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泰雷兹全新航电系统——以提高直升机的安全性和效率为己任


航电系统Avionics 2020

法国泰雷兹集团在不久前的2017天津直升机博览会展示其新研发的航电设备Avionics 2020、Compact autopilot紧凑型自动驾驶仪、直升机培训解决方案、以及Electrical systems电气系统等。

期间,泰雷兹直升机航电业务副总裁Christian Bardot先生,和泰雷兹直升机航电业务战略总监Emmanuel Guyonnet先生为记者们详细介绍了其新型直升机驾驶舱航电系统Avionics 2020并回答了记者提问。

背景及产品介绍:

泰雷兹非常高兴能够作为展商来参加这一次的展会,这是我们第三次参加,展会一届比一届办的更好。中国的直升机市场目前发展非常的迅速,泰雷兹也非常高兴能有这样的机会向大家展示我们在直升机方面的实力。

首先我想跟大家分享的一个信息就是,跟其他飞行器或其他交通方式相比,直升机的飞行是所有飞行里面最危险的。为此,泰雷兹的愿景和责任就是提供技术,提高直升机的安全性和效率,泰雷兹正在研发新技术让飞行更安全。

我们的新一代驾驶舱,为飞行人员或者是机组人员提供了辅助其执行任务的任务管理界面,对于直升机驾驶员及机组人员非常重要,比如可重复使用的地图,这样他们才能完美的完成任务。

我们还提供了本地化或者叫定制化的平台,我们会对客户即直升机制造商说,它能把我们的驾驶舱变成你们自己的,意思是我们提供开放的平台,让直升机制造商跟据自己的需求对应用进行定制。有两点优势,第一是这个产品可以满足直升机制造商自己的人机界面理念;第二点是因为它是可定制的,因此能够满足在不同的机型上保持一致的人机界面理念,不论是轻型,双发动机还是重型直升机。

这一款驾驶舱的另一大特点是它从设计上就考虑到了互联性,可以满足与外界的实时沟通,与开放世界的日益增多的应用相连。我们在设计之初就将这一点考虑在内,使驾驶舱能够跟外界应用兼容。而且未来会实现通过卫星,或者是4G的互联。

这四个特点,对于提高直升机飞行的安全性,以及它的能力及任务效率都非常重要。但如果机载硬件的数量越来越多,这些目标反而无法实现了。我们的解决办法,从设计新型驾驶舱系统之初,就用很少数量的设备,来集成上述功能—它的总体重量非常轻。这看起来并不重要,但是对于所有的直升机制造商来说,直升机的重量从来都是敌人,因为无法对重量定价,不像载荷能力。与集成同等数量的功能的其他驾驶舱系统比,我们的这款驾驶舱系统重量非常轻,这一点非常重要。

我们还有另外一款引以为豪的产品,它叫紧凑型自动驾驶仪。针对直升机的安全问题我们还有很多工作要做,尤其是轻型直升机。例如单发目视飞行的直升机,这类直升机的事故率非常的高,尤其在接近地面的时候非常危险,可能会撞到地上或者是杆子或是树上。我们研发的这一款compact autopilot紧凑型自动驾驶仪,它的特点是小巧,自重轻,同时能够显著的为直升机增稳,并提升直升机很多性能。

它非常适合轻型的直升机,因为非常小巧,然后非常的轻,一般情况下自动驾驶仪都需要外置的飞控计算机,但是这款自动驾驶仪内置计算能力,不再需要外部的计算机,所以非常小巧,利于减重,适合轻型直升机。

对于直升机驾驶员及机组人员非常重要,比如可重复使用的地图,这样他们才能完美的完成任务。我们的新一代驾驶舱,为飞行人员或者是机组人员提供了辅助其执行任务的任务管理界面。

我们还提供了本地化或者叫定制化的平台。在泰雷兹,我们会对客户即直升机制造商说,它能把我们的驾驶舱变成你们自己的,意思是我们提供开放的平台,让直升机制造商跟据自己的需求对应用进行定制。有两点优势,第一是这个产品可以满足直升机制造商自己的人机界面理念。第二点是因为它是可定制的,因此能够满足在不同的机型上保持一致的人机界面理念,不论是轻型,双发动机还是重型直升机。

这一款驾驶舱的另一大特点是它从设计上就考虑到了互联性,可以满足与外界的实时沟通,与开放世界的日益增多的应用相连。我们在设计之初就将这一点考虑在内,使让驾驶舱能够跟外界应用兼容。而且未来会实现通过卫星,或者是4G的互联。

这四个特点,对于提高直升机飞行的安全性,以及它的能力及任务效率都非常重要。但如果机载硬件的数量越来越多,这些目标反而无法实现了。我们的解决办法,从设计新型驾驶舱系统之初,就用很少数量的设备,来集成上述功能—它的总体重量非常轻。这看起来并不重要,但是对于所有的直升机制造商来说,直升机的重量从来都是敌人,因为无法对重量定价,不像载荷能力。与集成同等数量的功能的其他驾驶舱系统比,我们的这款驾驶舱系统重量非常轻,这一点非常重要。


泰雷兹直升机航电业务副总裁Christian Bardot先生(左),和泰雷兹直升机航电业务战略总监Emmanuel Guyonnet先生(右)

问:刚才听到他说这个是用电容式的这个触控屏,因为现在大多数的驾驶舱都是电阻式的触控屏。那么泰雷兹怎么用于防止飞行员的意外输入,比如遇到颠簸的时候,电容可能会遇到意外输入。对于这种无意识的输入泰雷兹会用什么设计来防止这一类的问题?

