CC BY
307Компоненты и технологии, № 3'2005
Модули ЖК-дисплеев
для авионики
Начиная с 1994 года, отмеченного первым полетом Боинга 777, оснащенного ЖК-дисплеями, стало ясно, что дисплеи этого типа скоро будут доминировать в бортовой аппаратуре самолетов нового поколения.
Александр Самарин
После 40 лет разработок ЖК-дисплеи достигли, наконец, качества, соответствующего требованиям, которые предъявляются к первичным дисплеям на приборной панели гражданских или транспортных самолетов. ЖК-дисплеи прогрессировали от низкоконтрастных дисплеев с пассивной адресацией, которые применялись в наручных часах и калькуляторах, к дисплеям с высоким контрастом, разрешением и цветовой гаммой. Началом конца эры ЭЛТ-дисплеев в авионике было отмечено оснащением ЖК-дисплеями всей приборной панели кабины управления пассажирского самолета Боинг 777. С этого же самого момента стало происходить переоснащение приборных панелей старых моделей самолетов, находящихся в эксплуатации. Электромеханические индикаторные приборы стали заменяться плоскопанельными дисплеями.
В середине 90-х годов технология ЖК-дисплеев становится доминирующей технологией для замены электромеханических приборов в кабине самолетов старых типов.
С приходом в авионику ЖК-дисплейных модулей поменялась и концепция оформления приборной панели современного самолета. Появилась возможность использовать один универсальный модуль ЖК-дисплея, который можно вставлять на место любого электромеханического индикатора.
Конфигурирование функции индикаторного модуля производится через режимные перемычки на интерфейсном разъеме. При установке дисплея на конкретную позицию панели происходит автоматическая конфигурация его функций под индикацию конкретного параметра с соответствующей шкалой и маркировкой.
Сферы применения и классификация дисплейных систем для авионики
Первыми индикаторными устройствами на приборной панели кабины самолета были транспаранты с лампами прямого накаливания и стрелочные приборы. Стрелочные приборы были напрямую связаны с датчиками скорости, высоты, скорости ветра, гирокомпасом. Индикаторные лампы обеспечивали подсветку типа включенных режимов, подавали сигналы предупреждения и аварии. Управление режимами производилось с помощью тумблеров и меха-
нических переключателей. Основные приборы, без которых невозможно управление самолетом, образуют группу PFD (Primary Flight Displays) — первичных полетных дисплеев. Приборы эти для повышения надежности системы управления дублируются. Группа индикаторов, дублирующая первичные полетные приборы, называется Backup Instruments.
Со временем росла сложность системы управления самолетом. Возросло число локальных систем управления, число датчиков и индицируемых параметров. Для увеличения надежности электромеханические индикаторы стали заменяться на электронные. Вместо линеек стрелочных приборов и дискретных индикаторов стали применяться более компактные интегральные компьютерные дисплейные системы. С увеличением уровня интеграции в дисплейные модули стали перемещаться и сами системы управления с процессорными модулями, а также интерфейсы с датчиками.
Приборные панели самолетов и вертолетов стали оснащаться несколькими дисплейными системами на основе TFT-панелей высокого разрешения.
В центральной части находятся четыре дисплея для индикации основных полетных параметров, общих для обоих пилотов, сидящих в кабине. Справа и слева — дисплейные поля для левого и правого пилотов. Показания однотипных полетных приборов на них дублируются, однако каждый из пилотов может выбрать свой режим индикации для своего нижнего поля дисплея. Например, у левого пилота выбрана карта метеоусловий. В нижней части находится
Компоненты и технологии, № 3'2GG5
Экран вертикальной полетной обстановки Экран полетной глиссады при заходе на посадку Экран козырькового дисплея
RNP RNAVpath
Non precision path
Runway Планшет электронных карт
Экран расширенного обзора Экран дисплея синтетического зрения
Рис. 2. Изображения полей экранов различных дисплейных систем на приборной панели летательного аппарата
группа дублирующих полетных приборов с эмуляцией стрелочных электромеханических индикаторов. Чуть ниже под ними поле режимных переключателей, а еще ниже — панель управления бортовым вооружением.
