飞机综合应急仪表系统设计

飞机综合应急仪表系统设计
摘要：文章主要是分析了飞机综合应急仪表系统的设计需求和组成，在此基
础上讲解了综合应急仪表，最后探讨了主要机型的系统方案，望可以为有关人员
提供到一定的参考和帮助。

关键字：综合应急仪表；姿态；空速；高度；磁罗盘；备份
1、前言
当前我国经济水平的不断发展，同时也推动了航空事业的发展进程。

综合应
急仪表系统作为一项易于识别、占用用减少以及信息现实丰富的系统，其已被广
泛应用在我国的大中型民航飞机和公务机中。

为此文章对飞机综合应急仪表系统
展开了研究和探讨。

2、系统设计需求
空速，海拔高度和其他参数是飞机最基本的飞行参数。

当飞机的主仪器显示（特别是按照仪器飞行规则的飞机飞行）失败并处于紧急情况下，如果是飞机仍
然可以用一套备用仪器显示器提供飞行员，包括轴承，姿态，空速，高度和其他
参数信息，飞行员可以依赖这套的基本飞行参数可以尽快的落地。

应急备用仪表
系统相对独立于飞机上的其他系统和设备，并使用自动仪表获取信息说明。

它能
提供一套对飞行安全至关重要的信息显示系统，包括航向、姿态、空速、高度等
参数，并且在飞机上的主仪表系统发生任何单一故障或组合故障后，人员行动不
需要增加机组人员，因此，为可以使飞行员在紧急情况下尽快安全着陆，确保飞
行安全，我国《民用航空条例》明确规定了要求应急备用仪表系统。

3、系统基本组成
传统的应急备用仪表系统包括磁罗经，水准仪，空速和高度计，皮托管（或
总压力传感器和静压力传感器）以及相应的总静压力管道。

整个系统简单，成熟，经济。

当前它仍广泛用于轻型和小型飞机，例如海鸥300，Eagle 500，SR22等，
包括胶囊，陀螺仪和其他运动部件。

但是，它还存在可靠性低，故障多，仪表盘占用空间大等问题，无法满足设计要求。

它重量轻，可靠性高，是现代飞机的玻璃机舱，因此，在微电子技术、微传感器技术和显示技术飞速发展的推动下，欧美航空强国相继研制出了数字化综合应急系统、空速和高度表，它采用液晶显示技术，集成了“地平线”三大仪表的功能，使传统的应急备用仪表系统演变为一个综合应急响应系统，以满足玻璃化座舱应急仪表系统的设计要求。

一体化应急仪表结构紧凑，表盘面积与液位计相当。

无波纹管、陀螺仪等运动部件，可靠性高，阻力好。

振动好，能有效的适应了一定倾角的安装；重量轻于地平线，空速指示器和高度计的总重量，因此，全面的应急仪器迅速取代了地平线，空速指示器和高度计，并已被广泛的用于大中型飞机（例如大中型）。

诸如A380和B787等大中型民航飞机的公务机。

湾流G650和Challenger 650，集成应急工具也已开始广泛用于新开发的高端小型飞机和直升机。

4、综合应急仪表
集成的应急仪器具有内置空气数据测量模块和姿态测量模块。

它使用微处理器来计算和处理数据，并通过LCD显示信息。

主要功能是提供姿态（滚角，俯仰角），空速（指示空速或校正空速，最大空速提示），气压高度显示，并提供现场压力绑定，姿态校准，亮度调节，日夜切换，按照需要自检和故障诊断功能。

集成的应急仪器还可以显示真空速度，度量高度，SideLip指示和其他信息。

与此同时，它还拥有丰富的总线和离散接口，可以交叉与外部数据记录器，控制箱和其他设备连接。

一些制造商的集成应急仪器可以与外部捷联式磁传感器或飞行中惯性导航系统，航向姿态系统，GPS定位系统，VOR/ADF/ILS导航系统等交叉连接，以显示接收到的航向信息和位置，地面速度，导航信息（例如VOR / ADF 导航，ILS着陆指令等），并通过内置的配置数据模块存储各种配置选项，它可以获得良好的配置设置能力，并允许用户更改显示内容通过软件配置设置。

