直升機(jī)試飛測(cè)試參數(shù)實(shí)時(shí)顯示

任遠(yuǎn)

摘要：顯示系統(tǒng)對(duì)直升機(jī)而言是一個(gè)很重要的界面，飛行員可以從這個(gè)界面獲得相關(guān)數(shù)據(jù)以及一些至關(guān)重要的信息，如指示空速、氣壓高度、橫滾角、俯仰角等重要的飛行參數(shù)。座艙顯示系統(tǒng)主要用于試飛時(shí)，在座艙內(nèi)為飛行員提供操縱量、飛行過(guò)載、側(cè)滑角等實(shí)測(cè)飛行參數(shù)，為飛行員完成預(yù)定科目提供實(shí)況數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：直升機(jī);試飛測(cè)試;實(shí)時(shí)顯示

中圖分類(lèi)號(hào)：V275 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）03-0160-01

0 引言

在直升機(jī)科研試飛中飛行員關(guān)注一些關(guān)鍵參數(shù)（例如側(cè)滑角、過(guò)載等）是否達(dá)到科目預(yù)期的要求，需要在駕駛艙內(nèi)安裝一個(gè)座艙顯示器為飛行員實(shí)時(shí)顯示此類(lèi)參數(shù)值。早期的座艙顯示器采用紅色數(shù)碼管顯示，只能接入并顯示單一的模擬量信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)零位及增益來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬量與測(cè)試參數(shù)之間的關(guān)系換算，但由于該座艙顯示器采用旋鈕方式調(diào)節(jié)零位及增益，受直升機(jī)機(jī)體振動(dòng)的影響，零位及增益會(huì)不定期的漂移，漂移后需重新調(diào)整，而且飛行員關(guān)注多個(gè)參數(shù)時(shí)，需多個(gè)座艙顯示器疊加使用，安裝及調(diào)整不易。其后使用的座艙顯示器采用小型化設(shè)計(jì)，可將多路模擬量信號(hào)同時(shí)顯示在一個(gè)3.5英寸彩色LED顯示屏上，并通過(guò)調(diào)試軟件來(lái)配置模擬量與測(cè)試參數(shù)之間的換算關(guān)系，解決了顯示參數(shù)單一及信號(hào)零漂的問(wèn)題。但其也存在顯示參數(shù)量程范圍固定，從而導(dǎo)致只能顯示小量程范圍的模擬量信號(hào)，顯示的參數(shù)數(shù)量仍然較少等問(wèn)題。

1 設(shè)計(jì)思路

我們現(xiàn)在常用的UMA2000采集系統(tǒng)能同時(shí)輸出兩路不用幀結(jié)構(gòu)的PCM碼流，通常只使用其中一路PCM碼流用于記錄，而將另一路閑置。如果能利用閑置的PCM碼流，就能利用機(jī)載采集器強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集功能，進(jìn)而解決之前座艙顯示系統(tǒng)信號(hào)零漂、參數(shù)量程受限等問(wèn)題。因此設(shè)計(jì)一套新的座艙顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對(duì)符合IRIG106標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的PCM碼流數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)解析、換算后顯示在顯示器上。該系統(tǒng)還吸納了之前小型化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、先進(jìn)顯示技術(shù)和加固方式等手段減少設(shè)備尺寸和重量。通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化，減少多余的軟硬件資源。

2 系統(tǒng)工作原理

根據(jù)試飛任務(wù)需要實(shí)時(shí)顯示的測(cè)試參數(shù)安裝相應(yīng)的傳感器或設(shè)備，信號(hào)接入U(xiǎn)MA2000采集系統(tǒng)后采集、編碼生成PCM數(shù)據(jù)，PCM數(shù)據(jù)發(fā)送給座艙顯示系統(tǒng)，如圖1所示。該系統(tǒng)采用機(jī)上DC28V供電，分為顯示器和信號(hào)采集控制器。通過(guò)以太網(wǎng)接口對(duì)信號(hào)采集控制器進(jìn)行預(yù)先配置，可以對(duì)接收到PCM碼流內(nèi)有符號(hào)、無(wú)符號(hào)、BCD、字符型的源碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并將解析換算后的工程量數(shù)據(jù)通過(guò)RS422接口發(fā)送到顯示器，顯示器能夠?qū)崟r(shí)顯示選定的測(cè)試參數(shù)，為飛行員提供實(shí)況數(shù)據(jù)。根據(jù)不同任務(wù)需求可以支持實(shí)時(shí)顯示、平均值、有效值、最大值、最小值、峰峰值等6種不同的統(tǒng)計(jì)算法。采集控制器上設(shè)置有工作狀態(tài)指示燈，其中紅燈表示連接或數(shù)據(jù)異常、綠燈表示正常工作。

