Глава 18. Пути совершенствования средств сои
18.1. Новые технологии, разработки, перспективы развития сои
Эффективность применения систем экранной индикации и успехи в развитии элементной базы привели к дальнейшему усовершенствованию ее структуры в части уменьшения количества блоков, входящих в ее состав и улучшения технических характеристик СОИ. На всех вновь разрабатываемых и модернизируемых самолетах зарубежные фирмы устанавливают системы экранной индикации. Разработку таких систем ведут американские фирмы Rockwell Collins, Universal Avionics Systems Corp., AlliedSignal Aerospace, Honeywell, Bendix/King ATAD и др., европейские - Thompson CSF и Sfena (Франция), Ferranti (Англия), VDO (ФРГ) и др. Так, например, на самолетах Falcon-900, Starship, CBA-123, BAE-1000, Learjet-55 установлена СЭИ «Proline II» фирмы Collins, на самолетах MD-11, B-747-400 система электронной индикации EFIS и EICAS фирмы Honeywell, а на самолетах A-310, A-320 нашла применение система индикации фирмы Thompson CSF. На самолете В-777 и отечественном самолете БЕ-200 (в рамках программы АРИА-200 (Американо-Российская интегрированная авионика)) впервые установлены СОИ с ЖКИ с размером экрана 5´7 дюймов. Такие индикаторы имеют встроенные вычислители, ранее существовавшие в виде отдельных блоков.
Отличия в перечисленных системах электронной индикации заключается в числе используемых дисплеев и в размерах их экранов. Для легких административных и региональных самолетов, где используется вертикальное расположение пилотажного и навигационного индикаторов, а система индикации - смешанная, т.е. экранная и электромеханическая, размер экрана составляет 5´5 дюймов (127´127) мм или модуль А.
Рассмотрим особенности такой СОИ на примере авиационной электроники «21 века» - Collins Pro Line 21, разработанной корпорацией Rockwell Collins для легкого реактивного самолета «Premier I» фирмы Raytheon. Командно-пилотажный дисплей (EADI - Electronic Air Director Indicator), входящий в состав этой системы, обеспечивает отображение основных полетных данных (положение самолета в воздухе, курс, скорость и высота полета, вертикальная скорость) и необходимых навигационных данных.
Рис. 18.1. Схема расположения индикаторов в СОИ Collins Pro Line 21
Пилотажно-навигационный дисплей (EHSI - Electronic Horizontal Situation Indicator) выдает информацию о курсе и полетные управляющие сообщения (положение поверхностей управления), также вторичные параметры работы двигателя. Информация о курсе отображается с использованием компасной розы или 125-градусной курсовой дуги, выдается также величина ошибки по курсу. В нижней части EHSI может быть выбрана индикация сообщений TCAS. Сообщения аварийной и предупредительной сигнализации (TCAS) поступают в реверсивном режиме, помогая пилоту сохранять осведомленность.
Многофункциональный дисплей (MFD) обеспечивает отображение главной и дополнительной информации о состоянии двигателей и навигационных данных, включая карты маршрута, карты текущего местоположения и курс. Сообщения метеорологической РЛС (WRS - Weather Radar System) могут быть показаны на втором MFD. Дополнительная система поддержки отображает текущее техническое состояние бортового оборудования, ретроспективу отказов и диагностические данные. Для обеспечения возможности последующего просмотра составляется сохраняемая запись.
В число функций MFD входит контроль всех систем связи, включая радионавигационную систему, TCAS и дальномерную аппаратуру (DME). Выводятся данные о предварительных установках, радиочастотах и кодах маяков. Дисплейный блок системы управления полетом (FMS) обеспечивает ее взаимодействие с экипажем: ввод плана полета, выбор карты местности и задание ограничений на перемещение в вертикальной плоскости.
Как выглядит описанная система (с горизонтальным размещением EADI и EHSI) в кабине реального самолета показано на рис. 18.2.
Рис. 18.2. Размещение панели экранных индикаторов в кабине аэробуса А-340
Увеличенный размер экрана дисплеев позволяет помещать в одном кадре больший объем информации, в результате чего не требуется частая смена форматов изображения. Кроме того, такой экран обеспечивает высокую контрастность и яркость изображения в поле обзора, превышающем 60 градусов. Вся информация, поступающая на дисплеи, взаимозаменяемая, что повышает целостность системы индикации, ее гибкость и надежность.
