工作中学习-没有校惯导之前为什么PFD不显示飞机姿态,而IFSD却能显示

​这个疑问产生的起初,是和同事谈论起较惯导,当时自己便说没较惯导的时候ISFD不会有飞机姿态显示。后来到飞机上看,没较惯导ISFD也有飞机姿态显示啊。打脸了。那这是为什么呢?

先抛结论:ISFD属于备用仪表,有独立的传感器,所以ISFD能自主获取飞机的姿态、空速、高度参数。而PFD的参数显示数据来源于ADIRU的传感器,没有校准IRS的时候因为ADIRU无法获得初始位置计算飞机姿态,所以此时PFD上没有姿态显示。

那么ISFD是什么

ISFD 全称 Integrated Standby Flight Display,中文叫综合备用飞行显示,属于备用姿态基准系统(STANDBY ATTITUDE REFERENCE SYSTEM)能够显示飞机的:

  • 俯仰和横滚姿态(Pitch and roll attitude)
  • 指示空速(Indicated airspeed)
  • 飞行高度(Altitude)(英制或米制单位可选)
  • 航向(Heading)
  • ILS的航向道和下滑道偏离(Localizer and glideslope deviation)
  • 故障旗指示(Fault indications)
FOCM 上的 ISFD 示意图

PFD又是什么

PFD全称 Primary Flight Display,中文叫主飞行参数显示,显示在显示组件上(Display Unit),是通用显示系统的显示格式之一。PFD 除了能够显示ISFD能够显示的参数以外,还能显示:

  • 飞行模式宣告(Flight Mode Annunciations)
  • 着陆指示(Landing Indications)
  • 无线电高度和无线电最低基准(Radio Altitude Indication and Radio Minimums Indications)
  • 时间关键宣告(Time Critical Annunciations)
FOCM 上的 PFD 示意图

ISFD 和 PFD的不同

获取的数据来源不同

PFD的姿态数据由ADIRU (大气数据惯性基准组件)提供。

ADIRU有两个功能,一个是大气数据基准计算 (简称ADR),另一个是惯性基准计算(简称IR)。其中IR功能带有三个加速度计和三个激光陀螺仪。加速度计沿着飞机的X、Y、Z轴安装以感受飞机三个轴上的加速度。激光陀螺则感受飞机俯仰、横滚、偏航等绕X、Y、Z轴产生的转动。这六个传感器计可以提供飞机的航向和姿态数据,以及测量真北、当地垂线、和当前纬度用以校准惯性基准系统(简称IRS)。这部分在 SDS 手册的 IR 理论中有提到:

The inertial reference function of the ADIRU supplies heading and attitude information.

The ADIRU calculates this information with accelerometer and laser gyro sensed data.The ADIRU uses accelerometers and gyros to sense the earth rotation rate and gravity. Earth rate and gravity are then used to calculate:

Local vertical

True north

Present position latitude

After the ADIRU has measured these values and present position (latitude and longitude) is entered, the ADIRU completes its alignment to true north and is then ready to navigate.

ADIRU内部IR功能的激光陀螺仪和加速度计示意图

当IRS在OFF模式下,IR处理器无法获取位置信息从而无法计算飞行姿态的时候,PFD上会显示ATT故障旗,直到校准完IRS进入 NAV 模式之后,PFD上才会显示地面天空水平线、俯仰刻度、横滚刻度、FPV等等。
而ISFD属于备用系统,有独立的加速度传感器来计算飞机的俯仰和横滚姿态。ISFD刚通电的时候,会出现ATT故障旗。当ISFD中的姿态功能完成90秒初始化后,ATT故障旗会消失,显示飞机姿态。

所以在飞机通电但没有校准IRS的时候,PFD不会显示飞机姿态,而ISFD会显示飞机姿态。
取电路径不同主副驾驶侧的显示组件分别从28V DC 备用汇流条和28V DC 二号汇流条上取电。电源进入DU的时候,会先经过EMI滤波器消除电磁干扰后,再进入到DU内部的互连板,将28V DC转换成+5v, +/-15v, +30v, 和 +375v,给除了LCD和LCD驱动和加热模块外的其他内部功能供电。

DU内部功能示意图

ISFD从ISFD专用的电瓶/充电器取得电源。ISFD电瓶/充电器内部有两条供电电路,正常情况下28V DC 电瓶汇流条的电经过2.5A跳开关直接送给ISFD同时给ISFD电瓶充电,当ISFD电瓶/充电器内的检测和开关逻辑电路检测到来自28V DC电瓶汇流条的输入低于20V时,会闭合逻辑开关,将原先的28V DC 电瓶汇流条输出切换为ISFD电瓶输出。ISFD电瓶输出的电压有+/-5 V DC、+/-15 V DC、+/-28V DC三种,内部为11个单独的铅酸电池模块组成的电池,可以提供ISFD运作最少150分钟。

ISFD内部电路示意图


以下为本文提到的专业术语或缩略语

  • ADIRU —— Air Data Inertial Reference Unit 大气数据惯性基准组件
  • ADR —— Air Data Inertial Reference 大气数据基准计算
  • ATT ­—— Attitude 姿态
  • DU —— Display Unit 显示组件
  • IR —— Inertial reference calculations 惯性基准计算
  • IRS ­—— Inertial Reference System 惯性基准系统
  • ISFD ­—— Integrated Standby Flight Display 综合备用飞行显示
  • PFD ­—— Primary Flight Display 主飞行参数显示

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