CN116002060A - 一种通用飞机国产综合航电系统架构 - Google Patents

Abstract

本发明属于航电系统技术领域，尤其涉及一种通用飞机国产综合航电系统架构。包括：1套综合显示处理系统；1套备用飞行显示器；2套大气数据系统；2套航姿基准系统；1套多模导航设备；1套组合接收设备；2套超短波电台；1套短波电台；1套音频管理系统；1套无线电高度表；1套GPS+北斗定位系统；1套气象雷达；1套空中防撞系统；1套飞行数据记录器；1套舱音记录器；满足国产通用飞机未来特种应用的需求以及军用用户的需求。

Description

一种通用飞机国产综合航电系统架构

技术领域

本发明属于航电系统技术领域，尤其涉及一种通用飞机国产综合航电系统架构。

背景技术

一直以来，国产通用飞机只能选择进口航电系统产品。为了不受国外技术的约束，规避使用国外产品可能发生的采购风险和技术风险，满足国产通用飞机未来特种应用的需求以及军用用户的需求，形成一种通用飞机国产综合航电系统架构。

发明内容

本发明解决的技术问题：为了不受国外技术的约束，规避使用国外产品可能发生的采购风险和技术风险，满足国产通用飞机未来特种应用的需求以及军用用户的需求，本发明提出一种通用飞机国产综合航电系统架构。

本发明的技术方案：

一种通用飞机国产综合航电系统架构，所述架构包括：1套综合显示处理系统；1套备用飞行显示器；2套大气数据系统；2套航姿基准系统；1套多模导航设备；1套组合接收设备；2套超短波电台；1套短波电台；1套音频管理系统；1套无线电高度表；1套GPS+北斗定位系统；1套气象雷达；1套空中防撞系统；1套飞行数据记录器；1套舱音记录器；

所述综合显示处理系统驻留机组告警系统、飞行管理系统、数字地图、地形感知与告警系统和机载维护系统应用；

所述多模导航设备含甚高频全向信标VOR、仪表着陆系统ILS、指点信标MK、自动定向仪ADF、测距机DME、微波着陆MLS；

所述组合接收设备含甚高频全向信标VOR、仪表着陆系统ILS、指点信标MK；

所述音频管理系统含2台音频控制板；

所述空中防撞系统含2套S模式应答机。

进一步的，所述综合显示处理系统实现对短波电台、超短波电台、气象雷达、多模导航设备、组合接收设备、GPS+北斗定位系统、空中防撞及S模式应答机系统的集中显示和控制，并以驻留应用的方式集成了机组告警系统、飞行管理系统、数字地图、地形感知与告警系统和机载维护系统的功能。

进一步的，所述综合显示处理系统包括4台多功能显示器、2台主飞行控制板、1台多功能控制板、1台光标控制设备、2台网络交换机、1台双通道数据采集器和1台数据加载与视频记录设备。

进一步的，所述综合显示处理系统内部通信网络为AFDX网络，综合显示处理系统的数据采集单元，在一台设备中实现双通道非相似设计，完成对各机载系统的参数双通道采集和处理，并为各机载机电系统的传感器提供不同供电要求的激励电源，在综合显示处理系统中集成音频告警功能。

进一步的，所述备用飞行显示器内部集成了姿态传感器、大气数据传感器，外接全静压管路，可独立显示姿态、指示空速、气压高度、升降速度信息；在应急状态下，飞行员可通过它得到最基本的飞行参数，从而安全返航；

所述大气数据系统通过大气数据计算机内部的压力传感器组合感受来自飞机全静压系统的全压、静压压力，同时交联温度传感器，经过解算，以数字量形式提供空速、气压高度、升降速度、大气温度的大气参数数据；

所述航姿基准系统通过计算机内部惯性器件以及交联的磁传感器感受飞机姿态和航向的变化，经过解算，以数字量形式提供姿态、航向、机体角速率、机体线加速度的数据。

进一步的，所述多模导航设备在复杂气象条件下为机组提供引导信息，以保证飞机安全运行，其机载设备由航向下滑接收机、指点信标组成；所述多模导航设备集成了VOR、ILS、ADF、信标、微波着陆、测距机六个系统的功能；