Ко второму уровню дисплейной системы относится мониторинг параметров двигателя и топливной системы. К ним относятся температура и давление масла турбин, скорость вращения турбин, уровень топлива, развиваемая мощность двигателя и т. д.
К третьему уровню относятся приборы индикации навигационной обстановки, планшетные карты, карты метеоусловий, карты местности с высотным рельефом, GPS-карты.
Для ориентации в окрестностях аэропорта при взлете или посадке, особенно в плохих метеоусловиях, может использоваться загружаемая с CD-привода карта окрестностей определенного аэропорта с компьютерной привязкой к курсу самолета.
Четвертый уровень — дисплейные системы для информационных и развлекательных пассажирских видеосистем.
Вот неполный перечень типов используемых в настоящее время дисплейных авиационных систем:
• Дисплейный модуль для отображения одного полетного параметра (шкального или с эмуляцией стрелочного прибора).
• Дисплей вертикального обзора по курсу самолета.
• Универсальный графический модуль с программированием функции отображения.
• Интегрированная дисплейная система с отображением нескольких параметров.
• Интегрированная дисплейная система с процессорным модулем управления.
• Консольные дисплеи пассажирских кресел.
• Нашлемные дисплеи пилотов.
• Дисплеи козырькового типа кабины.
• Дисплейные системы ночного зрения.
• Дисплей расширенного обзора.
• Дисплейные системы синтезированного зрения.
• Дисплей посадочной глиссады.
• Дисплей электронной карты окрестности аэропорта.
На рис. 2 показаны типы экранов для некоторых дисплейных систем, перечисленных выше.
Модули ЖК-дисплеев используются как в гражданской, так и в военной авиации. В данной отрасли работает множество фирм, кото-
рые поставляют оснащенные ЖК-дисплеями авиационные приборы. Дисплейные модули применяются в военных и гражданских вертолетах, самолетах малой авиации и частных самолетах, авиалайнерах, палубных самолетах.
Архитектура приборной панели кабины летательного аппарата
На рис. 3 показана архитектура приборной панели боевого вертолета. Приборная панель образована совокупностью нескольких отдельных дисплейных систем. Каждая дисплейная система имеет интерфейс с одним или несколькими модулями датчиков или модулем системы управления.
Сокращения, используемые на рис. 3 (Aerospace Display Systems):
• ADU — Air Data Unit (модуль измерения скорости ветра);
• APM — Auto Pilot Module (модуль автопилота);
• APIRS — Aircraft Piloting Internal Reference;
• APMS — Auto Pilot Mode Selector (блок выбора режима автопилота);
• FCDM — Flight Control Display Module (интегральный модуль полетного дисплея);
• HUMS — Health and Usage Monitoring (мониторинг системы — «черный ящик»);
• ICP — Instrument Control Panel (панель управления);
• ND — Navigation Display (навигационный дисплей);
• NAUM — Navigation Module (модуль навигации);
• NAV CDU — навигационный дисплейный модуль;
• PFD — Primary Flight Display (первичный полетный дисплей);
• Rate Gyro — модуль гироскопа;
• RCM — Radio Control Module (модуль управления радиосвязью);
• RCU — Recognition Control Unit (модуль системы распознования «свой-чужой»);
• SA — Series Actuator (линейка механических приводов);
• VEMD — Vehicle and Engine Management Display (дисплей параметров управления элеронами и двигателем);
• Backup instruments — дублирующие полетные приборы;
• EFIS — Electronic Flight Instruments (полетный приборный дисплей);
• EIDS — Engine Instrument Display System (приборный дисплей параметров двигателя).
