球导航通讯系统、第二全球导航通讯系统、无线电罗盘ADF接收机、ADS‑B空管应答机、气象雷达设备、雷达高度表、紧急定位发射机、高频单边带通讯系统；其继承原机型总体、结构方案，对航空电子系统进行了优化设计，航电系统实现了显示、控制、导航、通信、监视、数据采集、检测、告警、维护九类功能，同时性能要求满足了TSO相关技术标准。

Description

一种小型通用飞机的航电系统
技术领域
本发明涉及通用飞机的航空电子、电气系统技术领域，尤其涉及一种小型通用飞机的航电系统。
背景技术
小型通用飞机曾经是空军海军部队运输、跳伞、训练用机的主力机群，同时，也是我国通用领域保有量最大、作业范围最广、作业量最大的机群。现已形成了小型通用旅游客机、多用途机、军用跳伞机、豪华公务机系列机型，可广泛用于农林作业、运输、游览、跳伞、救护、航测、航拍、航勘、航援等各种领域。
目前小型通用飞机安装的仪表系统都是相互独立的，主要包括飞行仪表、导航仪表、燃油仪表、发动机仪表等，其均由相应的传感器、测量器与相应表头组成。
原安装分立式的多种航空仪表有以下特点：
第一，各分系统或设备拥有自己的控制显示装置，造成仪表板拥挤和人为差错增加。
第二，驾驶员在任何特定的时间只需要其中特定的信息，仪表及其指示的利用率很低。
第三，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系统安全性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种小型通用飞机的航电系统，其继承原机型总体、结构方案，对航空电子系统进行了优化设计，航电系统实现了显示、控制、导航、通信、监视、数据采集、检测、告警、维护九类功能，同时性能要求满足了TSO相关技术标准。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括通信子系统、导航子系统和显示记录子系统，其特征在于：所述通信子系统包括音频板、第一全球导航通讯系统、第二全球导航通讯系统和高频单边带通讯系统，所述导航子系统包括无线电罗盘ADF接收机、ADS-B空管应答机、气象雷达设备和雷达高度表，所述显示记录子系统包括第一综合显示设备、第二综合显示设备和发动机仪表综合显示器；
所述第一综合显示设备分别与第二综合显示设备、第一全球导航通讯系统、ADS-B空管应答机、无线电罗盘ADF接收机和雷达高度表自动配置；
所述第二综合显示设备分别与第一综合显示设备、第一全球导航通讯系统、ADS-B空管应答机、无线电罗盘ADF接收机和雷达高度表自动配置，所述第二综合显示设备连接第二全球导航通讯系统；
所述音频板分别与发动机仪表综合显示器、第一全球导航通讯系统、无线电罗盘ADF接收机、第二全球导航通讯系统、ADS-B空管应答机、高频单边带通讯系统、耳机、麦克风和扬声器连接；
所述第一全球导航通讯系统与第一综合显示设备和第二综合显示设备自动配置，并分别连接音频板、ADS-B空管应答机和气象雷达设备；
所述无线电罗盘ADF接收机与第一综合显示设备和第二综合显示设备自动配置，并连接音频板；
所述第二全球导航通讯系统连接第二综合显示设备，所述第二全球导航通讯系统连接音频板；
所述ADS-B空管应答机分别与第一综合显示设备和第二综合显示设备自动配置，并分别连接音频板、第一全球导航通讯系统和雷达高度表；
所述气象雷达设备与第一全球导航通讯系统连接；
所述雷达高度表分别与第一综合显示设备和第二综合显示设备自动配置，并连接ADS-B空管应答机；
所述高频单边带通讯系统与音频板连接。