答:这一款电容技术,是泰雷兹自主研发的,为此我们有几项专利。就是为解决您刚才提出的问题。它可以在带着手套的状态下使用,它可以在颠簸的状态下使用,所有状况我们的设计团队都有考虑到。这项电容技术目前是一项专利技术,没有上市,是泰雷兹的专项技术。我们将航电系统嵌入到电容屏中。所以您可以试着戴着手套去进行一下操作。

问:Avionics 2020何时取得适航认证?

答:2020年,就是跟他的名字一样。

问:在没有外部环境驱动下,泰雷兹是如何做到往前走的,研发套件的?

答:当我们为西科斯基的S-76D认证时,我们是当时市场上第一家利用飞行轨迹球实现驾驶舱的操作互动的。泰雷兹航电总是首先取得领先技术的认证,一直走在市场前列。泰雷兹是一家工程公司,创新技术是我们的DNA,每年我们有四分之一的收入会用于研发。

问: 泰雷兹研发航电技术多少年了?

答:我们从2010年开始研发Avionics 2020。从第一架直升机上天时就开始研发航电技术。

最早的航电系统,就是全机械化的时候,如果比喻成表的话,就像一块指针式手表。它是一种非常特殊的机械装置。我们为协和的超音速飞机做航电系统的研发。泰雷兹的历史可以说就是和最早的一批这些航空的先锋的企业都一起发明的飞机。大概就是从20世纪,我们最早的航电产品是在1920年,我们就和他们并肩去做这个技术的突破。我们从初期开始就是航电历史的一部分并且一直在推动技术的更新换代。大家可以回忆一下当A320上开始搭有老型电视的时候,我们是第一家拥有这种技术的公司,在那个时候我们就开始跟这个320做到很好的支持了。我们是一家一直在进行技术突破的公司。

问:这种驾驶舱将来装到飞机上之后,是会对飞行员的培训,培训流程会更简化,培训起来会更简单。

答:是的,我们预计这个产品投入使用后飞行员所需的培训时间会大大的减少。

问:会影响咱们的模拟机及培训业务吗?

答:这会提升竞争力,因为只用一个模拟机就可以进行不同机型的培训。这种新型驾驶舱航电系统意味着它更容易操作,因此我们提高了它的安全性。目前中国面对的一个挑战是要想增加直升机机队,这不单单是去购买或是生产更多的直升机,而是训练更多的直升机驾驶员。


电气系统

产品附录:

Avionics 2020 新型直升机驾驶舱

属于未来的旋翼机的航空电子设备。其设计原则是依靠恰当的信息将创新适时提供给恰当的人。

在开发数字化飞行器时,泰雷兹的工程师们深知:就现有驾驶舱架构的承载能力而言,航空和航天工业已经逼近其复杂性和功能实用性的极限。

Avionics 2020的问世得益于与研究人员、科研机构以及世界顶级专家的合作,旨在加深对人机界面(HMI)、人体工程学及神经决策机制的理解,并在航空电子学组件中投入实际应用。

最终问世的驾驶舱借助触控手段构建以任务为导向的人机界面,实现自然、直接的人机互动,从而简化机组人员的操作。

Avionics 2020完美适用与民用及政府对直升机飞行的需求,完成大量任务。


Avionics 2020

全新的与开放世界(Open World)互联功能

提高机组效率/安全性/保障性:将开放世界(Open World)的信息显示在机组人员视野范围内,与有安全保障的航空电子设备生成的信息无缝对接,从而减少机组工作量。

提高操作人员效率:帮助直升机操作人员开发飞行数据监控(FDM)程序,监测异常行为,生成合理行动计划,从而提高机组效率和安全性,并降低运营成本。

减轻地面人员工作负荷:将直升机及发动机监控数据直接传输给地面人员,并自动上传至航空动力数据库。由此杜绝事故误报,进而降低产生突发事件或额外成本的风险。

提升飞行安全性—紧急医疗服务(EMS)远程医疗系统:支持直升机与医院内专家间召开语音会议及病人遥测数据实时传输。提供事故区域信息实况(障碍物、最佳着陆点等)。获取医院分布实时信息,以直接飞往最合适的医院。