所述多模导航设备与地面台配合提供横向引导的航向信标、提供垂直引导的下滑信标和提供距离引导的指点信标，为飞机达到II类仪表着陆能力提供相应的导航数据；提供飞机偏离航道和下滑道的信息，使飞行员或自动驾驶仪及时修正飞机姿态，同精密测距机配合，引导飞机进近、着陆，为飞机达到III类着陆能力提供相应的导航数据；提供飞机相对于伏尔台的导航方位，用于导航及进场着陆引导，提供各种复杂气象条件下的安全飞行和着陆保障；提供飞机与地面伏尔台之间的斜线距离及到台时间信息；提供飞机中心线相对选定的地面台之间的相对方位，并向飞机的音频管理系统提供一个识别地面台的音频信号。

进一步的，所述组合接收设备在复杂气象条件下为机组提供引导信息，以保证飞机安全运行，与地面台配合提供横向引导的航向信标、提供垂直引导的下滑信标和提供距离引导的指点信标；提供飞机相对于伏尔台的导航方位，用于导航及进场着陆引导；

所述超短波电台用于视线距离内的通信；

所述短波电台用于中、远距离通信，以及用于近距离的超低空、超视距飞行通信；

所述音频管理系统用于飞机与地面台及其他飞机之间的通信，还用于机组人员之间的通话；

所述无线电高度表测量飞机距离地面、水面的相对高度，并把高度信息提供给综合显示处理系统，以供飞行人员直接观察飞机的飞行高度；

所述GPS+北斗定位系统有GPS定位功能和北斗定位功能，提供飞机的位置信息；

所述气象雷达具有气象探测功能、气象告警功能和地形测绘功能；

所述空中防撞及S模式应答机系统对空域内装有S或A/C模式应答机的飞机进行监视，跟踪接近飞机，并进行潜在威胁评估，确定本机合适的垂直机动飞行建议；对地面空管二次雷达的询问进行应答；

所述飞行数据记录器在飞机飞行过程中实时记录飞机的飞行参数以及各个系统的工作状态，这些信息可回放，用于飞行事故分析、飞机维护和飞行品质考核；

所述舱音记录器在飞机飞行过程中实时记录飞机的音频信息，这些信息可回放，用于飞行事故分析。

进一步的，所述航姿基准系统输出的机体侧向加速度，用于飞机的电子侧滑指示，侧滑值与机体侧向加速度之间的对应关系以及显示的滤波处理，进行飞行验证；

所述飞行数据记录器通过ARINC717总线接收综合显示处理系统的采集数据，将AFDX总线接口转为ARINC717总线接口；

所述备用飞行显示器为电子综合备用飞行显示器。

本发明提出的一种通用飞机国产综合航电系统架构，综合化程度高：采用分布式综合化系统，实现数据采集、显示控制、飞行管理、机组告警、数字地图、地形感知与告警和机载维护等系统的综合化设计，具有较高的综合化程度，大大降低系统重量和成本。系统灵活可组：采用大量配置技术和工具，实现功能接口配置、网络配置、驻留应用配置等功能，提高系统的开放性和可扩展性。信息一体化和操作智能化：通信、导航、监视等信息高度综合以增强飞行员信息获取能力；操作方式更加智能、简洁，提高飞行员操作品质和效率。充分考虑军、民用需求，满足特种任务需求。自主可控：综合航电系统的所有子系统设备均由国内供应商提供，可实现自主可控。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种通用飞机国产综合航电系统架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明。

如图1所示，通本发明提出的一种通用飞机国产综合航电系统架构包含以下系统：

1套综合显示处理系统(驻留机组告警系统、飞行管理系统、数字地图、地形感知与告警系统和机载维护系统应用)；

1套备用飞行显示器；

2套大气数据系统；

2套航姿基准系统；

1套多模导航设备(含VOR/ILS/MK/ADF/DME/MLS)；

1套组合接收设备(含VOR/ILS/MK)

