直升機試飛測試參數(shù)實時顯示

任遠(yuǎn)

摘要：顯示系統(tǒng)對直升機而言是一個很重要的界面，飛行員可以從這個界面獲得相關(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，在座艙內(nèi)為飛行員提供操縱量、飛行過載、側(cè)滑角等實測飛行參數(shù)，為飛行員完成預(yù)定科目提供實況數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：直升機;試飛測試;實時顯示

中圖分類號：V275 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）03-0160-01

0 引言

在直升機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、過載等）是否達到科目預(yù)期的要求，需要在駕駛艙內(nèi)安裝一個座艙顯示器為飛行員實時顯示此類參數(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，通過調(diào)節(jié)零位及增益來實現(xiàn)模擬量與測試參數(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，受直升機機體振動的影響，零位及增益會不定期的漂移，漂移后需重新調(diào)整，而且飛行員關(guān)注多個參數(shù)時，需多個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，可將多路模擬量信號同時顯示在一個3.5英寸彩色LED顯示屏上，并通過調(diào)試軟件來配置模擬量與測試參數(shù)之間的換算關(guān)系，解決了顯示參數(shù)單一及信號零漂的問題。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，顯示的參數(shù)數(shù)量仍然較少等問題。

1 設(shè)計思路

我們現(xiàn)在常用的UMA2000采集系統(tǒng)能同時輸出兩路不用幀結(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，就能利用機載采集器強大的數(shù)據(jù)采集功能，進而解決之前座艙顯示系統(tǒng)信號零漂、參數(shù)量程受限等問題。因此設(shè)計一套新的座艙顯示系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對符合IRIG106標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的PCM碼流數(shù)據(jù)實時解析、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)計經(jīng)驗，通過合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、先進顯示技術(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)需要實時顯示的測試參數(shù)安裝相應(yīng)的傳感器或設(shè)備，信號接入UMA2000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)采用機上DC28V供電，分為顯示器和信號采集控制器。通過以太網(wǎng)接口對信號采集控制器進行預(yù)先配置，可以對接收到PCM碼流內(nèi)有符號、無符號、BCD、字符型的源碼數(shù)據(jù)進行解碼，并將解析換算后的工程量數(shù)據(jù)通過RS422接口發(fā)送到顯示器，顯示器能夠?qū)崟r顯示選定的測試參數(shù)，為飛行員提供實況數(shù)據(jù)。根據(jù)不同任務(wù)需求可以支持實時顯示、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)由顯示器和信號采集控制器兩部分組成。顯示器采用一個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，分固定文字和動態(tài)數(shù)據(jù)兩部分;固定文字可預(yù)置參數(shù)中文名稱及單位，動態(tài)數(shù)據(jù)根據(jù)接收數(shù)據(jù)實時更新，刷新速率每秒兩次以上。顯示器可同時顯示六個參數(shù)，顏色可調(diào)，并且通過翻頁功能能顯示更多參數(shù)，如圖2所示。

圖3信號采集控制器內(nèi)置一塊ABS-130板卡，可以對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，工程量超過正負(fù)方向限值時，顯示器顯示的工程量顏色將會以報警色的形式顯示。

ABS-130 板卡需預(yù)先進行配置，分為碼型配置和碼表配置兩部分;碼型配置主要對采集器發(fā)出的PCM碼流的同步字、同步字長、碼型、高低位、奇偶校驗等進行配置，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)字的位置進行對應(yīng)，將數(shù)據(jù)在PCM子幀中去掉同步字之外的第一個位置代表的字填充到配置的通道號中，同時將不需要解碼的位置填充通道號為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）動態(tài)分析技術(shù)：通過動態(tài)采樣，對實時采集到的數(shù)據(jù)利用預(yù)設(shè)算法進行信號實時分析計算，最終計算出滿足要求的結(jié)果。（2）動態(tài)顯示技術(shù)：信號采集控制器通過RS422總線將實時分析結(jié)果傳輸?shù)斤@示器，數(shù)據(jù)動態(tài)高幀速顯示，達到實時刷新顯示的效果。（3）獨立顯控技術(shù)：通過信號采集控制器和座艙顯示器的系統(tǒng)設(shè)計，使得數(shù)據(jù)計算和數(shù)據(jù)顯示分開，既可以使用戶自由設(shè)計顯示界面，又可以給信號采集控制器軟件的升級提供方便。

5 結(jié)語

該型座艙顯示系統(tǒng)已在某民用直升機適航取證試飛中使用驗證，實現(xiàn)了側(cè)滑角、過載、激光高度、腳蹬操縱等關(guān)鍵參數(shù)的實時顯示，有效保障試飛科目實施達到預(yù)期目標(biāo)，效果良好。

參考文獻

[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