Кіріспе
Ұшу туралы ақпаратты электрондық түрде көрсететін ұшақ пилот кабинасындағы дисплей жүйесі, француз халықаралық мектебі EFIS деп аталады. Авиацияда электрондық ұшу аспаптар жүйесі (EFIS) – ұшақ пилот кабинасындағы ұшу деректерін электромеханикалық емес, электрондық түрде көрсететін ұшу аспаптарын көрсету жүйесі. EFIS әдетте негізгі ұшу дисплейінен (PFD), көп функциялы дисплейден (MFD) және қозғалтқыштарды көрсету және экипажды ескерту жүйесінің (EICAS) дисплейінен тұрады. EFIS-тің алғашқы үлгілері катодты сәулелі түтік (CRT) дисплейлерін пайдаланған, бірақ қазір сұйық кристалды дисплейлер (LCD) көбірек қолданылады. Күрделі электромеханикалық көлбеу индикаторы (ADI) және көлденең жағдай индикаторы (HSI) EFIS-пен алмастыруға алғашқы кандидаттар болды. Дегенмен, қазір ұшу палубасындағы көптеген құралдарды электрондық дисплеймен алмастыруға болады.
the French international school with the acronym EFIS
In aviation, an electronic flight instrument system (EFIS) is a flight instrument display system in an aircraft cockpit that displays flight data electronically rather than electromechanically. An EFIS normally consists of a primary flight display (PFD), multi function display (MFD), and an engine indicating and crew alerting system (EICAS) display. Early EFIS models used cathode ray tube (CRT) displays, but liquid crystal displays (LCD) are now more common. The complex electromechanical attitude director indicator (ADI) and horizontal situation indicator (HSI) were the first candidates for replacement by EFIS. Now, however, few flight deck instruments cannot be replaced by an electronic display.
Басты ұшу дисплейі (PFD)
Ұшу палубасында дисплейлер – EFIS жүйесінің ең көзге түсетін бөлігі және «шыны кабина» терминінің пайда болуына себеп болатын мүмкіндіктер. Жасанды горизонтты алмастыратын дисплей бірлігі – негізгі ұшу дисплейі (PFD) деп аталады. Егер HSI-нің орнына жеке дисплей орнатылса, ол навигациялық дисплей деп аталады. PFD ұшу үшін маңызды барлық ақпаратты көрсетеді, соның ішінде калибрленген әуе жылдамдығы, биіктік, бағыт, кеңістіктік бағдар, тік жылдамдық және қисайю. PFD-ның мақсаты – осы ақпаратты алты түрлі аналогтық прибордың орнына бір дисплейге біріктіру арқылы ұшқыштың жағдайды түсінуін жақсарту, соның салдарынан приборларды бақылауға жұмсалатын уақытты қысқарту. PFD сонымен қатар, төмен әуе жылдамдығы, жоғары түсу жылдамдығы сияқты ерекше немесе қауіпті жағдайлар туралы дисплейдің түсін немесе пішінін өзгерту арқылы немесе дыбыстық ескертулер беру арқылы ұшақ экипажына ескерту жасау арқылы жағдайды түсінуді арттырады. Кейбір өндірушілер Electronic Attitude Director Indicator және Electronic Horizontal Situation Indicator атауларын қолданады. Дегенмен, симуляцияланған ЖЖК – PFD-ның орталық бөлігі ғана. Қосымша ақпарат осы графикалық бейненің үстіне және айналасына орналастырылады. Көп функциялы дисплейлер жеке навигациялық дисплейді қажетсіз ете алады. Тағы бір мүмкіндік – PFD және навигациялық дисплейді көрсету үшін бір үлкен экранды пайдалану. PFD және навигациялық дисплей (және орнатылған жағдайда көп функциялы дисплей) көбінесе физикалық тұрғыдан бірдей болады. Көрсетілетін ақпарат дисплей бірліктері орнатылған жүйелік интерфейстермен анықталады. Осылайша, қосалқы бөлшектерді сақтау жеңілдеді: бір дисплей бірлігін кез келген орынға орнатуға болады. ЖК дисплейлер ЭЛТ дисплейлеріне қарағанда аз жылу бөледі, бұл тығыз орналасқан приборлар панелі үшін артықшылық. Олар сондай-ақ жеңіл және аз орын алады.