Требования к приборным дисплеям кабины самолета
Характеристики бортовых дисплейных модулей должны соответствовать ряду определенных требований. Прежде всего, это обусловлено жесткими условиями работы приборов в кабине летательного аппарата. К ним относятся наличие повышенной вибрации, широкий температурный диапазон, изменения давления воздуха в кабине, широкий диапазон изменения яркости фоновой подсветки. Уровень надежности дисплейного оборудования должен соответствовать определенным нормам, регламентирующим уровни надежности для бортового оборудования. В большинстве случаев на дисплеях приборной панели управления эмулируются привычные механические или электромеханические приборы, предназначенные для навигации и управления, а также световые табло с предупреждающими сообщениями. Специфика применения определяет для дисплеев свои форматы для отображения символьной, символь-
Backup instruments
WXRRADAR —
COM —
ADF
VOR/IIS —
АТС
GPS —
____ARINC Data
Collector
____Maintenance
bus
CVR
— MAP Reader
S.A. APIRS ADU Rate Gyro ADU APIRS
Рис. 3. Структура связей дисплейных модулей кабины в системе управления боевым вертолетом
Компоненты и технологии, № 3'2005
но-графической и графической информации, не совпадающие с привычными форматами дисплеев для настольных компьютеров.
Дисплеи, расположенные на приборной панели кабины самолета, должны обеспечивать считывание информации при полетах в ночное время. Фоновая подсветка имеется только от соседних приборов на приборной доске в кабине летательного аппарата. При полете над белыми облаками уровень фоновой яркости солнечного света в кабине может достигать до 27400 кд/м2. Таким образом, перепад яркости фонового освещения составляет несколько десятков тысяч раз. Поэтому для дисплеев авионики требуется автоматическая регулировка яркости, причем в очень широком диапазоне — 20000:1! При этом требуется обеспечивать поддержание контраста на уровне не менее 100:1.
В соответствии с принятыми эргономическими нормами приемлемый уровень яркости дисплейного изображения по отношению к фоновому уровню должен соотносится как:
1.2 <=
1+ld/lb
Универсальные графические модули ЖК-дисплеев для авионики
В качестве примера универсального графического модуля для авиаприложений можно привести модель дисплейного модуля фирмы ImageQuest Technologies с диагональю экрана 5,66 дюйма. В дисплее с разрешением 120 пикселей на дюйм используется типа дельта. Он способен воспроизводить 256 градаций яркости для каждого из основных цветов. Рабочий температурный диапазон модуля составляет -40...+70 °С. Диапазон обеспечивается дополнительным нагревом устройства подсветки и панели с активной матрицей. Кадровая развертка 60 Гц. Мощность потребления составляет 400 мА от 12-вольтной бортовой сети. Нагревательный элемент может потреблять до 24 Вт при питании от 12 до 28 В. На рис. 4 показан другой универсальный приборный дисплейный модуль фирмы Honeywell, который применяется в кабине боевого вертолета системы Сикорского.
Рис. 5. Структура модуля приборного ЖК-дисплея
где Ld — уровень яркости дисплея, а LB — уровень яркости фона.
Подставляем в неравенство величину 27400 кд/м2 и получаем максимальный уровень яркости для дисплеев, применяемых в кабине самолета около 5480 кд/м2.