Для тяжелых и некоторых типов средних самолетов, таких как B-747-400, MD-11, A-320, Fokker-1000, в СОИ используются в индикаторы модуля «Д» с размером 203´203 мм (рабочая область 165´165 мм). Отдельные индикаторы объединены в Единую Приборную Панель Интегрированных Дисплеев (FPID), которая обеспечивает оптимизацию отображения комплекса специализированных данных за счет воспроизведения графики с высоким разрешением для детальной символики, а также за счет поддержки видеоизображений. Интеграция FPID с системами управления полета позволяет выполнять следующие функции: идентификация расстояния и местоположения, в том числе, расположения вспомогательных баз и аэропортов; указание желательного маршрута, плана полета и возникающих отклонений; индикация курсового угла, направления ветра; задание режима карты и управляемой ошибки курса.
Рис. 18.3. Конфигурация приборной панели, отвечающей концепции FPID
Стандартная конфигурация FPID включает: дисплеи EADI и EHSI, которые отображают основные летные и навигационные данные; многофункциональный дисплей (MFD), отображающий выбираемые карты перемещения, радар погоды, карты погоды, расширенные данные о близости земли (EGPWS) и TCAS, данные о состоянии двигателя и так далее; реверсивную тестовую панель, которая обеспечивает обратный контроль, тестирование системы ориентации и радиовысотомера, а также множество других проверочных процедур; устройства системы управления полетом - контроллер дисплея курса, обеспечивающий выбор курса, источника информации, формата отображения и диапазона отображаемых величин; курсовую панель; совмещенный контроллер курса и дисплея, позволяющий осуществлять независимый выбор визуального отображения каждым членом экипажа. Унификация панели дает возможность совмещать и объединять несколько функций в одном дисплее, уменьшая число приборов на панели и создавая более удобную среду кабины экипажа. На рис. 18.4 представлен вариант FPID с горизонтальным расположением всех дисплеев.
Рис. 18.4. Вариант панели FPID с горизонтальным расположением шести дисплеев
Использование последних достижения в технологии активных матриц LCD обеспечивает следующие характеристики панели:
• угол горизонтального обзора ±60°;
• высокая разборчивость изображения с более чем 10,000:1 регулируемым диапазоном;
• коррекция угла горизонтального обзора с помощью электроники;
• горизонтальный (ландшафт) или вертикальный (портрет) режимы;
• аналоговый и цифровой интерфейсы;
• вывод сообщений TCAS, EGPWS и радиолокационных данных;
• реверсивный режим и сохранение копий изображения.
Надежность FPID характеризуется следующими показателями: в настоящее время в работе находится более чем 1,800 дисплеев, зарегистрировано более 1,000,000 часов налета, время непрерывной записи превысило 8,200 часов. Стандартные размеры дисплеев позволяют использовать их как в новых самолетах, так и при модернизации устаревших электромеханических дисплеев.
Стремление американских авиационных специалистов получить вертикальную и горизонтальную обстановку на одном экране привело к появлению концепции универсального «общего интерфейса дисплея» (Common Display Interface) или CDI-методики, суть которой состоит в полном отказе от предметной ориентации отдельных индикаторов на какую бы то ни было конкретную подсистему бортового оборудования. Аппаратную основу CDI-методики составляют два стандартных блока - модуль дисплея и блок управления, обладающие максимальной суммарной унификацией частей и предназначенные для замены всей гаммы применяемых в настоящее время дисплеев и других устройств отображения информации. Универсальные функциональные возможности этих устройств поддерживаются специальным программным обеспечением. Объединенный объект дисплей/управление рассматривается как единственное средство управления всеми приборными комплексами и как единственное устройство отображения всех возникающих в результате данных.
Проиллюстрируем данную концепцию примером 5-ти индикаторной СОИ с размером экранов 5´7 дюймов (127´238 мм), представленную на рис. 18.5.
В качестве универсальных дисплеев в СОИ такого типа используются блоки DU-870 на японских жидкокристаллических панелях, разработанные фирмами Honeywell и Bendix/King. Система использует информацию, упакованную в кадры отображаемые на экранных индикаторах в соответствующих бортовых вычислителях.
Таким образом еще одним различием в существующих СОИ является наличие или отсутствие вычислителей в системе индикации. Заметно, что в последних образцах СОИ на базе ЖКИ такие вычислители отсутствуют, а их функции распределены между вычислителями в составе индикаторов и интегральными бортовыми вычислителями. Наконец, существует различие в расположении символов на экранах индикаторов, в частности, при отображении параметров силовых установок. В американских системах экранной индикации предпочтение отдано круглым шкалам, традиционным для предшествующих систем индикации.
Рис. 18.5. Принцип расположения дисплеев в 5-ти индикаторной СОИ, соответствующей CDI-методике
В европейских системах изображаются преимущественно шкальные индикаторы с вертикальными столбиками и индексами. Кроме того, в американских системах есть попытка наиболее полно изобразить навигационную информацию на пилотажном индикаторе параллельно с ее отображение на собственном индикаторе.