Көпфункционалды дисплей (МФД)
МФД (көп функциялы дисплей) бірнеше жүйеден навигациялық және ауа райы туралы ақпаратты көрсетеді. МФД көбінесе «картаға бағытталған» ретінде жасалады, онда ұшақ экипажы карта немесе сызбаға түрлі ақпаратты қоюға мүмкіндік алады. МФД-ға қосылатын ақпарат мыналарды қамтиды: ұшақтың ағымдағы бағыт жоспары, борттағы радар немесе найзағайды анықтау сенсорларынан, сондай-ақ жердегі сенсорлардан (мысалы, NEXRAD) алынған ауа райы туралы мәліметтер, шектеулі әуе кеңістігі және ұшақтардың қозғалысы. МФД басқа да деректерді (мысалы, ағымдағы бағыт жоспары) және есептелген деректерді (мысалы, ұшақтың жерге түсу радиусы) көрсетуге болады, бұл деректер ұшақтың ағымдағы орны, жел, жылдамдық және биіктігіне байланысты есептеледі. МФД ұшақ жүйелері туралы да ақпаратты көрсетеді, мысалы, отын және электр жүйелері (EICAS бөлімін қараңыз). PFD сияқты, MFD да қауіпті жағдайлар туралы экипажға ескерту беру үшін деректердің түсін немесе пішінін өзгерте алады.
Қозғалтқыштың индикациясы және экипаждың ескерту жүйесі (EICAS) / әуе кемесін орталықтандырылған электронды бақылау (ECAM)
EICAS (Engine Indications and Crew Alerting System) – ұшақтың жүйелері, оның ішінде отын, электр және күш қозғалтқыш жүйелері (қозғалтқыштар) туралы ақпаратты көрсетеді. EICAS дисплейлері көбінесе дәстүрлі дөңгелек көрсеткіштерді ұқсату үшін жасалған, сонымен қатар параметрлердің сандық мәліметтерін ұсынады. EICAS жағдайды бағалауды жақсартады, әуе экипажына күрделі ақпаратты графикалық түрде қарауға және екіпажға ерекше немесе қауіпті жағдайлар туралы хабарлауға мүмкіндік береді. Мысалы, егер қозғалтқыш май қысымын жоғалта бастаса, EICAS ескерту сигналын бере алады, дисплейді май жүйесі туралы ақпаратты көрсету бетіне ауыстырып, май қысымының төмендеуін қызыл тіктөртбұрышпен белгілейді. Дәстүрлі дөңгелек көрсеткіштерден өзгеше, көптеген деңгейдегі ескертулер мен дабылдарды орнатуға болады. EICAS-ты жобалау кезінде әуе экипажына әрдайым ең маңызды ақпарат ұсынылып, ескертулер мен дабылдармен шамадан тыс жүктемеуге тиіс шаралар қолданылуы керек. ECAM – Airbus қолданатын ұқсас жүйе, ол EICAS функцияларын қамтамасыз етумен қатар, түзету амалдарын ұсынады.
Басқару панельдері
EFIS ұшқыштарға дисплейдің масштабтары мен режимін (мысалы, карта немесе компас) таңдауға, сондай-ақ деректерді (мысалы, таңдалған бағыт) енгізуге мүмкіндік беретін басқару элементтерін ұсынады. Егер басқа құралдар пилоттың енгізген мәліметтерін пайдаланса, деректер желісі пилот таңдаған опцияны таратып, пилотқа оны бір рет енгізу жеткілікті етеді. Мысалы, ұшқыш басқару пультінде қажетті биіктік деңгейін таңдайды. EFIS бұл таңдалған биіктікті PFD-де қайталайды және оны нақты биіктікпен (әуе деректері компьютерінен алынған) салыстырып, биіктік қатесін көрсетеді. Осы биіктік таңдауы автоматты ұшу басқару жүйесімен деңгейлеу үшін, ал биіктік туралы ескерту жүйесі тиісті ескертулерді беру үшін қолданылады.