Данным требованиям удовлетворяют цветные TFT-дисплеи. STN-дисплеи имеют гораздо худший контраст по сравнению с ЖК-дисплеями с активной адресацией, и поэтому не применяются в приборных панелях самолетных кабин. Расширение рабочего температурного диапазона для ЖК-дисплейных модулей достигается введением нагревателя в конструкцию модуля. При низких температурах за счет включения нагревателя поддерживается рабочая температура жидкого кристалла в зазоре панели. Выпуском дисплейных модулей для авиационных приложений занимаются специальные фирмы. В качестве исходных компонентов ими используются как стандартные, так, заказные панели известных производителей. Так, например, интегральную дисплейную систему для приборной панели кабины истребителей F-14 выпускает фирма Palomar Display Products. Форматы экранов авиационных дисплейных систем могут отличаться от форматов ЖК-экранов, которые используются в дисплеях ноутбуков или промышленных терминалов. В одной фирме даже разработана технология обрезки стандартных TFT-панелей под формат авиационных дисплеев. Обрезка части экранного поля производится со стороны, на которой нет контактных площадок для монтажа драйверов. После герметизации места резки производится монтаж микросхем драйверов и сборка модуля. Операция не нарушает однородности зазора в панели и не влияет на качество и состав ЖК-материала.
Механическая устойчивость дисплейных модулей к вибрации и ударам обеспечивается использованием специальной конструкции крепления панели в модуле.
Рис. 4. Универсальный модуль первичного полетного прибора, используемого в кабине вертолета Сикорского
Модульные индикаторы приборной панели кабины самолета
Другой подход для создания модульного первичного полетного прибора использовала фирма MOOG Component Group (www.moog.com)
В качестве индикатора в модуле применяется многосегментный ЖК-индикатор, на экране которого могут отображаться показания прямых или круговых аналоговых шкал, а также цифровые данные. Конструкция модуля позволяет использовать его вместо стрелочных электромеханических полетных индикаторов, показывающих высоту скорость, курс, крен самолета и т. д. На рис. 5 показана конструкция универсального модуля первичного полетного прибора.
Модульный подход позволяет адаптировать универсальный блок простым и дешевым способом — сменой маски на ЖКИ стандартного формата. Шкалы, цвета, название прибора, название фирмы производителя, все это может быть нанесено на маску и обеспечивает гибкость при конфигурировании специфических функций.
Интегрированные дисплейные системы для приборной панели кабины
Интегрированная дисплейная система для кабин самолета заменяет сразу несколько
Компоненты и технологии, № 3'2005
Таблица. Основные характеристики дисплейного модуля !С0Б 2000
Тип дисплея AMLCD (1G,4" по диагонали)
Высота 21 см
Ширина 30 см
Глубина 11 см
Вес 3,5 кг
Напряжение питания 10-35 В пост. тока, нестабилизированное
Потребляемая мощность 50 Вт
Рабочий диапазон температур -20...+70 °С
Температура хранения -40...+80 °С
Последовательные каналы ввода-вывода 7 RS-232 (4 из них имеют преобразование в сигналы интерфейса RS-422)
Входные сигналы 8 дискретных, 4 счетчика импульсов, 14 дифференциальных аналоговых каналов, 8 аналоговых каналов, интерфейс клавиатуры, видеовход NTSC (опционально).
Выходные сигналы 16 дискретных, 1 аудиоканал, индикатор глиссады и флагов
Рис. 7. Планшет для целлулоидных авиационных карт
полетных индикаторов и позволяет отображать несколько параметров на одном дисплее. Интегральные системы имеют встроенные процессоры, память, цифровые и аналоговые интерфейсы с датчиками и функциональными модулями. Обычно интегральные системы устанавливаются в центральной части приборной панели кабины летательного аппарата. Выбор отображаемых параметров может быть определен пользователем для конкретного применения. На рис. 6 показана передняя панель интегрированной дисплейной системы ICDS 2000 американской фирмы Arnav System.
На основном экране отображается курс и полетная карта с высотным рельефом (внизу). Слева от основного поля отображаются поля индикации параметров работы двигателей (число оборотов, расход топлива, давление и температура масла в системе двигателя, ресурс мощности двигателя и т. д.).
«Живые» дисплейные карты
В полете необходимо использовать несколько типов различных карт. Это и карты местности, карты боевого задания, карты метеоусловий, подробные карты аэропортов. Ранее широко использовались бумажные карты, которые хранились в пластиковых планшетах. Оперативная информация наносилась на карты цветными карандашами. Бумага быстро изнашивалась в местах сгиба и требовала частой замены. Применялись также карты на целлулоидных листах (рис. 7). Срок службы карт на целлулоидных полосках был заметно выше, чем у бумажных карт.