相同类型的仪器适用于不同型号。

集成的应急仪器主要包括空中数据测量模块，姿态测量模块，信号处理模块，基板和导光板。

在大气数据测量模块中，采用硅压阻式传感器代替空速表的开口波纹管和高度表的真空波纹管。

管道采集的总压和静压信号转换成数字信号输出到数据处理模块。

硅压阻式传感器具有总静压测量精度优于0.03%FS，长期稳定性优于0.02%FS/年，耐压可达数百兆帕，过电压保护
能力强，体积小，精度高，抗振动性能好等优点。

姿态测量模块采用高精度的微
机电姿态传感器代替机械式垂直陀螺仪。

它可以测量飞机的俯仰角、横滚角和加
速度，并输出到数据处理模块。

姿态模块包括MEMS陀螺仪和加速度计。

陀螺仪
和加速度计的精度分别可以达到1/H和100ug。

其有着体积小，重量轻，精度高
等的相关特点。

无活动部件，且其的可靠性较高。

数据处理模块包括信号处理模
块和图形处理模块。

信号处理模块负责仪器内部模块和外部交叉链接设备之间的
通信。

空中数据测量模块，姿态测量模块和外部交联设备通过数字信号处理器传
输各种数字信号和离散的数字信号。

处理数字信号，并将处理后的数据传输到图
形处理模块或外部交叉链接设备，图形处理的模块主要是通过图形芯片对接收到
的数据进行了相关的计算和处理，然后生成绘图指令，把绘图指令转换成RGBW
四色信号和显示控制信号，并发送到LCD进行显示，及时响应各种控制信号态度。

态度LCD模块用于显示RGBW四色信号和显示控制信号的图形处理模块多功能液
晶显示器（AMLCD）取代了传统仪器的指针式和机电式显示方式，具有稳定性好、可靠性高的特点可靠性、性能, 并具有类似于飞行显示器的图形显示，增加了显
示的数据量，直观丰富，易于识别，具有良好的视觉体验。

一些综合应急设备的
液晶显示模块还包含一个环境光传感器，可以按照飞机驾驶舱的环境光自动调节
显示器的亮度飞机电源模块由DC/DC模块、电压变换器、前端调节器模块、滤波器、，大容量钽电容器、TVs管等所组成在一起的。

滤波器过滤、稳定和转换外
部输入28vdc电源，以提供所需的电源仪器装置的每个模块提供所需的24V，
±15V、5V、3.3V和其他直流电源。

5、主要机型的系统方案
综合应急仪器的系统已被广泛的应用在我国的大中型民航飞机和商务飞机，
高端小型飞机和直升机也已开始推广。

早期的A320，B737和B777采用传统的备
用仪表系统，后来的改进型采用集成的应急仪表系统。

国产的忻州60采用了传
统的备用仪表系统，而忻州600，ARJ21-700和C919采用了集成的应急仪表系统。

为可以吸引客户，大中型公务机一般使用集成式应急仪器系统。

集成应急仪器系
统的主流设计是配置电磁罗盘，集成应急仪器，总压力传感器和一对静压力传感器，以提供航向，GPS数据和ILS着陆的备用显示信息。

但是，A380和A350XWB
飞机配备了两个集成的应急仪器，分别备份飞行数据和导航数据。

此外，XLS，
环球6000，Y8F600和其他的公务机主要是多采取到了一些更为激进的综合应急
措施。

在系统输入设计方案中，不再配置独立的磁罗经，并采用其他技术手段来
实现磁航向的后备显示，湾流G650和其他型号还都是使用到了大屏幕集成的应
急仪器。

在传感器配置的方面，集成的应急仪器系统仅配备全静压测量传感器，
但不能配备总温度传感器，攻击传感器和侧滑角传感器，因为攻击传感器的总温度，角度和侧滑角综合应急仪器系统中不需要传感器，尽管通过总温度传感器测
量的总温度可以提高空速和高度信息的准确性，但飞机必须依赖于集成的应急仪
器系统飞行并不重要;民用航空不需要攻击角度和侧滑角。

为可以确保飞行安全，综合应急仪器系统不需要提供攻击角度和侧滑角度的备份显示，综合应急仪表不
是最有效的指示姿态、空速、高度和航向的仪表。

因此，它不需要安装在驾驶员
视线前方的垂直面附近或仪表板的中心，但应该安装得尽可能远。

有效的姿态指
示器位于仪表附近，这样驾驶员可以通过改变正常的姿态和方向来清楚地看到仪表，并且视线尽可能小。

综合应急仪表显示的信息应以中间姿态、左空速、右高
度和低空为基础。

6、结束语
由上可知，由于综合应急仪表系统中存在着许多的优点，为此已被广泛的应
用在我国的大中型飞机和公务机中。

有关人员在设计综合应急仪表系统中应当考
虑到容易影响到其的因素，为其的发展奠定良好的基础。

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