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聚焦民用飞机航电发展趋势
发布时间:2014/08/18 人气:384 来源:http://www.cannews.com.cn/2014/0828/103867.shtml 作者:管理员
 

中国航空报:在2014民用飞机航电论坛上,与会专家针对未来民机航电需求及产品发展、航空电子系统安全性技术、驾驶舱显控技术方面等方面的话题进行了讨论,指出了未来民用飞机航电的发展趋势。作为承办单位之一的中航工业上电所根据与会专家发言,整理出部分精彩观点,以飨读者。

霍尼韦尔技术解决实验室的航空工程先进技术总监Garry Lee从运营方的角度分析指出,随着空中交通流的日益增多,民用飞机需要增加运行正常的时间及提升飞行的安全性,提高系统和设备的自动化能力,节能,优化维修服务与运行状态,提升乘客的客舱娱乐体验。Garry Lee认为未来的驾驶舱技术会出现以下趋势:数量庞大的传感器和数据流,如波音787平均每次的飞行数据有500GB;低成本而高带宽网络,如互联网带宽每年增长32%,而每比特的费用下降18%;更便宜的数据存储和处理,目前同样费用的存储量每14个月翻一倍;移动计算激增;大数据分析,依托性能更强的CPU和数据挖掘软件实现的更快更全面的分析。

未来航空电子系统安全性设计

在航空电子高度综合化发展的趋势下,如何确保民用飞机安全性(系统安全性、网络安全性和飞行安全性)成为关注的焦点。

飞机网络安全。飞行器的网络安全至关重要。昂际航电的Jennifer Doerr指出当下飞行器网络的特点包括:COTS产品运用增多;网络暴露程度增大;架构的开放性和高度复杂性;部件与系统之间网络的访问端口以及网络受威胁的可能性增加;多飞行器网络域由一个公共网络相连。她表示,C919航电网络安全性架构将符合DO-326标准,并致力于实现高完整性/分区机制的网络。

ADS-B技术。ADS-B是广播式自动相关监视的英文缩写,该系统由多个地面站和机载站构成以网状、多点对多点方式完成数据双向通信。ADS-B技术除了能为地面提供飞机的飞行数据之外,该系统还能为飞行员提供更加准确、实时的信息。这些信息主要是飞机的位置信息、识别信息和类别信息。据悉,美国境内只有近44%的飞机采用了ADS-B。美国FAA要求其国内的飞机在2020年前安装ADS-B的GPS追踪系统。

关于我国的ADS-B应用情况,美国L-3通讯公司的Stephane Chartier介绍了成都至拉萨航线ADS-B监控项目和H15航线项目。应用此项技术后,可以缩短成都到拉萨的航线起飞许可间隔,逐渐增加空域流量,并增强航线的运载能力,提高航班正点率。西北空中交通管理局启动了H15航线ADS-B试验项目,以测试该航线上飞机ADS-B的监视能力。

航电云。北京航空航天大学电子信息工程学院副院长熊华钢指出,航电系统DIMA架构提高了数据和资源共享的能力和综合灵活性,然而航空电子资源是紧耦合的,虚拟资源只能在单独的飞行器内共享,这就需要一种跨平台的资源综合和飞行器间的信息资源共享,因此要引入航电云的概念。航电云指在航空电子系统中引入云计算概念以提高资源共享能力。同时为了继续满足航空电子应用的需求,需要在商业计算环境架构中引入若干改进。航电云涉及的关键技术包括:精确全局时间;资源虚拟化;资源动态重配置;服务检测与迁移;时钟同步。

平视指引系统(HGS)。近年来,平视指引系统受到很大的关注。平显(HUD)是平视指引系统的核心设备。平视指引系统最早出现在军用飞机上,美国空军的头盔显示系统就是其中的一个代表。20世纪80年代,平视指引系统凭借能够提供较高的情景意识、减轻飞行员工作强度等特点被引进民用市场,目前已成为波音787飞机的标准配置,空客A380的选装配置。在中国,山东航空公司是国内首家在飞机上安装HGS的公司,自2005年引入该系统至今已有33架波音737飞机安装了平视指引系统。据悉,C919将运用光电所研发的HUD技术。