Замена обычных бумажных карт на цифровые значительно облегчила и упростила процедуру пользования картой. Электроника обеспечила новый уровень оперативности при пользовании картографической информацией. Загрузка и обновление карт может производиться как с лазерных дисков, так и через каналы оперативной связи. Привязка пилотируемого объекта к координатам карты произ-
Рис. 8. Дисплейный модуль фирмы Harris для отображения картографической информации
водится с помощью нескольких навигационных систем, в том числе и системы GPS. На рис. 8 показан универсальный дисплейный модуль для индикации картографической информации.
Тип карты выбирается с помощью функциональных кнопок, расположенных слева и справа на передней панели дисплейного модуля.
На рис. 9 показана дисплейная система для военного вертолета Сикорского. Система имеет интерфейс SCSI для привода CD-ROM. В основе системы — такая же архитектура, как в обычном персональном компьютере, только в упрочненном исполнении.
На рамке передней панели вдоль всего периметра находятся функциональные клавиши для управления выбором карт, сменой ре-
Рис. 9. Дисплей рельефной карты боевых операций
жимов, навигации по карте, нанесения специальных картографических символов в поле карты.
Цифровой дисплей планирования боевых операций
На рис. 10 показана передняя панель дисплея Flight2 фирмы Rockwell Collins, предназначенного для отображения комплексного изображения и состоящего из нескольких полей. На экране одновременно может отображаться, например, карта курсового высотного профиля, маршрутная карта, карта аэропорта и карта боевого задания. Дисплей предназначен для применения в самолетах и вертолетах тактической авиации США.
Программное обеспечение позволяет эмулировать различные электронные карты для дисплея — маршрутные карты, топографические карты с рельефом местности и карты препятствий. Режим wizard позволяет пилоту оптимизировать выбор при составлении маршрута полета. Программная поддержка обеспечивает автоматическое обновление карты погодной обстановки в зоне полета. Новые данные метеоусловий поступают по запросу через специальный служебный канал связи.
Рис. 1G. Передняя панель дисплея Flight2 фирмы Rockwell Collins
Компоненты и технологии, № 3'2005
Oj LIGHTNING
Рис. 11. Дисплейная система Garmin
Многофункциональные дисплеи для авиации
В дисплейной системе фирмы Garmin (рис. 11) на компактной панели блока интегрированы функции отображения нескольких типов дисплеев, а также органы управления функциональными модулями летательного аппарата.
На панели находятся три дисплейных поля — одно большое поле графического дисплея и одно поле малого графического дисплея, а также монохромный графический дисплей еще меньшего формата для вывода символьной информации.
Планшетная дисплейная система Magellan
Рассмотренные дисплейные системы для отображения картографической информации имели блочную конструкцию для встраивания в приборную панель кабины самолета или вертолета. Однако есть и автономные «живые» карты, которые можно держать в руках и переносить. Примером устройства такого типа может быть дисплейный авиационный планшет «Магеллан» фирмы Holmes Research (рис. 12).
На рис. 12 использованы следующие обозначения:
• NR — кнопка поиска 10 ближайших аэропортов для аварийной посадки;
• MENU — кнопка управления выбором из меню;
• Zoom In\Out — кнопки изменения масштаба карты;
• ARROWS — стрелочные кнопки для панорамирования карты;
• ENTER — кнопка переключения режимами курсора и навигации;
• Navigation — навигационная информация;
• Airport information — подробные данные по аэропорту (связные частоты, топология посадочных полос).