2套超短波电台；

1套短波电台；

1套音频管理系统(含2台音频控制板)；

1套无线电高度表；

1套GPS+北斗定位系统；

1套气象雷达；

1套空中防撞系统(含2套S模式应答机)；

1套飞行数据记录器；

1套舱音记录器。

综合显示处理系统主要实现数据采集、飞行参数显示、导航信息显示、辅助导航信息显示、发动机参数显示、无线电参数显示与控制、机载系统参数显示、数字地图管理和显示、机组告警系统、航电系统控制与设置、电子飞行包、机载维护系统、飞行管理、地形感知与告警等功能。包括4台多功能显示器、2台主飞行控制板、1台多功能控制板、1台光标控制设备、2台网络交换机、1台双通道数据采集器和1台数据加载与视频记录设备。

备用飞行显示器是保证飞行安全的重要仪表。其内部集成了姿态传感器、大气数据传感器，外接全静压管路，可独立显示姿态、指示空速、气压高度、升降速度等信息。在应急状态下，飞行员可通过它得到最基本的飞行参数，从而安全返航。

大气数据系统通过大气数据计算机内部的压力传感器组合感受来自飞机全静压系统的全压、静压压力，同时交联温度传感器，经过解算，以数字量形式提供空速、气压高度、升降速度、大气温度等大气参数数据。

航姿基准系统通过计算机内部惯性器件(如陀螺、加速度计等)以及交联的磁传感器感受飞机姿态和航向的变化，经过解算，以数字量形式提供姿态、航向、机体角速率、机体线加速度等数据。

多模导航设备在复杂气象条件下为机组提供引导信息，以保证飞机安全运行，其机载设备由航向下滑接收机、指点信标等组成。与地面台配合提供横向引导的航向信标、提供垂直引导的下滑信标和提供距离引导的指点信标，为飞机达到II类仪表着陆能力提供相应的导航数据；提供飞机偏离航道和下滑道的信息，使飞行员或自动驾驶仪及时修正飞机姿态，同精密测距机配合，精准地引导飞机进近、着陆，为飞机达到III类着陆能力提供相应的导航数据；提供飞机相对于伏尔台的导航方位，用于导航及进场着陆引导，提供各种复杂气象条件下的安全飞行和着陆保障；提供飞机与地面伏尔台之间的斜线距离及到台时间信息；提供飞机中心线相对选定的地面台之间的相对方位，并向飞机的音频管理系统提供一个识别地面台的音频信号。

组合接收设备在复杂气象条件下为机组提供引导信息，以保证飞机安全运行，与地面台配合提供横向引导的航向信标、提供垂直引导的下滑信标和提供距离引导的指点信标；提供飞机相对于伏尔台的导航方位，用于导航及进场着陆引导。

超短波电台用于视线距离内的通信。

短波电台主要用于中、远距离通信，也可适用于近距离的超低空、超视距飞行通信。

音频管理系统用于飞机与地面台及其他飞机之间的通信，还用于机组人员之间的通话。

无线电高度表精确测量飞机距离地面、水面的相对高度，并把高度信息提供给综合显示处理系统，以供飞行人员直接观察飞机的飞行高度。

GPS+北斗定位系统有GPS定位功能和北斗定位功能，提供飞机的位置信息。

气象雷达具有气象探测功能(探测载机前方扇形区域内的气象状况，以绿、黄、红三色来显示雨区位置和雨强度，以便飞行员及时操纵飞机避开雷雨区，沿安全路径飞行)、气象告警功能(雷达工作在气象告警状态时，如果所选量程范围内有红色强目标，发送目标告警标识，提醒飞行员前面有危险目标)和地形测绘功能(探测载机前下方扇形区域内的地形状况，用作辅助导航)。

空中防撞及S模式应答机系统对空域内装有S或A/C模式应答机的飞机进行监视，跟踪接近飞机，并进行潜在威胁评估，确定本机合适的垂直机动飞行建议；对地面空管二次雷达的询问进行应答。