通航、支线航空航电系统的需求与发展

过去数十年间,由于政策环境的限制,通用航空业是中国工业突飞猛进背景下唯一没有取得长足发展的产业。随着低空空域管理改革等一系列相关配套措施的出台,我国的通用航空已经进入了高速发展的快车道,并将促进通航航空航电产业的蓬勃发展。

一般通用飞机的单价在10万美元至70万美元不等,所以对航电系统的成本和性能控制比较严格,希望能在5~10万美元的成本区间内获得较好的性能。目前,国外主流的系统除了价格优势之外,还能做到模块化架构以适用于不同机型,选装功能丰富可满足不同客户的需求,并且按照民机研制流程开发,经过充分测试和验证。另外,国内系统供应商对于复杂电磁环境的验证条件还有待完善。

针对目前国内供应商的短板,中航通用飞机代表从主机所需求方角度,提出了严控成本的几方面建议:采取需求驱动的系统开发流程、提供必要且详细的系统开发文档、开展充分有效的安全性评估及更加清晰的适航取证思路等。为了更好地面向市场需求,通用飞机的设计需求包括飞行安全、人机功效、新型空中交通管理和经济性。这几个方面相互关联又相互对立。增强人机功效能够帮助提高飞行安全、更好地支持新型空管方式,而空中交通管理又以飞行安全为前提致力于提高飞行效率和安全性等。综合来看,随着更为智能化的电子飞行包、空地信息一体化和CNI技术的不断提高,有理由展望未来的通航飞机航电系统可以更智能、高效、经济地支持越来越多的人实现公务飞行和旅游。

民机驾驶舱显示控制技术

飞机驾驶舱显示控制系统是飞机综合航空电子系统的重要组成部分之一,在航电任务系统的统一管理下,完成飞机与驾驶员的人机交互任务。

与航电设备的发展和航电系统架构的发展相对应,飞机驾驶舱作为全机信息显示以及控制命令发出的中心,也经历了从分立式机电仪表驾驶舱到采用综合显示控制技术的玻璃化驾驶舱的发展历程,并继续向高度综合化、智能化驾驶舱方向推进。目前,民机越来越多地使用到电子飞行仪表系统(EFIS)、发动机指示与乘员告警系统(EICAS)等,并开始重视原先应用于军机的平视显示器技术等。增强飞行视景系统(EFVS)利用红外传感器“穿透大气”,获取外景的清晰图像,随后将外景图像和关键飞行符号叠加后,实时投射在飞行员正前方,并保证红外图像与外景是重合的,使飞行员能够在低能见度情况下平视操纵飞行。

目前,飞机座舱显示控制已经可以使用双套HUD增强操作系统,通过全格式航空图提供了更大的显示空间,垂直状态显示增强认知度和飞行安全,机场移动地图使机组人员保持对机场环境的认知度。驾驶舱逐渐从“监视中心”朝向“信息中枢”转变。杰普逊公司的Scott REAGAN介绍了驾驶舱互联与移动平台整合,在上述玻璃座舱的概念实现之外,提出了一种集成了移动式EFB的移动驾驶舱概念,与空地信息一体化技术结合起来,将实现飞机网络节点化和实时数据传输,将航空飞行从以飞机为中心设备向以驾驶员为中心的移动设备过渡。

未来,驾驶舱显控系统设计将朝向安全性、简约性、继承性和友善性的综合智能化驾驶环境发展,为飞行员提供一个包含三维彩色显示、三维音响和三维控制的环境,并集成综合监视系统ISS、地形感知与告警系统(TAWS)、空中交通预警和防撞系统(TCAS)、空管应答机(XPDR,ATCRBS/S-Mode)、气象雷达/前视风切变探测系统(WXR/PWS)等功能,实现更安全、经济、快捷的空中飞行。

 
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