进一步的技术方案在于：所述第一综合显示设备通过高速串行数据总线分别与第二综合显示设备、第一全球导航通讯系统、ADS-B空管应答机、无线电罗盘ADF接收机和雷达高度表自动配置；所述第二综合显示设备通过高速串行数据总线分别与第一综合显示设备、第一全球导航通讯系统、ADS-B空管应答机、无线电罗盘ADF接收机和雷达高度表自动配置，所述第二综合显示设备还通过高速RS-232端口连接第二全球导航通讯系统。
进一步的技术方案在于：所述发动机仪表综合显示器包括探头、传感器和电缆，所述传感器和探头将产生的模拟信号通过电缆传送到EDC即发动机数据转换器，EDC以数字格式将来自探头和传感器的模拟信号转换成数字信号，该数字信号通过RS422电缆传输至发动机仪表综合显示器显示；所述发动机仪表综合显示器接收GPS数据并将燃料数据传输到GPS，发动机仪表综合显示器与语音警告控制面板和外部发动机告警灯控制线接口连接并控制外部红色主警告灯和黄色告警灯。
进一步的技术方案在于：所述显示记录子系统还包括三合一备份仪表，所述三合一备份仪表通过第一气动快速断开连接件与全压管连接，三合一备份仪表通过第二气动快速断开连接件与静压管连接。
进一步的技术方案在于：所述第一全球导航通讯系统通过高速串行数据总线与第一综合显示设备和第二综合显示设备自动配置。
进一步的技术方案在于：所述无线电罗盘ADF接收机通过高速串行数据总线与第一综合显示设备和第二综合显示设备自动配置。
进一步的技术方案在于：所述第二全球导航通讯系统通过高速RS-232端口连接第二综合显示设备，所述第二全球导航通讯系统通过电缆连接音频板。
进一步的技术方案在于：所述ADS-B空管应答机通过高速串行数据总线分别与第一综合显示设备和第二综合显示设备自动配置。
进一步的技术方案在于：所述通信子系统还包括紧急定位发射机，其主机和远程开关分别由内部独立电源供电，与其它设备没有交联。
进一步的技术方案在于：所述雷达高度表通过高速串行数据总线分别与第一综合显示设备和第二综合显示设备自动配置。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
第一，第一综合显示设备集成了原左仪表板的空速表、地平表、升降速度表、高度表、陀螺磁罗盘指示器、无线电罗盘指示器，第二综合显示设备集成了原右仪表板的空速表、地平表、高度表、大气温度表。
发动机仪表综合显示器用于测量压力、温度、燃料流量、电压、电流、燃油数量以及许多发动机和飞机其它系统功能，代替原发动机参数、燃油参数等十几个圆表头，并提供24个报警器，EDC将传送到飞机仪表板的电线总数减少100多条。
三合一备份仪表是一个自含航姿提供飞机姿态、高度、飞行速度的仪器，可以接收和发送ARINC 429数据通信，可用于监视或备份姿态、高度、空速信息。
由于采用上述技术方案，减少了仪表数量及占用空间，飞行员可以根据需要进行取舍，有效改善人机工效，减少空、地勤人员的工作量，发挥更好的使用效能；其显示的信息量大，自动化程度高，能够显示大部分飞行信息。
其第一、二综合显示设备的PFD显示出航姿、空速、升降速度、高度和航向信息，MFD提供飞机当前位置的动态地图、图表数据、数字地图辅助导航界面、飞机飞行航线等；实现了综合显示技术，取代传统的圆仪表盘，集成了飞行仪表和导航仪表功能于一体，与常规的机械仪表相比，以一种直观的方式将复杂的数据显示在彩色液晶屏幕上，便于飞行员直接得到飞行信息，大大缩短反应时间，提高可行性，有利于飞行安全。
第二，三合一备份仪表内含可充电独立电源锂离子电池，在飞机断电的紧急状态下，仍然继续在飞行模式下利用内部电池正常工作，可为三合一备份仪表提供多达两个小时电力。