3 系統(tǒng)組成

座艙顯示系統(tǒng)由顯示器和信號(hào)采集控制器兩部分組成。顯示器采用一個(gè)3.5英寸彩色LED顯示屏顯示，具有320×240以上分辨率;顯示內(nèi)容采用文字顯示，分固定文字和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)兩部分;固定文字可預(yù)置參數(shù)中文名稱(chēng)及單位，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)根據(jù)接收數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，刷新速率每秒兩次以上。顯示器可同時(shí)顯示六個(gè)參數(shù)，顏色可調(diào)，并且通過(guò)翻頁(yè)功能能顯示更多參數(shù)，如圖2所示。

圖3信號(hào)采集控制器內(nèi)置一塊ABS-130板卡，可以對(duì)PCM數(shù)據(jù)碼型、通道信息、顯示信息等相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行配置，解出需要顯示的飛行參數(shù)。按照飛行參數(shù)設(shè)定的目標(biāo)值范圍、報(bào)警值限值決定顯示數(shù)字的顏色，將顏色編碼與顯示數(shù)字一起發(fā)送給顯示器，工程量超過(guò)正負(fù)方向限值時(shí)，顯示器顯示的工程量顏色將會(huì)以報(bào)警色的形式顯示。

ABS-130 板卡需預(yù)先進(jìn)行配置，分為碼型配置和碼表配置兩部分;碼型配置主要對(duì)采集器發(fā)出的PCM碼流的同步字、同步字長(zhǎng)、碼型、高低位、奇偶校驗(yàn)等進(jìn)行配置，碼表配置主要是將所需顯示參數(shù)在PCM 碼流子幀中數(shù)據(jù)字的位置進(jìn)行對(duì)應(yīng)，將數(shù)據(jù)在PCM子幀中去掉同步字之外的第一個(gè)位置代表的字填充到配置的通道號(hào)中，同時(shí)將不需要解碼的位置填充通道號(hào)為0，提高采集控制器的解碼效率。

4 關(guān)鍵技術(shù)

該座艙顯示系統(tǒng)主要有以下關(guān)鍵技術(shù)：（1）動(dòng)態(tài)分析技術(shù)：通過(guò)動(dòng)態(tài)采樣，對(duì)實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)利用預(yù)設(shè)算法進(jìn)行信號(hào)實(shí)時(shí)分析計(jì)算，最終計(jì)算出滿(mǎn)足要求的結(jié)果。（2）動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)：信號(hào)采集控制器通過(guò)RS422總線(xiàn)將實(shí)時(shí)分析結(jié)果傳輸?shù)斤@示器，數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)高幀速顯示，達(dá)到實(shí)時(shí)刷新顯示的效果。（3）獨(dú)立顯控技術(shù)：通過(guò)信號(hào)采集控制器和座艙顯示器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使得數(shù)據(jù)計(jì)算和數(shù)據(jù)顯示分開(kāi)，既可以使用戶(hù)自由設(shè)計(jì)顯示界面，又可以給信號(hào)采集控制器軟件的升級(jí)提供方便。

5 結(jié)語(yǔ)

該型座艙顯示系統(tǒng)已在某民用直升機(jī)適航取證試飛中使用驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了側(cè)滑角、過(guò)載、激光高度、腳蹬操縱等關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示，有效保障試飛科目實(shí)施達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1] 王化翔，張淑英.傳感器原理及應(yīng)用[M].天津：天津大學(xué)出版社，2007.

Display Test Parameters of Helicopter Flight Test in Real-time

REN Yuan

（China Helicopter Research and Development Institute，Jingdezhen Jiangxi? 333001）

Abstract：The display system is an important interface for helicopters. From this interface， pilots can obtain relevant data as well as some vital information such as airspeed， barometric altitude， roll angle， pitch angle and other important flight parameters. The cockpit display system is mainly used for flight test， and provides pilots with measured flight parameters such as maneuvering amount， flight overload and side slip angle in the cockpit， and provides live data for the pilot to complete the scheduled subject.

Key words：flight test;Real-time display;real-time display