私人飞机驾驶舱技术——您需要知道的一切

Falcon 6X EASy III飞行甲板图像

然而,驾驶舱技术是私人飞机的一个关键方面,但经常被忽视。

技术越先进可靠,飞行就越安全。 先进的技术为飞行员提供了更多信息,同时减少了飞行员的整体工作量。 结果是飞行员能够更好地管理信息并更加专注于驾驶舱。 所有这些都使飞行操作更加安全。

而且,技术越先进,例如飞行控制和自动驾驶技术,飞行就越平稳。 因此,后排乘客会更舒适。

然而,这项技术经常被乘客和客户忽视。

Falcon 6X EASy III飞行甲板图像

在开始

在动力飞行的早期,飞行员依靠周围环境获取大部分信息。

然而,当计算机在 20 世纪下半叶小到可以在飞机上使用时,这种情况很快就改变了。

直到 1970 年代,飞机驾驶舱里都塞满了指示器、仪表和机电控制装置。

控制器上复杂的刻度盘是为三人机组设计的,由两名飞行员和一名工程师组成。 当时的典型飞机有 100 多种仪表和控制装置,每一种都有自己的一组条形、指针和符号。 所有这些显示都需要很大的空间和飞行员的全神贯注。

能够将飞机系统提供的飞行数据和原始信息处理成易于理解的图像的显示设备的开发源于旨在寻找该问题解决方案的研究。

Gulfstream GII驾驶舱

这种发展之所以成为可能,是因为对机载系统处理信息的方式进行了基本的改变。 早期的仪器,基于模拟信息,提供与物理直接相关的指示。 phenomena 像气压、空速或陀螺仪的位置。

另一方面,当使用模数转换器将物理测量值转换为二进制代码时,会创建数字信息。

飞行控制和导航所需的物理数据的数字化导致了飞机驾驶舱的重大转变。 由于电子和计算机技术的进步,数据可以很容易地从模拟格式转换为数字格式,由计算机处理,并显示在驾驶舱的屏幕上。

电传

电传操纵技术于 1970 年代由 NASA 首次投入使用,并首先用于战斗机。 它是用于操纵阿波罗登月舱的太空计划的直接衍生产品。

通过将数字电传操纵技术引入民用飞机,空中客车 A320 彻底改变了商业航空。 它建立了新的安全和效率基准。 自 1988 年推出以来,每架新客机都采用了电传操纵技术。

然而,电传操纵技术并没有那么快地应用于公务机。

在许多情况下,私人飞机率先将新技术引入商业市场。 通常比商用飞机快得多。

然而,通过电传操纵技术,该技术只能用于 21 世纪初的公务机Dassault Falcon 7X.

Embraer Phenom 100EV座舱

Fly-By-Wire 的优势

  • Flight-Envelope Protection 软件有助于自动稳定飞机并避免不安全行为。
  • 由于湍流抑制,减少了疲劳载荷并提高了乘客的舒适度。
  • 优化的修剪设置减少了阻力。
  • 自动驾驶仪和其他自动飞行控制系统更容易使用。
  • 降低维护成本。
  • 航空公司的飞行员培训成本正在降低(整个飞机系列的飞行处理变得非常相似)。飞行员的工作量可以减少。
  • 电传操纵系统还提高了飞行经济性,因为它们消除了对许多机械和重型飞行控制机构和电线的需求,但液压系统除外,它们占用的空间更小、复杂性更低且更可靠。

玻璃座舱

玻璃驾驶舱是一种驾驶舱,其中飞行、发动机和飞机数据显示在电子显示器上,而不是每个仪器的单独仪表。

一组多达六个计算机显示器可以取代数百个开关和仪表,从而减少机组人员的任务。

玻璃驾驶舱的主要好处之一是值更易于阅读。 数据远比针清晰,同时还能产生准确的数字。

这允许飞行员更快地解释他们的速度、高度和位置。

玻璃驾驶舱的第二个好处是空间。 一个显示器可能会显示数百个参数,同时与每个指标都有自己的指标相比,占用的空间更少。

在许多情况下,有些参数需要不经常检查。 因此,这些参数可以放置在菜单中,而不必具有很少使用的永久显示。

Eclipse 500座舱

可以将其视为类似于从手机中移除物理键盘时的情况。 它们不会一直使用,当它们不使用时,它们会占用不必要的空间。

此外,玻璃驾驶舱可以实现更好的数据可视化。 例如,玻璃显示器可以提供更好的天气和地形信息。

虽然由于缺乏活动部件,电子飞行显示器被认为比模拟显示器更可靠,但它们容易受到电气系统故障和软件故障的影响。 因此,在某些设备中,模拟显示器处于待机状态,以防电子显示器出现故障。