Авиационная дисплейная система «Магеллан» разработана в виде планшета и содержит процессорный модуль, связной модуль, ЖК-дисплей, GPS-приемник и функциональную клавиатуру. Положение самолета отобра-
-О
MENU —
Zoom ln\Out — кнопки изменения масштаба карты
N1? — кнопка поиска 10 ближайших аэропортов для аварийной посадки
ARROWS -стрелочные кнопки для панорамирования карты
ENTER — кнопка переключения режимами курсора и навигации
AIRPORT information — подробные данные по аэропорту (связные частоты, топология посадочных полос)
Рис. 12. Планшетная система «Магеллан»
Navigation — навигационная информация
WAYPOINT ETE, DESTINATION ETA & GPS TIME
жается на карте с окружающими дорогами и прочими навигационными объектами. Кроме карт и навигационных данных дисплейная система способна отображать план полета, планы аэропортов, вспомогательную навигационную информацию из баз данных Jeppesen. Разрешение дисплея 640x480 (модель Magellan EC-10X). Изображение реальных карт синтезируются из базы данных. При этом используется навигационная информация от встроенного GPS-приемника.
Козырьковые ЖК-дисплеи
Head Up Display (HUD) — дословно «над-головный дисплей». Более точно этому типу дисплея соответствует название «козырько-вый» дисплей, поскольку изображение виртуального прибора, например, навигационного курсового указателя, проецируется на прозрачный козырек, который находится перед глазами пилота. Пилот видит показания прибора (шкалу, карту, цифровые данные) на фоне реальных объектов (рис. 13). Конструкция козырькового экрана может крепиться на приборной панели. Козырек может в случае необходимости откидываться вверх или вниз. Функция виртуального экрана в этом случае не используется. В качестве такого козырька может использоваться и солнцезащитный козырек, закрепленный на шлеме пилота (рис. 14).
Head Up Display позволяет пилоту сохранять направление взгляда при наблюдении полетной символики. Символы проецируются с фокусировкой в бесконечность. Это полезно не только в тактических ситуациях, но и в процессе захода на посадку в плохих метеоусловиях. Пилот может выбирать определенные режимы наложения изображений в зависимости от типа выполняемой в данное время операции кнопкой на приборной панели.
В первых моделях козырьковых дисплеев в качестве проекторов использовались миниатюрные ЭЛТ высокой яркости. На рис. 15 показана оптическая схема козырькового дисплея.
70N\-*«v/'17c'
п V 4 ЙІ5'?00
/ Y » V»|A
60t\ /160
Рис. 13. Изображение виртуального полетного индикатора, проецируемое на экран козырькового дисплея
О
Рис. 14. Изображение проецируется на внутреннюю поверхность солнцезащитного козырька
В качестве устройства, регулирующего яркость, используется обычный лепестковый затвор (диафрагма, как в фотоаппаратах). Сигнал с фотодатчика внешней освещенности поступает на схему механического привода (шаговый микроэлектродвигатель), который
Рис. 15. Оптическая схема козырькового проекционного дисплея
Диффузионный проекционный экран
Компоненты и технологии, № 3'2005
Увеличительная секция линз
ЖК-модулятор для зеленого света
Проекционный
экран
Фокусирующая система линз
. ^
Поляризационный расщепитель ЖК-модулятор
Дуговая лампа
светового потока
для красного света
и поляризаторов в структуре модулятора. Это дает возможность значительно уменьшить рабочую температуру для ЖК-матери-ала модулятора. Среднее время наработки на отказ (МТВБ) такого дисплея составляет около 10000 часов.
Отраженный и модулированный потоки света сливаются вместе и проходят через увеличительную систему линз. Размер изображения на выходе соответствует размеру экрана.
Проекционная система — диффузный экран — вмонтирована в шлем таким образом, что прямые лучи солнечного света не могут попасть прямо на экран. На рис. 17 показано изображение виртуального прицела на солнцезащитном козырьке, который закреплен на шлеме пилота.