第三，本方案体现了经济性、适用性和安全性，功能先进，性能优良，故障率低，便于维护，各子系统按照功能要求进行设备配置，部分重要设备采用了余度设计，满足了小型通用飞机技术要求和适航规章。
音频板是机组人员和乘客之间的音频信号和信标系统收集、处理和分发的音频控制器，音频板是一款高保真数字音频产品，使用先进的过滤技术清理音频，为麦克风输入提供VOX控制，在输出上具有高质量数字-模拟转换器和耳机放大器电路，减少噪音和失真，音频板提供了一个扬声器输出，可以用作座舱扬声器或PA系统，为乘客提供收听；
第一全球导航通讯系统包括触摸屏，是基于GPS系统的卫星增强系统SBAS，第一全球导航通讯系统和第二全球导航通讯系统都具有VOR、LOC或GS导航功能，可以实现两套导航和甚高频备份功能；
无线电罗盘ADF接收机具有自动定向和计时功能，可预先调谐在两个频率，测量电台的相对方位角，记录飞行时间和航程时间；
ADS-B空管应答机给其它飞机和地面站自动发送飞机的位置、速度、航向信息，空中交通管制地面监视系统回答相应的飞机信息，提高了飞机的位置观察能力和飞行安全；
紧急定位发射机提供更好、更快的定位精度，新一代406MHz无GPS定位的ELT信息，确定飞机位置平均处理时间为1 -2小时，搜索半径小于2英里；
气象雷达设备水平扫描使飞行员快速识别天气情况和确定是否在飞机的飞行航线，垂直扫描使飞行员分析风暴顶端、梯度和不同海拔高度积累的风暴活动性；
雷达高度表精确地提供了地面以上760米高度，它具有两个天线，低功耗的“门控”调频，数字发射机，高级数字信号处理DSP接收机，自动自检和故障记录功能，USB全速应用接口，功能齐全；
高频单边带通讯系统提供了强大的200W长途通信，具有数据通信标准的兼容性，重量轻，自身具有防震功能，不需要防震支架，节省安装空间，具有先进的高频静噪功能，系统使用更加舒适、方便。
附图说明
图1是本发明的结构原理框图。
其中：1第一综合显示设备、2第二综合显示设备、3发动机仪表综合显示器、4三合一备份仪表、5音频板、6第一全球导航通讯系统、7无线电罗盘ADF接收机、8第二全球导航通讯系统、9ADS-B空管应答机、10紧急定位发射机、11气象雷达设备、12雷达高度表、13高频单边带通讯系统。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明公开了一种小型通用飞机的航电系统，其包括通信子系统、导航子系统和显示记录子系统，所述通信子系统包括音频板5、第一全球导航通讯系统6、第二全球导航通讯系统8、紧急定位发射机10和高频单边带通讯系统13，所述导航子系统包括无线电罗盘ADF接收机7、ADS-B空管应答机9、气象雷达设备11和雷达高度表12，所述显示记录子系统包括第一综合显示设备1、第二综合显示设备2、发动机仪表综合显示器3和三合一备份仪表4；
所述第一综合显示设备1通过HSDB 即高速串行数据总线分别与第二综合显示设备2、第一全球导航通讯系统6、ADS-B空管应答机9、无线电罗盘ADF接收机7和雷达高度表12自动配置；
所述第二综合显示设备2通过HSDB 即高速串行数据总线分别与第一综合显示设备1、第一全球导航通讯系统6、ADS-B空管应答机9、无线电罗盘ADF接收机7和雷达高度表12自动配置，所述第二综合显示设备2还通过高速RS-232端口连接第二全球导航通讯系统8；
所述发动机仪表综合显示器3包括探头、传感器和电缆，所述传感器和探头将产生的模拟信号通过电缆传送到EDC即发动机数据转换器，EDC以数字格式将来自探头和传感器的模拟信号转换成数字信号，该数字信号通过RS422电缆传输至发动机仪表综合显示器3显示；所述发动机仪表综合显示器3接收GPS数据并将燃料数据传输到GPS，发动机仪表综合显示器3与语音警告控制面板和外部发动机告警灯控制线接口连接并控制外部红色主警告灯和黄色告警灯；