飞行数据记录器在飞机飞行过程中实时记录飞机的飞行参数以及各个重要系统的工作状态等信息。这些信息可回放，用于飞行事故分析、飞机维护和飞行品质考核等。

舱音记录器在飞机飞行过程中实时记录飞机的音频信息。这些信息可回放，用于飞行事故分析等。

关键技术攻关情况如下：

综合显示处理系统实现了对短波电台、超短波电台、气象雷达、多模导航设备、组合接收设备、GPS+北斗定位系统、空中防撞及S模式应答机系统的集中显示和控制，并以驻留应用的方式集成了机组告警系统、飞行管理系统、数字地图、地形感知与告警系统和机载维护系统的功能，验证了国产综合显示处理系统的高度综合化和高度集成化技术，为以后相关技术的应用奠定了基础。综合显示处理系统内部通信网络为AFDX网络，是现代机载核心处理系统的主流通信网络，为以后AFDX网络通信的应用进行了技术储备。综合显示处理系统的数据采集单元，在一台设备中实现双通道非相似设计，除完成对各机载系统的参数进行双通道采集和处理外，还可为各机载机电系统的传感器提供不同供电要求的激励电源，该设计构型为首次应用，积累了相关的设计经验。音频告警功能集成在综合显示处理系统中，突破了音频告警语音的录制、处理和优先级排序等关键技术。

多模导航设备集成了VOR、ILS、ADF、信标、微波着陆、测距机六个系统的功能，集成度高，而且要实现集中显示和控制，技术难度较大，经过该项目的研制，突破了该项关键技术。

航姿基准系统输出的机体侧向加速度，用于飞机的电子侧滑指示，侧滑值与机体侧向加速度之间的对应关系以及显示的滤波处理，进行了充分的飞行验证。

飞行数据记录器通过ARINC717总线接收综合显示处理系统的采集数据，突破了将AFDX(ARINC664)总线接口转为ARINC717总线接口的技术。

备用飞行显示器为电子综合备用飞行显示器，区别于一直以来使用的分立式备用仪表，突破了电子综合备用飞行显示器的设计技术。

本发明提出的一种通用飞机国产综合航电系统架构，综合化程度高：采用分布式综合化系统，实现数据采集、显示控制、飞行管理、机组告警、数字地图、地形感知与告警和机载维护等系统的综合化设计，具有较高的综合化程度，大大降低系统重量和成本。系统灵活可组：采用大量配置技术和工具，实现功能接口配置、网络配置、驻留应用配置等功能，提高系统的开放性和可扩展性。信息一体化和操作智能化：通信、导航、监视等信息高度综合以增强飞行员信息获取能力；操作方式更加智能、简洁，提高飞行员操作品质和效率。充分考虑军、民用需求，满足特种任务需求。自主可控：综合航电系统的所有子系统设备均由国内供应商提供，可实现自主可控。

Claims (8)

1.一种通用飞机国产综合航电系统架构，其特征在于，所述架构包括：1套综合显示处理系统；1套备用飞行显示器；2套大气数据系统；2套航姿基准系统；1套多模导航设备；1套组合接收设备；2套超短波电台；1套短波电台；1套音频管理系统；1套无线电高度表；1套GPS+北斗定位系统；1套气象雷达；1套空中防撞系统；1套飞行数据记录器；1套舱音记录器；

所述综合显示处理系统驻留机组告警系统、飞行管理系统、数字地图、地形感知与告警系统和机载维护系统应用；

所述多模导航设备含甚高频全向信标VOR、仪表着陆系统ILS、指点信标MK、自动定向仪ADF、测距机DME、微波着陆MLS；

所述组合接收设备含甚高频全向信标VOR、仪表着陆系统ILS、指点信标MK；

所述音频管理系统含2台音频控制板；

所述空中防撞系统含2套S模式应答机。

2.根据权利要求1所述的一种通用飞机国产综合航电系统架构，其特征在于，所述综合显示处理系统实现对短波电台、超短波电台、气象雷达、多模导航设备、组合接收设备、GPS+北斗定位系统、空中防撞及S模式应答机系统的集中显示和控制，并以驻留应用的方式集成了机组告警系统、飞行管理系统、数字地图、地形感知与告警系统和机载维护系统的功能。

3.根据权利要求2所述的一种通用飞机国产综合航电系统架构，其特征在于，所述综合显示处理系统包括4台多功能显示器、2台主飞行控制板、1台多功能控制板、1台光标控制设备、2台网络交换机、1台双通道数据采集器和1台数据加载与视频记录设备。