Рис. 16. Оптическая схема двухцветного проекционного дисплея на основе ЖК-модуляторов ЬСОБ
и обеспечивает регулировку диафрагмы. Устройство простое, но, поскольку содержит механическую систему, имеет недостаточный уровень надежности. Для повышения уровня надежности в Rockwell Science Center разработан электрооптический затвор для регулировки яркости.
Нашлемные дисплеи
Helmet Mounted Display (HMD) — нашлем-ные дисплеи. В данном случае дисплейная система размещается на шлеме пилота. Изображение может проецироваться как на поверхность солнцезащитного козырька, так и непосредственно на глазное дно.
В настоящее время проекционные ЭЛТ заменяются на ЖК-микродисплеи. Замена позволит улучшить эргономические и надежностные показатели, увеличить срок службы, уменьшить вес. Снижение веса является наиболее ощутимым фактором, поскольку вся конструкция монтируется в шлеме пилота. При наличии значительных перегрузок вследствие ускорений по всем направлениям каждый лишний грамм даст ощутимую нагрузку на шейные позвонки и мышцы шеи. Ожидается и снижение стоимости такой системы.
В качестве альтернативы ЭЛТ могут применяться модуляторы на основе ЖК-дисплеев отражательного типа на LCOS-структуре. На рис. 16 показана оптическая схема двухцветного дисплея, имеющего формат XGA и размер пикселя 19 микрон.
Оптическая система обеспечивает разделение цветовых компонентов светового потока, спектральную фильтрацию, раздельную модуляцию для двух цветовых потоков, сложение модулированных потоков, увеличение и направление на диффузный проекционный экран. Экран находится непосредственно перед глазами пилота в поле зрения 24 градусов по вертикали и 30 градусов по горизонтали. Источник света — металлогалогеновая лампа мощностью 50 Вт.
Непосредственно после лампы стоят инфракрасный (IR) и ультрафиолетовый фильтры (UV). Их цель — отсечь в световом потоке лишние спектральные компоненты, которые могут вызвать лишь излишний нагрев опти-
ческих элементов системы или вызвать деградацию поляризационных фильтров и ЖК-ма-териала.
Polarization Beam Splitter (PBS) — поляризационный спектральный расщепитель — образует два раздельных потока красного и зеленого цвета. Цветовые потоки имеют разные плоскости поляризации. Каждый из них проходит через свой модулятор отражательного типа на LCOS-структурах. На оба модулятора поступают уже поляризованные потоки света. Такая оптическая схема позволяет исключить применение цветных фильтров
Сенсорная система для определения положения головы пилота самолета
Система определяет положение головы пилота посредством электромагнитной трекин-говой сенсорной системы слежения. Ортогональные электромагнитные волны излучаются шлемом, который связан с модулем Aircraft Retained Unit. Сигналы этого модуля определяют положение головы пилота и поступают на выход шины 1553 или порт RS-232. Система трекинга способна работать в нескольких базовых режимах: нормальном, пеленгования, резервном и в режиме теста (BIT). Трекинг позволяет синхронизировать положение курсорного указателя на проецируемом изображении нашлемного дисплея, например в процессе прицеливания и при наведении бортового оружия.
Дисплеи систем ночного видения
Нашлемные дисплеи могут использоваться в качестве системы ночного зрения. Инфракрасная оптическая система закрепляется на шлеме пилота. Сигналы инфракрасной системы конвертируются в сигналы синтеза изображения на козырьке пилотного шлема. На рис. 18 показано наблюдаемое на нашлем-ном дисплее пилота вертолета изображение военной техники в ночное время.