自动相关监视-广播 (ADS-B)

自动相关监视广播 (ADS-B) 是一种系统,其中飞机上的电子设备广播飞机的确切位置。 这是通过数字数据链路实现的。 其他飞机和空中交通管制部门可以使用这些数据在显示屏上查看飞机的位置和高度,而无需雷达。

用的话来说 FAA, “ADS-B 正在改变航空的所有领域。”

配备 ADS-B 的飞机使用 GPS 来确定其位置。 然后,发射器会定期广播该位置以及身份、高度、速度和其他数据。 广播由 ADS-B 地面站接收,然后将信息发送到空中交通管制以精确跟踪飞机。

缩写代表:
自动表 – 不需要飞行员输入。
依赖的 – 依靠飞机的导航系统提供准确的位置和速度数据。
监控 – 提供诸如飞机位置、高度、速度和其他监视数据等信息。
广播– 信息被连续广播以供适当装备的地面站或飞机进行监测。

自 1 年 2020 月 XNUMX 日起,所有在美国 A 类空域内运营的飞机 必须配备 ADS-B.

作为参考,美国联邦航空局的 A 类空域是 定义 作为“通常从 18,000 英尺平均海平面 (MSL) 到并包括飞行高度 (FL) 600 的空域,包括覆盖在 12 个相邻州和阿拉斯加海岸 48 海里 (NM) 内水域的空域。 ”

控制器飞行员数据链路通信 (CPDLC)

控制器飞行员数据链路通信 (CPDLC) 双向数据链路 这允许管制员向飞机发送消息,而不是使用语音通信。 该消息显示在驾驶舱的可视显示器上。

对于 ATC 服务,CPDLC 应用程序提供空地数据通信。 它支持多种数据链服务 (DLS),这些服务允许交换通信管理和许可/信息/请求消息,这些消息是与空中交通管制程序兼容的语音用语。

管制员具有发布 ATC 许可、无线电频率分配和各种信息请求的能力。

为飞行员提供了响应消息、请求/接收许可以及由于语音频率拥塞而错过许可的能力。

因此,飞行员回读错误不再是该技术的问题。 飞行员现在可以通过按下一个按钮来确认收到来自管制员的短信许可和指令。

Gulfstream G550座舱

然后可以将该信息直接输入到飞行管理系统中,然后该系统遵循 ATC 指令。

还可以交换不符合定义格式的信息。 这被称为“自由文本”功能。

CPDLC 的好处

  • 降低 ATC 频率; 提高部门能力
  •  可以同时处理更多的试点请求
  • 降低误传的风险(例如,由于呼号混淆)
  • 由于更安全的频率变化,丢失的通信事件更少。

综合视觉系统(SVS)

合成视觉系统 (SVS) 是一种飞机技术,它将 XNUMX 维数据结合到直观的显示中,为机组人员提供更好的态势感知能力。

无论天气或时间如何,SVS 都有望提高态势感知能力。 此外,该系统还减少了飞行员在复杂情况下和操作要求高的飞行阶段(例如进场)的工作量。

SVS 将高分辨率显示器与地形和航空信息数据库、障碍物数据、来自其他飞机的数据馈送和 GPS 相结合,以向飞行员显示他们的位置和周围的情况。

SVS 创建了现实世界的虚拟表示,以易于理解和快速吸收的格式向机组人员呈现信息。 SVS 显示器上显示的图像包括外部环境的 3D 表示。 诸如地形、障碍物、天气、进场路径、跑道和机场机动区以及其他交通等因素都被呈现出来。

Gulfstream G450座舱

合成视觉系统的创建是为了提高机组人员的态势感知能力,尤其是在飞行的进场和着陆阶段。 它们也非常适合提高飞行安全性,尤其是在减少受控飞行撞地 (CFIT) 事件数量方面。

根据霍尼韦尔的英格拉姆的说法,SVS 现在在新的公务机中很常见,并且对于新的公务涡轮螺旋桨飞机和改装成旧飞机来说都是负担得起的。

增强型视觉系统 (EVS)

增强视觉是一种使用来自飞机传感器(例如近红外相机和毫米波雷达)的数据在低能见度情况下提供视觉的技术。

多年来,军用飞机飞行员已经可以使用夜视系统。 最近,公务机为其飞机增加了类似的功能,以提高飞行员在低能见度情况下的态势感知能力,例如由天气或雾霾引起的情况以及夜间。