三合一备份仪表4通过第一气动快速断开连接件与全压管连接，三合一备份仪表4通过第二气动快速断开连接件与静压管连接；
所述音频板5分别与发动机仪表综合显示器3、第一全球导航通讯系统6、无线电罗盘ADF接收机7、第二全球导航通讯系统8、ADS-B空管应答机9、高频单边带通讯系统13、耳机、麦克风和扬声器连接；
所述第一全球导航通讯系统6通过HSDB即高速串行数据总线与第一综合显示设备1和第二综合显示设备2自动配置，并分别连接音频板5、ADS-B空管应答机9和气象雷达设备11；
所述无线电罗盘ADF接收机7通过HSDB即高速串行数据总线与第一综合显示设备1和第二综合显示设备2自动配置，并连接音频板5；
所述第二全球导航通讯系统8通过高速RS-232端口连接第二综合显示设备2，所述第二全球导航通讯系统8通过电缆连接音频板5；
所述ADS-B空管应答机9通过HSDB即高速串行数据总线分别与第一综合显示设备1和第二综合显示设备2自动配置，并分别连接音频板5、第一全球导航通讯系统6和雷达高度表12；
所述紧急定位发射机10的主机和远程开关分别由内部独立电源供电，与其它设备没有交联；
所述气象雷达设备11与第一全球导航通讯系统6连接；
所述雷达高度表12通过HSDB即高速串行数据总线分别与第一综合显示设备1和第二综合显示设备2自动配置，并连接ADS-B空管应答机9；
所述高频单边带通讯系统13与音频板5连接。
第一，第一综合显示设备集成了原左仪表板的空速表、地平表、升降速度表、高度表、陀螺磁罗盘指示器、无线电罗盘指示器，第二综合显示设备集成了原右仪表板的空速表、地平表、高度表、大气温度表。
发动机仪表综合显示器用于测量压力、温度、燃料流量、电压、电流、燃油数量以及许多其他发动机和飞机系统功能，代替原发动机参数、燃油参数等十几个圆表头，并提供24个报警器，EDC将传送到飞机仪表板的电线总数减少100多条。
三合一备份仪表是一个自含航姿提供飞机姿态、高度、飞行速度的仪器，可以接收和发送ARINC 429数据通信，可用于监视或备份姿态、高度、空速信息。
由于采用上述技术方案，减少了仪表数量及占用空间，飞行员可以根据需要进行取舍，有效改善人机工效，减少空、地勤人员的工作量，发挥更好的使用效能；其显示的信息量大，自动化程度高，能够显示大部分飞行信息。
其第一、二综合显示设备的PFD显示出航姿、空速、升降速度、高度和航向信息，MFD提供飞机当前位置的动态地图、图表数据、数字地图辅助导航界面、飞机飞行航线等；实现了综合显示技术，取代传统的圆仪表盘，集成了飞行仪表和导航仪表功能于一体，与常规的机械仪表相比，以一种直观的方式将复杂的数据显示在彩色液晶屏幕上，便于飞行员直接得到飞行信息，大大缩短反应时间，提高可行性，有利于飞行安全。
第二，三合一备份仪表内含可充电独立电源锂离子电池，在飞机断电的紧急状态下，仍然继续在飞行模式下利用内部电池正常工作，可为三合一备份仪表提供多达两个小时电力。
第三，本方案体现了经济性、适用性和安全性，功能先进，性能优良，故障率低，便于维护，各子系统按照功能要求进行设备配置，部分重要设备采用了余度设计，满足了小型通用飞机技术要求和适航规章。
音频板是机组人员和乘客之间的音频信号和信标系统收集、处理和分发的音频控制器，音频板是一款高保真数字音频产品，使用先进的过滤技术清理音频，为麦克风输入提供VOX控制，在输出上具有高质量数字-模拟转换器和耳机放大器电路，减少噪音和失真，音频板提供了一个扬声器输出，可以用作座舱扬声器或PA系统，为乘客提供收听；