Рис. 18. Нашлемный дисплей системы ночного видения пилота боевого вертолета
Компоненты и технологии, № 3'2005
Рис. 19. Терминальные коммуникационные устройства для пассажиров
Рис. 21. Консольная ЖК-панель на кресле пассажира
buffer/amps
VCR1
Видео-
магнитофоны
VCR2
Селектор
видеоканалов
Пассажирская панель управления
Пассажирская панель управления
Пассажирская панель управления
\Ь° Пассажирская
панель управления
Рис. 20. Структура селекторного видеоинтерфейса пассажирского салона
Пассажирский 14,2-дюймовый дисплей (рис. 20) отображает 16 млн цветов, имеет несколько видеоинтерфейсов (NTSC, PAL, SECAM, композитный видеосигнал, VGA и S-видео). Глубина дисплея всего 50 мм.
На рис. 22 показана панель SoftToch, встроенная в спинку кресла впереди пассажира, с пультами ДУ.
Панель управления позволяет регулировать положение кресла несколькими прикосновениями к управляющим полям. Панель SoftToch предназначена для применения в пассажирских креслах салонов бизнес-класса.
Дисплейная система синтезированного зрения
Одним из замечательных применений авиадисплеев является полное устранение фронтального фонаря кабины пилотов!
Для летательного аппарата, который имеет высокие скорости полета, нежелательно иметь вертикальные окна на носу и толстый нос. По этой причине сверхзвуковые самолеты Concord и Ту-144 имели заостренный нос. Поскольку самолет летает с очень большими углами атак при взлете и посадке, то его передняя носовая секция должна была иметь возможность поворачиваться вниз, чтобы обеспечить пилотам обзор плоскости взлетной полосы при маневрировании на малой высоте. Этот опускающийся «клюв» на носу самолета имеет очень сложную, тяжелую и дорогую механику. Впервые проблема полета скоростных летательных аппаратов с высокими углами атак на малых высотах возникла еще в 1950 году при разработке самолета
Concord SST. Можно избежать применения крайне сложной и потенциально ненадежной системы с подвижным носом, если совсем отказаться от концепции прозрачного фонаря кабины. В этом случае визуальный обзор пространства перед самолетом может обеспечить дисплейная система синтезированного зрения. Пилоты смогут наблюдать изображение на панорамном дисплее. Исходная информация будет получена от нескольких типов датчиков изображения. Это обычные видеокамеры, инфракрасные камеры и радары, работающие в миллиметровом диапазоне. Наличие нескольких систем позволит «видеть» сквозь туман и сильный дождь. На рис. 23 показана конструкция самолета будущего без фонаря кабины.
Система без фронтального кабинного фонаря была разработана фирмой McDonnel-Douglas незадолго до того, как эта фирма была приобретена гигантом Boing. Такая конструкция кабины называется No Windscreen.
Литература
1. Standards For Next — Generation Systems. Boeing Commercial Airplanes. USA, 10.03.2002
2. ICDS System Overview. ARNAV Systems, Inc.. USA, October 2001.
3. Head Up Displays. BAE Systems. United Kingdom, 2004.
4. Lynda J. Kramer, Lawrence J. Prinzel, Jarvis J. Arthur, Randall E. Bailey. Pathway design effects on synthetic vision head-up displays. NASA Langley Research Center. USA, 2004
5. http://www.aeronautics.ru/archive/refer-ence/Avionics_Glossary.htm (глоссарий по авионике).
Рис. 22. Видеоконсоль для пассажирского кресла
Дисплейная система в кресле пассажира
В современных моделях пассажирских авиалайнеров кресла пассажиров оснащаются дисплеями с пультами управления. Дисплейный модуль может быть встроенным в спинку кресла, откидываться на консоли или же входить в состав отдельного терминального устройства с полной клавиатурой. Пользуясь пультом управления, пассажир может выбирать каналы видео, запрашивать справочную информацию о полете, получать доступ в Интернет, отправлять электронную почту и даже совершать покупки через интернет-магазины. Нарис. 19 показаны терминальные коммуникационные устройства для пассажиров авиалайнеров.
СИСТЕМЫ ПЕРЕДНИХ И ЗАДНИХ ПОДВИЖНЫХ ЗАКРЫЛКОВ