4.根据权利要求3所述的一种通用飞机国产综合航电系统架构，其特征在于，所述综合显示处理系统内部通信网络为AFDX网络，综合显示处理系统的数据采集单元，在一台设备中实现双通道非相似设计，完成对各机载系统的参数双通道采集和处理，并为各机载机电系统的传感器提供不同供电要求的激励电源，在综合显示处理系统中集成音频告警功能。

5.根据权利要求1所述的一种通用飞机国产综合航电系统架构，其特征在于，所述备用飞行显示器内部集成了姿态传感器、大气数据传感器，外接全静压管路，可独立显示姿态、指示空速、气压高度、升降速度信息；在应急状态下，飞行员可通过它得到最基本的飞行参数，从而安全返航；

所述大气数据系统通过大气数据计算机内部的压力传感器组合感受来自飞机全静压系统的全压、静压压力，同时交联温度传感器，经过解算，以数字量形式提供空速、气压高度、升降速度、大气温度的大气参数数据；

所述航姿基准系统通过计算机内部惯性器件以及交联的磁传感器感受飞机姿态和航向的变化，经过解算，以数字量形式提供姿态、航向、机体角速率、机体线加速度的数据。

6.根据权利要求1所述的一种通用飞机国产综合航电系统架构，其特征在于，所述多模导航设备在复杂气象条件下为机组提供引导信息，以保证飞机安全运行，其机载设备由航向下滑接收机、指点信标组成；所述多模导航设备集成了VOR、ILS、ADF、信标、微波着陆、测距机六个系统的功能；

所述多模导航设备与地面台配合提供横向引导的航向信标、提供垂直引导的下滑信标和提供距离引导的指点信标，为飞机达到II类仪表着陆能力提供相应的导航数据；提供飞机偏离航道和下滑道的信息，使飞行员或自动驾驶仪及时修正飞机姿态，同精密测距机配合，引导飞机进近、着陆，为飞机达到III类着陆能力提供相应的导航数据；提供飞机相对于伏尔台的导航方位，用于导航及进场着陆引导，提供各种复杂气象条件下的安全飞行和着陆保障；提供飞机与地面伏尔台之间的斜线距离及到台时间信息；提供飞机中心线相对选定的地面台之间的相对方位，并向飞机的音频管理系统提供一个识别地面台的音频信号。

7.根据权利要求1所述的一种通用飞机国产综合航电系统架构，其特征在于，所述组合接收设备在复杂气象条件下为机组提供引导信息，以保证飞机安全运行，与地面台配合提供横向引导的航向信标、提供垂直引导的下滑信标和提供距离引导的指点信标；提供飞机相对于伏尔台的导航方位，用于导航及进场着陆引导；

所述超短波电台用于视线距离内的通信；

所述短波电台用于中、远距离通信，以及用于近距离的超低空、超视距飞行通信；

所述音频管理系统用于飞机与地面台及其他飞机之间的通信，还用于机组人员之间的通话；

所述无线电高度表测量飞机距离地面、水面的相对高度，并把高度信息提供给综合显示处理系统，以供飞行人员直接观察飞机的飞行高度；

所述GPS+北斗定位系统有GPS定位功能和北斗定位功能，提供飞机的位置信息；

所述气象雷达具有气象探测功能、气象告警功能和地形测绘功能；

所述空中防撞及S模式应答机系统对空域内装有S或A/C模式应答机的飞机进行监视，跟踪接近飞机，并进行潜在威胁评估，确定本机合适的垂直机动飞行建议；对地面空管二次雷达的询问进行应答；

所述飞行数据记录器在飞机飞行过程中实时记录飞机的飞行参数以及各个系统的工作状态，这些信息可回放，用于飞行事故分析、飞机维护和飞行品质考核；

所述舱音记录器在飞机飞行过程中实时记录飞机的音频信息，这些信息可回放，用于飞行事故分析。

8.根据权利要求1所述的一种通用飞机国产综合航电系统架构，其特征在于，所述航姿基准系统输出的机体侧向加速度，用于飞机的电子侧滑指示，侧滑值与机体侧向加速度之间的对应关系以及显示的滤波处理，进行飞行验证；

所述飞行数据记录器通过ARINC717总线接收综合显示处理系统的采集数据，将AFDX总线接口转为ARINC717总线接口；

所述备用飞行显示器为电子综合备用飞行显示器。

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