На аналогичных принципах базируются отечественные комплексные системы электронной индикации и сигнализации (КСЭИС), объединяющие функции систем СЭИ и КИСС. Такая комплексная система КСЭИС-85МВЛ вошла в состав оборудования ЦПНК-114 для самолета ИЛ-114. На многоцветных электронных экранах, установленных на приборной доске кабины пилотов наглядно отображаются навигационные и пилотажные параметры, состояние двигателей и самолетных систем, и осуществляется сигнализация отказов бортового оборудования самолета.
Комплекс ЦПНК-114 обеспечивает удобное автоматизированное планирование полета, автоматическое решение навигационных задач и управление навигацией, автоматическое управление полетом на всех режимах от взлета до посадки, управление навигационными и пилотажными системами с помощью многофункциональных пультов, автоматический контроль работоспособности комплекса на земле и в полете.
Рис. 18.6. СОИ КСЭИС-85МВЛ в кабине самолета ИЛ-114
В состав комплекса входят следующие системы, отображающие информацию экипажу.
Вычислительная система самолетовождения ВСС-85МВЛ-1, в которой реализованы функции системы сбора и локализации отказов (ССЛО-85).
Вычислительная система управления полетом и тягой ВСУПТ-85МВЛ.
Система предупреждения о приближении земли СППЗ-85.
Система воздушных сигналов СВС-85.
Бесплатформенная система курса и вертикали СБКВ-85.
Радиотехническая система ближней навигации и посадки РСБН А-331-05.
Радиотехническая система спутниковой навигации СНС-85-01.
Доплеровский измеритель скорости и угла сноса ДИСС-МВЛ (П-11).
Самолетный ответчик СО-72М.
Автоматический радиокомпас АРК-25.
Радиовысотомер РВ-85.
Метеонавигационная радиолокационная станция МНРЛС-85-114.
Система посадки ILS-85.
Радионавигационная система по маякам VOR, в которой совмещены функции маркерного радиоприемника VOR-85.
Прецизионный радиодальномер ДМЕ/р-85.
Датчик аэродинамических углов ДАУ-85-1.
Радиомагнитный индикатор РМИ-3.
Указатель приборной скорости УС-2.
Барометрический высотомер ВБМ-1ПБ.
Авиагоризонт резервный АГБ-96Р.
Вариометр ВР-30ПБ.
Магнитный компас КИ-13БС-1.
В этом составе комплекс обеспечивает выполнение следующих функций:
1. Расширенный автоматизированный предполетный контроль работоспособности комплекса, выявление неисправного конструктивно-сменного блока и линии связи с глубиной контроля 0,95.
2. Формирование интегрального сигнала исправности и готовности комплекса к полету.
3. Автоматизированный ввод программы полета: 30 маршрутов автоматически и 10 маршрутов вручную.
4. Хранение в энергонезависимой памяти ЦВМ ВСС-85МВЛ-1 40 маршрутов.
5. Автоматическая начальная выставка курса по курсу ВПП.
6. Автоматическое самолетовождение в горизонтальной плоскости по запрограммированному маршруту, в том числе и по кратчайшему расстоянию.
7. Автоматическое самолетовождение в вертикальной плоскости при полете по запрограммированному маршруту и в зоне аэродрома, и при оперативных изменениях экипажем профиля полета.
8. Автономная навигация (по данным ДИСС-МВЛ, СБКВ-85, СВС-85).
9. Навигация по радиомаякам РСБН, VOR/ДМЕ.
10. Спутниковая навигация по системе «ГЛОНАСС».
11. Формирование и индикация географических и частно-ортодромических координат и поправок к координатам и курсу.
12. Формирование и индикация времени прибытия и расстояния полета до любого выбранного пункта маршрута или аэродрома в соответствии с программой полета.
13. Формирование и индикация времени прибытия в контрольную точку маршрута и сигнала о достижении критического остатка топлива.
14. Оперативное изменение траектории и программы полета в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
15. Автоматическая стабилизация: курса, крена, тангажа, барометрической высоты, приборной скорости.
16. Стабилизация и управление приборной скоростью через канал тяги по сигналам ВСС-85МВЛ-1 и ВСУПТ-85МВЛ на маршруте и при заходе на посадку;
17. Стабилизация и управление вертикальной скоростью при наборе высоты и снижении через руль высоты и канал тяги;
18. Выход на заданную высоту (заданный эшелон) и стабилизация заданной высоты (заданного эшелона);
19. Предупреждение экипажа:
о возможности выхода за допустимые параметры движения по заданной траектории по высоте, боковому уклонению и по времени прибытия в любую запрограммированную точку;
о приближении к эксплуатационным ограничениям по углу атаки, приборной скорости, крену, вертикальной перегрузке;
о достижении минимальной безопасной высоты на всех этапах полета;
об опасной скорости сближения с земной поверхностью;
о полете вблизи земли с невыпущенными шасси или с закрылками не в посадочной конфигурации;
о превышении допустимой вертикальной скорости снижения.