Деректерді өңдеушілер
EFIS визуалды көрінісі символ генераторы арқылы жасалады. Ол ұшқыштан мәліметтерді, сенсорлардан сигналдарды және ұшқыш таңдаған EFIS форматтарын қабылдайды. Символ генераторы дисплейді өңдеу компьютері, дисплей электроникалық блогы сияқты басқа да атаулармен белгілі болуы мүмкін. Символ генераторы символдарды ғана емес, одан да көп қызмет атқарады. Оның құрамында кемінде бақылау мүмкіндіктері, графикалық генератор және дисплей драйвері болады. Сенсорлар мен басқару элементтерінен келетін деректер деректер желісі арқылы жіберіліп, олардың дұрыстығы тексеріледі. Қажетті есептеулер жасалып, графикалық генератор мен дисплей драйвері дисплей құрылғыларына сигналдарды жібереді.
Бұрынғы тәжірибе
Дәстүрлі (электромеханикалық) дисплейлер синхромеханизмдермен жабдықталған, олар капитан мен бірінші офицердің аспаптарында көрсетілген қисайтуды, еңкейтуді және бағытты аспаптарды салыстыруға жібереді. Салыстырғыш капитан мен бірінші офицердің дисплейлері арасындағы үлкен айырмашылықтар туралы ескертеді. Мысалы, АДИ-нің еңкейту механизміндегі кедергі сияқты, тізбектің соңында туған қателік те салыстырғыш ескертуін тудырады. Осылайша, аспаптарды салыстыру құрылымы салыстыру мониторингін және дисплей мониторингін қамтамасыз етеді.
Салыстырмалы бақылау
EFIS жүйесінде салыстыру функциясы мынадай: 1-сенсордан алынған рульдік бұрылыс деректері 2-сенсордан алынған деректермен сәйкес келе ме? Егер сәйкес келмесе, екі PFD экранында да ескерту (мысалы, CHECK ROLL) көрсетіледі. Салыстыру мониторлары жылдамдық, көлбеу бұрышы, рульдік бұрылыс және биіктік көрсеткіштері үшін ескертулер береді. Күрделі EFIS жүйелерінде одан да көп салыстыру мониторлары болады.
Дисплейді бақылау
Бұл техникада әрбір символ генераторы екі дисплейді бақылау арнасын қамтиды. Бір арна, ішкі арна, өзінің символ генераторынан дисплейлік құрылғыға берілетін шығысты бақылайды және, мысалы, осы көрсеткішті қамтамасыз ету үшін қандай көлбеу бұрышы болу керектігін есептейді. Есептелген көлбеу бұрышы, содан кейін INS немесе AHRS жүйесінен символ генераторына берілген көлбеу бұрышымен салыстырылады. Кез келген айырмашылық, әдетте, қате өңдеу нәтижесінде туындаған және тиісті дисплейде ескертуді іске қосады. Сыртқы бақылау арнасы ұшу кабинасының екінші жағындағы символ генераторында да осы тексеруді жүргізеді: капитанның символ генераторы бірінші офицердің символ генераторын, ал бірінші офицердің символ генераторы капитанның символ генераторын тексереді. Символ генераторының кез келгені ақауды анықтаса, өзінің дисплейінде ескерту шығарады. Сыртқы бақылау арнасы сонымен қатар сенсорлық кіріс деректерінің (символ генераторына) дұрыстығын да тексереді. Радиобиктік өлшегіштің максималды шегінен асатын радио биіктігі сияқты бұрмаланған кіріс деректері ескертуге алып келеді.
Қап-қара
Ұшудың әртүрлі кезеңдерінде ұшқышқа әртүрлі деректер жиынтығы қажет болады. Ең жақсы жағдайда, авиациялық құралдар тек қолданылып жатқан деректерді ғана көрсетеді, бірақ электромеханикалық аспап әрдайым көз алдында болуы тиіс. Дисплейдің айқындығын арттыру үшін АДИ және АСИ құралдары артық көрсеткіштерді уақытша жою үшін күрделі механизмдерді пайдаланады, мысалы, ұшқышқа қажет болмаған кезде сырғу бұрышы шкаласын алып тастау. Қалыпты жағдайларда EFIS кейбір көрсеткіштерді, мысалы, қозғалтқыштың дірілірін көрсетпеуі мүмкін. Тек кейбір параметрлер шегінен асып кеткенде ғана жүйе оқуды көрсетеді. Сол сияқты, EFIS сырғу бұрышы шкаласын және көрсеткішін тек ILS арқылы қону кезінде ғана көрсетеді. Егер кіріс сәтсіз болса, электромеханикалық аспап тағы бір индикаторды қосады – әдетте, қате деректердің үстінен сызық түседі. Ал EFIS жарамсыз деректерді дисплейден алып тастап, оның орнына тиісті ескертуді шығарады. «Тұрақтандыру» режимі ұшқыштың назарын белгілі бір мәселеге аудару қажет болған жағдайларда автоматты түрде қосылады. Мысалы, егер ұшақ белгіленген шектен (әдетте 30-60 градус) жоғары немесе төмен қарай бұрылса, пилот бұрылысты қалыпқа келтіргенге дейін басқа элементтерді көзден жояды. Бұл ұшқыштың ең маңызды міндеттерге назар аударуына көмектеседі.