第一全球导航通讯系统包括触摸屏，是基于GPS系统的卫星增强系统SBAS，第一全球导航通讯系统和第二全球导航通讯系统都具有VOR、LOC或GS导航功能，可以实现两套导航和甚高频备份功能；
无线电罗盘ADF接收机具有自动定向和计时功能，可预先调谐在两个频率，测量电台的相对方位角，记录飞行时间和航程时间；
ADS-B空管应答机给其它飞机和地面站自动发送飞机的位置、速度、航向信息，空中交通管制地面监视系统回答相应的飞机信息，提高了飞机的位置观察能力和飞行安全；
紧急定位发射机提供更好、更快的定位精度，新一代406MHz无GPS定位的ELT信息，确定飞机位置平均处理时间为1 -2小时，搜索半径小于2英里；
气象雷达设备水平扫描使飞行员快速识别天气情况和确定是否在飞机的飞行航线，垂直扫描使飞行员分析风暴顶端、梯度和不同海拔高度积累的风暴活动性；
雷达高度表精确地提供了地面以上760米高度，它具有两个天线，低功耗的“门控”调频，数字发射机，高级数字信号处理DSP接收机，自动自检和故障记录功能，USB全速应用接口，功能齐全；
高频单边带通讯系统提供了强大的200W长途通信，具有数据通信标准的兼容性，重量轻，自身具有防震功能，不需要防震支架，节省安装空间，具有先进的高频静噪功能，系统使用更加舒适、方便。
综上所述，本方案体现了经济性、适用性和安全性，功能先进，性能优良，故障率低，便于维护，各子系统按照功能要求进行设备配置，部分重要设备采用了余度设计，满足了小型通用飞机技术要求和适航规章。
第一综合显示设备1的设备型号是G600TXi；
第二综合显示设备2的设备型号是G600TXi；
发动机仪表综合显示器3的设备型号是MVP-50T；
三合一备份仪表4的设备型号是MD302；
音频板5的设备型号是GMA350；
第一全球导航通讯系统6的设备型号是GTN750；
无线电罗盘ADF接收机7的设备型号是KR87；
第二全球导航通讯系统8的设备型号是GNC255B；
ADS-B空管应答机9的设备型号是GTX345R；
紧急定位发射机10的设备型号是E-04；
气象雷达设备11的设备型号是GWX70R；
雷达高度表12的设备型号是GRA55；
高频单边带通讯系统13的设备型号是KHF1050。

Claims (7)

1.一种小型通用飞机的航电系统，包括通信子系统、导航子系统和显示记录子系统，其特征在于：所述通信子系统包括音频板（5）、第一全球导航通讯系统（6）、第二全球导航通讯系统（8）和高频单边带通讯系统（13），所述导航子系统包括无线电罗盘ADF接收机（7）、ADS-B空管应答机（9）、气象雷达设备（11）和雷达高度表（12），所述显示记录子系统包括第一综合显示设备（1）、第二综合显示设备（2）和发动机仪表综合显示器（3）；所述第一综合显示设备（1）分别与第二综合显示设备（2）、第一全球导航通讯系统（6）、ADS-B空管应答机（9）、无线电罗盘ADF接收机（7）和雷达高度表（12）自动配置；所述第二综合显示设备（2）分别与第一综合显示设备（1）、第一全球导航通讯系统（6）、ADS-B空管应答机（9）、无线电罗盘ADF接收机（7）和雷达高度表（12）自动配置，所述第二综合显示设备（2）连接第二全球导航通讯系统（8）；所述音频板（5）分别与发动机仪表综合显示器（3）、第一全球导航通讯系统（6）、无线电罗盘ADF接收机（7）、第二全球导航通讯系统（8）、ADS-B空管应答机（9）、高频单边带通讯系统（13）、耳机、麦克风和扬声器连接；所述第一全球导