Gulfstream Aerospace 率先使用 Kollsman IR 相机对飞机上的增强型视觉系统 (EVS) 进行了首次民用认证。 它最初是作为选项提供的 Gulfstream V 飞机。 然而,当 Gulfstream G550于2003年推出,成为标准设备。 紧随其后的是 Gulfstream G450和 Gulfstream G650。

Gulfstream 截至 500 年,已经交付了 2009 多架带有经过认证的 EVS 的飞机。 EVS 现在可用于一些 Bombardier 和 Dassault 公务机产品,以及其他一些飞机原始设备制造商 (OEM)。 波音已开始在其波音公务机上提供 EVS,B787 也提供此功能。

EVS 的好处是它提高了几乎所有飞行阶段的安全性,特别是在低能见度的进场和着陆期间。 在准备着陆时,稳定进近的飞行员可以更早地识别跑道环境(灯光、跑道标记等)。

跑道上的地形、结构、车辆和其他飞机等原本不可见的障碍物在红外图像上清晰可见。

驾驶舱移动地图显示

驾驶舱移动地图显示的目的是通过提高飞行员的态势感知来减少跑道侵入。

平视引导显示系统将在每个阶段得到解决。 每个阶段都需要对驾驶舱显示设备进行持续开发和认证。

此外,设备使用标准、指南和程序的制定分为四个阶段。

第一阶段的重点是设计和安装具有 GPS 功能的本船定位的驾驶舱移动地图(机场)显示器。

第 2 阶段包括地面和空中数据链接交通的显示功能。 这是通过使用 ADS-B 和 TIS-B 实现的。

跑道占用咨询系统的功能将在第 3 阶段添加。

第 4 阶段将添加数据链接的许可限制和出租车路线的功能。

每个阶段还将涉及平视引导显示系统 (HUD)。 此外,每个阶段都将涉及驾驶舱显示设备的持续开发和认证。

电子飞行包 (EFB)

电子飞行包 (EFB) 是一种运行应用程序的仪器,允许飞行机组人员执行以前需要纸质文件和工具的任务。

EFB 可以执行飞行计划计算以及显示数字文档,如导航图、操作手册和飞机检查清单。 大多数 EFB 已完全认证为飞机航空电子系统的一部分,并与其他飞机系统(如飞行管理系统 (FMS))集成。

这些先进的系统还可以显示实时天气并显示飞机的位置。

电子飞行包具有一些重要的优势。

首先是组织。 以电子方式组织所有相关计算和数据比使用纸张容易得多。

第二个好处是准确性。 通过以电子方式进行计算,出错的可能性要小得多。

第三个好处是可用的更新。 由于所有信息都是电子的,因此可以通过无线方式更新最新的图表和手册。 因此,这导致飞行员始终可以轻松获得最新信息。

最后,方便。 由于能够将整个飞行包组合到一个设备中,因此携带的东西要少得多。 这使得只需要一种工具的飞行员变得更加容易。

迅捷宽带 (SB-B)

SwiftBroadband 提供始终在线的分组交换数据和 IP 语音 (VoIP) 服务。

SwiftBroadband 支持所有关键的驾驶舱和客舱应用程序,例如电话、短信、电子邮件和互联网,以及飞行计划、天气和图表更新。

它旨在通过始终在线且始终安全的基于 IP 的互联网连接提供卓越的数据传输。

由于带宽增加,数据通道将能够相互独立工作。 因此,这允许驾驶舱相关信息优先于机舱中较低优先级的信息。

SB-B 可为机组人员和乘客以及飞机运营商带来好处。

操作员能够为驾驶舱内的机组人员提供语音和数据服务。 同时,可以为后面的乘客提供互联网连接。

此外,安装和硬件成本可以降低,因为所有这些功能都可以由单个系统生成。

语音通道可以与音频面板集成,也可以在驾驶舱中添加单独的拨号器。 然后机组人员使用他们的耳机与地面进行通信。 使用 FMS 键盘,典型的 ACARS 消息现在可以在几秒钟内完成,就像在电话上发短信一样。

总结

私人飞机驾驶舱内的最新技术可带来更安全、更舒适的飞行。

至关重要的是,所有功能和升级都以共同的方式实现了这一点。 增加简单性。

例如,玻璃驾驶舱减少了对数百个模拟表盘的需求。 信息仍然相同,但是,它以更简单的方式提供。

此外,还有增强型视觉系统等功能。 该系统通过确保飞行员可以看得更远,并可以花更多时间看窗外,从而提高了简单性。