Түсі
Дәстүрлі құралдар бұрыннан бері түстерді пайдаланған, бірақ жағдайдың өзгеруін көрсету үшін түсті өзгерту мүмкіндігі болмаған. EFIS электрондық дисплей технологиясында мұндай шектеулер жоқ және түстер кеңінен қолданылады. Мысалы, ұшақ қону жолағына жақындағанда, көк түстің мәтіні қону жолағының іске қосылғанын көрсетеді, ал оны ұстау жасыл түске өтуі мүмкін. Типик EFIS жүйелері навигациялық көрсеткіштерді навигация түріне қарай түстермен белгілейді. Жасыл көрсеткіштер VOR, локализатор және ILS жүйелері сияқты жердегі навигацияны көрсетеді. Қызғылт көрсеткіштер GPS навигациясын көрсетеді.
Артықшылықтар
EFIS дәстүрлі құралдардың кейбір физикалық шектеулерінен сақтау арқылы әмбебаптық мүмкіндіктерді ұсынады. Ұшқыш бағыттан ауытқу индикаторын көрсеткен дисплейді, аймақтық навигация немесе ұшуды басқару жүйесі ұсынған жоспарланған бағытты көрсету үшін ауыстыра алады. Ұшқыштар ауа райы радарының суретін көрсетіліп жатқан бағытқа қоюға болады. Бағдарламалық жасақтаманы өзгертудің икемділігі жаңа ұшақтар ережелері мен жабдықтарына бейімделуге кететін шығындарды азайтады. Бағдарламалық жасақтама жаңартулары EFIS жүйесін жаңартып, оның мүмкіндіктерін кеңейте алады. 1990 жылдардағы жаңартулар жерге жақындықты ескерту жүйесі мен авиациялық апаттарды болдырмау жүйесін қамтыды. Тіпті екі экранды EFIS орнатылғанда да, белгілі бір деңгейде резервтік жүйе қарастырылған. Егер PFD істен шықса, оның маңызды ақпараты әдетте навигациялық дисплей орналасқан экранға автоматты түрде көшіріледі.
EFIS-те жасалған жетістіктер
1980 жылдардың соңында EFIS көптеген Boeing және Airbus авиалайнерлерінде стандартты жабдыққа айналды, ал көптеген бизнес-ұшақтар 1990 жылдары EFIS-ті қабылдады. Компьютерлік қуаттың жаңа жетістіктері және сұйық кристалды дисплейлер мен навигациялық сенсорлардың (GPS және бағыт және кеңістіктік бағдарлама жүйесі сияқты) құнының төмендеуі EFIS-ті жалпы авиациялық ұшақтарға енгізді. Garmin G1000 және Chelton Flight Systems EFIS SV – нақты мысалдар. Бірнеше EFIS өндірушілер тәжірибелік ұшақ нарығына баса назар аударды, EFIS және EICAS жүйелерін 1000-2000 АҚШ долларына дейін шығарды. Бұл төмен құн сенсорлар мен дисплейлердің бағасының күрт төмендеуіне байланысты мүмкін болды, сондай-ақ тәжірибелік ұшақтарға арналған жабдыққа Федералдық авиация басқармасының қымбат сертификаты қажет емес. Осы соңғы фактор олардың қолданылуын жергілікті ережелерге сәйкес тәжірибелік ұшақтар мен ұшақтардың белгілі бір категорияларымен шектейді. Сертификатталмаған EFIS жүйелерін жеңіл спорттық ұшақтарда да кездестіруге болады, оның ішінде заводтық, микрожеңіл және ультражеңіл ұшақтарда. Бұл жүйелер кейбір жағдайларда жергілікті авиациялық ережелерге сәйкес сертификатталған ұшақтарға қосымша немесе резервтік жүйе ретінде орнатылуы мүмкін.