航通讯系统（6）与第一综合显示设备（1）和第二综合显示设备（2）自动配置，并分别连接音频板（5）、ADS-B空管应答机（9）和气象雷达设备（11）；所述无线电罗盘ADF接收机（7）与第一综合显示设备（1）和第二综合显示设备（2）自动配置，并连接音频板（5）；所述第二全球导航通讯系统（8）连接第二综合显示设备（2），所述第二全球导航通讯系统（8）连接音频板（5）；所述ADS-B空管应答机（9）分别与第一综合显示设备（1）和第二综合显示设备（2）自动配置，并分别连接音频板（5）、第一全球导航通讯系统（6）和雷达高度表（12）；所述气象雷达设备（11）与第一全球导航通讯系统（6）连接；所述雷达高度表（12）分别与第一综合显示设备（1）和第二综合显示设备（2）自动配置，并连接ADS-B空管应答机（9）；所述高频单边带通讯系统（13）与音频板（5）连接；所述第一综合显示设备（1）通过高速串行数据总线分别与第二综合显示设备（2）、第一全球导航通讯系统（6）、ADS-B空管应答机（9）、无线电罗盘ADF接收机（7）和雷达高度表（12）自动配置；所述第二综合显示设备（2）通过高速串行数据总线分别与第一综合显示设备（1）、第一全球导航通讯系统（6）、ADS-B空管应答机（9）、无线电罗盘ADF接收机（7）和雷达高度表（12）自动配置，所述第二综合显示设备（2）还通过高速RS-232端口连接第二全球导航通讯系统（8）；所述发动机仪表综合显示器（3）包括探头、传感器和电缆，所述传感器和探头将产生的模拟信号通过电缆传送到EDC即发动机数据转换器，EDC以数字格式将来自探头和传感器的模拟信号转换成数字信号，该数字信号通过RS422电缆传输至发动机仪表综合显示器（3）显示；所述发动机仪表综合显示器（3）接收GPS数据并将燃料数据传输到GPS，发动机仪表综合显示器（3）与语音警告控制面板和外部发动机告警灯控制线接口连接并控制外部红色主警告灯和黄色告警灯；所述显示记录子系统还包括三合一备份仪表（4），所述三合一备份仪表（4）通过第一气动快速断开连接件与全压管连接，三合一备份仪表（4）通过第二气动快速断开连接件与静压管连接。
2.根据权利要求1所述的一种小型通用飞机的航电系统，其特征在于：所述第一全球导航通讯系统（6）通过高速串行数据总线与第一综合显示设备（1）和第二综合显示设备（2）自动配置。
3.根据权利要求2所述的一种小型通用飞机的航电系统，其特征在于：所述无线电罗盘ADF接收机（7）通过高速串行数据总线与第一综合显示设备（1）和第二综合显示设备（2）自动配置。
4.根据权利要求3所述的一种小型通用飞机的航电系统，其特征在于：所述第二全球导航通讯系统（8）通过高速RS-232端口连接第二综合显示设备（2），所述第二全球导航通讯系统（8）通过电缆连接音频板（5）。
5.根据权利要求4所述的一种小型通用飞机的航电系统，其特征在于：所述ADS-B空管应答机（9）通过高速串行数据总线分别与第一综合显示设备（1）和第二综合显示设备（2）自动配置。
6.根据权利要求5所述的一种小型通用飞机的航电系统，其特征在于：所述通信子系统还包括紧急定位发射机（10），其主机和远程开关分别由内部独立电源供电，与其它设备没有交联。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种小型通用飞机的航电系统，其特征在于：所述雷达高度表（12）通过高速串行数据总线分别与第一综合显示设备（1）和第二综合显示设备（2）自动配置。
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