20. Обнаружение опасных явлений погоды (зон активной грозовой деятельности, градовых образований, мощной кучевой облачности).
21. Обход в ручном режиме управления очагов опасных явлений природы с последующим автоматическим выходом на запрограммированный маршрут по кратчайшему расстоянию.
22. Автоматическое предпосадочное маневрирование в зоне аэродрома с кренами до 30° в соответствии с установленными схемами захода на посадку.
23. Автоматический и директорный заход на посадку по I категории ИКАО по радиомаякам СП/ILS и ПРМГ.
24. Автоматический заход на посадку по II категории ИКАО по маякам СП/ILS.
25. Автоматический уход на 2-ой круг.
26. Автоматический выбор программных радиомаяков и управление РТС навигации и посадки согласно плану полета.
27. Централизованное ручное управление (с ПУИ-95) РТС навигации и посадки.
28. Обмен информацией с отечественными и зарубежными автоматизированными системами УВД по каналу вторичной радиолокации с дискретно-адресным запросом.
29. Автоматическая сигнализация экипажу и регистрация в полете отказов систем.
30. Отображение экипажу на электронных цветных индикаторах, пультах управления и резервных приборах пилотажно-навигационной информации и команд для контроля за параметрами движения.
Рассмотрим более подробно функциональный состав КСЭИС. КСЭИС разрабатывалась как универсальная система для различного типа самолетов, для чего имеет возможность включать переменный состав индикаторов - 5 или 6, соответствует рекомендациям ARINC-725 и выполнена на базе электронно-лучевых приборов (ЭЛП) «Конфета-4», модуль Д с рабочим полем 167х167 мм.
В систему входят следующие устройства:
многофункциональные индикаторы (МФИ) - 5 или 6 шт.;
пульт управления и индикации (ПУИ) - 2 шт.;
блок вычисления и формирования (БВФ) - 3 шт.
Система представляет экипажу на многофункциональных индикаторах выводимую информацию в следующем порядке:
на КПИ - пилотажную информацию по резервированным системам канала левого и правого летчиков раздельно;
на КИНО - навигационную информацию, включая метеонавигационную обстановку с возможностью переключения на КИНО пилотажной информации, основной информации от двигателей и самолетных систем, полной информации от двигателей и самолетных систем по вызову и сигнальной информации; пилотажно-навигационные данные на КИНО представляются от резервированных систем аналогично представлению пилотажной информации;
Рис. 18.7. Функциональный состав КСЭИС
на МФИ-1 постоянную информацию о состоянии двигателей и некоторых самолетных систем, предупреждающую и аварийную сигнальную информацию, а также при переключении постоянной информации на КИНО полную информацию по вызову с ПУИ о состоянии двигателей, самолетных систем и всех формируемых экипажу сигналов и рекомендаций (сигнальная информация выдается в виде текстов соответствующего цвета, полная информация выдается также на МФИ-2 при его наличии);
на громкоговорители и в наушники экипажу через Систему внутренней связи и коммутации (СВСК) звуковые сигналы различной тональности, например, «ГАИ», «кавалерийская атака», «гонг», «колокол», «зуммер», «звонок» и др.
Система обеспечивает обработку и представление экипажу сигналов системы предупреждения критических режимов (СПКР). С помощью ПУИ система обеспечивает выставку высоты принятия решения (ВПР), давления дня (Рз) на аэродроме взлета и посадки, давления на уровне океана (Ро), диапазона дальности работы МНРЛС.
КСЭИС имеет следующие технические характеристики:
количество принимаемых кодовых линий связи (КЛС) по ГОСТ 18977-79 и РТМ1495 с доп. 3 - 45;
количество выходных КЛС - 5;
количество принимаемых разовых сигналов - 90;
- количество форматов отображаемой информации - 35;
количество отображаемых текстов сигналов -350;
количество отображаемых текстов сообщений - 1000;
количество тональных звуковых сигналов - 7;
потребляемая мощность по 115 В 400 Гц , ВА - 1400;
среднее время наработки на отказ, часов - 5000;
масса комплекта, кг - 150.
В приведенном варианте система КСЭИС имеет связь с МНРЛС в соответствии с ARINC-708 и включает в свой состав систему СПКР, за счет реализации вычислителями БВФ функций и соответствующего ПМО вычислителя СПКР. В одном из вариантов системы содержится 2 входных канала связей по ГОСТ 26 765.52-87 для самолетов, в которых такие каналы предусмотрены, например, для АН-70Т.