数字技术在飞机顶部控制板的应用

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇数字技术在飞机顶部控制板的应用范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘要】 本文通过分析传统的模拟式的控制板存在的缺陷的基础上，提出了采用数字总线的控制板的顶层设计思路，并阐明了数字总线设计的原则，指出了数字总线技术将成为未来飞机顶部控制板发展的趋势。

【关键词】 驾驶舱 顶部控制板 数字技术

一、引言

随着航空技术的进步和综合控制技术的迅猛发展，综合电气控制系统在国外先进飞机上已经广泛应用，而顶部控制板作为综合电气控制系统最前端的部分，也日趋于数字化设计。数字化设计不仅有效的解决了传统顶部控制板体积大、综合管理水平低、导线繁多等问题，同时为全机机电综合控制提供了良好条件和平台。

二、模拟式顶部控制板

1、模拟式顶部控制板结构。早期飞机上的顶部控制板是由各个机电系统的控制板机械式接拼在一起而形成，板与板之间是完全分立，内部的通讯相互对立，均使用硬线传输模拟量或离散信号，组成结构主要包含导光板、开关部件、背板、前板、印制电路板以及电连接器、其他元件。

2、模拟式顶部控制板架构。驾驶舱传统顶部控制板采用硬线传输离散或模拟量信号，驾驶员通过操纵控制板上的开关部件产生相应的指令，该指令信号通过内部连线传送到印刷电路板，印刷电路板经过一定的电路逻辑处理后同样通过内部硬线线路将模拟量信号传给外部连接器，外部连接器也是通过大量的硬线将信号输送给系统控制执行部件（如阀门、泵等部件），同样，飞机系统反馈的状态信号或故障信号，使用硬线通过外部链接器传送给印刷电路板，印刷电路板经过对接收的信号进行滤波和保护后，驱动前板上的信号灯燃亮。整个传输和处理的信号均为模拟或离散信号，内部的数据传输处理比较简单，但是内部需要使用大量的硬线传输和处理，不仅增加顶部控制板的导线数量和离散或模拟量接口数量，而且很难实现信号或数据的共享，更不利机上各个机电系统的综合控制。

3、模拟式顶部控制板存在的不足。模拟或离散的顶部控制板在飞机上已经使用了很多年，且技术已经非常成熟，但缺点也是显而易见的：1）内部线路过多、过于密集，不仅增加了顶部控制板的重量、功耗及体积，同时也容易引发接线差错，降低设计和制造的正确性和准确性，给设计安全带来隐患；2）每个控制板均为分立式，通讯信号之间相互独立，从而无法实现数据的统一管理和数据的共享；3）处理和传输离散信号，不利于机电系统的集成和综合化。

三、数字化顶部控制板

数字化顶部控制板与传统模拟式顶部控制板最重要的区别在于它引入了CPU（中央处理器，又称微处理器），这是数字化顶部控制板的核心。CPU不仅可以实现数模之间的转换，同时有效的处理、解算及存储大量的数据和信息。

3.1数字化顶部控制板的构架

顶部控制板数字化设计的关键点和难点在于如何保证飞机的安全等级 ，即数字化顶部控制板不会降低集成于顶部控制板各个飞机系统的安全性，要维持系统设计所设定的余度。比如电源系统，为了满足电源系统的安全性要求，电源系统设计成三个子系统，分别为电源子系统I、电源子系统II和电源子系统III，这三套子系统互为备份，相互独立。通常电源系统的三套子系统的开关均布置于顶部控制板上，而顶部控制板组件数字化设计后，同样要保证这三套子系统之间的独立性。针对这样的问题，提出了数字化思路如下：

顶部控制板组件的数字化设计只是集成飞机上一般系统控制信号，不集成飞机关键系统以及各系统中的第三套应急系统中的手动/超控部分，关键系统及第三套系统的控制仍采用传统的模拟式的控制方式，目的是为了实现系统设计的余度之间的独立，有效地避免因顶部控制板组件上的CPU失效后会对飞机的安全飞行产生影响，保证系统安全性。

而对于一般系统的控制信号，数字化顶部控制板组件设计成双通道和双余度构型，即一个子系统对应一个通道，每个通道设有2个余度，即顶部控制板组件设置有4个CPU。这4个CPU负责采集顶部控制板上的开关信号，经处理后通过总线输送到综合电气控制系统的控制器，控制器经过逻辑判断后，向各个系统的控制器输送相应的指令。

3.2数字集成化顶部控制板的优势

数字总线技术的优势在于：1.应用数字总线技术可以简化和减少系统的硬件接口， 且数字接口代替离散或模拟配线，可减少电缆数量和重量[1]，有利于实现飞机的减重和节能；2.可以统一管理控制板所有的输入和输出，使得其管理效率更高3.采用数字总线通信可减少电线电缆的数量，容易实现EWIS的物理隔离，减轻了重量，节省了空间，提供系统的可靠性和维护性。

四、结束语

当前驾驶舱顶部控制板组件引入数字总线技术和微处理器在国外某些先进的飞机上曾有过应用，但在国内这方面的研究起步比较晚，国内大部分的现役飞机仍采用传统的离散或模拟信号的通讯方式，不仅无法满足飞机减重节能的需求，同时无法满足目前飞机上各个机电系统的数字化的发展趋势。可见，飞机顶部控制板数字化必将成为未来的发展趋势。

参 考 文 献

[1]李倩.LED 调光控制技术在飞机导光板照明中的应用[J] .测控技术， 2010， 29（ 11）： 106-108.