提升搜索和救援行动能力:“空中下载(Over The Air)”视频下行链系统:借助4G或铱星网络,与指挥中心共享直升机的实时机载视频,优化救援人员的多方配合。

为乘客提供最好的机上体验 VIP乘客专属——先进的IFE机内娱乐选择及空中办公功能。公司运输或石油天然气运输——常规航路全程连通标准无线局域网。

确保互联直升机的网络安全:已获认证的Avionics 2020进行软件应用程序和数据下载及上传时受网络安全防护。

三项关键设计原则:以机组人员为中心、以任务为中心、可定制化

以机组人员为中心

  • 将人机界面(HMI)系统融入触屏界面。系统可直观呈现人脑决策过程。图形用户界面设计确保将各项功能以最佳方式显示在最佳位置,为驾驶员作出决定创造便利。
  • 系统汇总的数据来源各异,既包括拥有安全保障的航空电子设备,也有来自“开放世界”(Open World)的数据(即公共信息)。系统以最佳方式将所有飞行员需要的信息汇总到一起,飞行员无需为不同类型的信息查看不同屏幕。
  • 头戴式显示界面的集成是设计的一部分,而非后续的添加功能。因此,其与驾驶舱的俯视系统和护目镜的仰视系统得以实现进一步的整合,互动更加流畅。

以机组人员为中心的互联性的突出特点

  • 将电子飞行包(EFB)底座与驾驶舱显示架构进行了整合。由此规避了人体工程学角度的不适设计,例如将电子飞行包(EFB)放置于驾驶员膝上,或者在舱顶增设插头。
  • 电子飞行包(EFB)一经整合,驾驶员可以在显示屏查看对他们而言最相关的信息,而无需回到电子飞行包(EFB)上查询信息。

以任务为中心

  • 升机运营商需要其现有机队具备更高的灵活性。它们需要单一的直升机机型满足所有任务类型的要求。因此支持更多功能的应用变得越来越复杂,飞行员的任务也变得越来越复杂。
  • Avionics 2020能让飞行员迅速适应任务类型、飞行情况、飞行规则和机组人员配置,从而使得飞机和飞行员都具备更为全面的能力。
  • 借助可重新配置的触摸屏界面,飞行员能够根据不同操作与功能进行界面配置,灵活适应任务类型的直升机任务
    (如搜救、紧急医疗运输、海上勘探)。

以任务为中心的互联性的突出特点 ——连接任务

  • 开放世界(Open World)中最高效、最新的应用与数据的最佳整合适应每一种类型的任务,将开放世界(Open World)的内容整合
  • 进驾驶舱显示系统,消除了配置管理的复杂性,可快速将变化嵌入开放世界(Open World)的应用之中
  • 可根据客户、任务类型甚至逐次飞行任务进行定制

支持定制

  • 驾驶舱拥有灵活设计,其概念主张区别与传统驾驶舱。
  • 迄今唯一一款支持完整集成第三方系统或功能的驾驶舱,也是唯一一款可以根据个体需求实现完全定制的驾驶舱。
  • 设计基于开放式、模块化的架构,具有可扩展性,并且因其集成架构,与同类驾驶舱相比,其重量和功耗降低40%,航线可更换组件(LRU)数量减少五分之四。

紧凑型自动驾驶仪

新一代直升机用紧凑型自动驾驶仪

直到今天,自动驾驶仪仍然过于笨重,成本过高,对于轻型直升机而言尤其如此。然而,直升机所执行的任务(搜救、紧急医疗服务等),越来越要求在低空和恶劣天气条件下飞行,自动驾驶仪肯定会有所助益。而轻型直升机上如果不配备自动驾驶仪,会导致事故频发,特别是在美国。

紧凑型自动驾驶仪:泰雷兹的价值主张:

  • 显著降低驾驶员工作负荷
  • 显著提高安全水平,降低事故发生率
  • 使直升机有能力执行更多类型的任务

关键特征 —— 更简单、更轻便、更高效、更具竞争力

  • 无需主飞行控制计算机,使该系统的重量得以减轻。
  • 由于有了创新架构(无需飞行控制计算机,软件置于作动器内部),泰雷兹紧凑型自动驾驶仪可通过生产线装配或改装方式,安装到所有类型的直升机上。
  • 产品设计可与现有系统轻松快速集成,契合改装市场的需求。
  • 支持增稳、姿态保持以及高度保持或航向保持等飞行指引仪模式,通过减轻驾驶员工作负荷,提升安全水平。泰雷兹内嵌的作动器可持续增稳,无论手动和自动操作,均不会发生周期变距杆位移。
  • 明显区别于其他解决方案的是,泰雷兹自动驾驶仪在直升机起飞到降落的全过程中,使飞机动力完美得到改善。模拟飞行测试显示,驾驶员能够立即适应,无需训练即可完全掌握操作。轻型直升机驾驶员可获得与大型复杂直升机驾驶员同样的操控和自动驾驶体验。
  • 紧凑型自动驾驶仪的架构是基于两组三余度Smart+作动器构成的双重冗余自动驾驶仪(SAS+ATT),适用于3轴和4轴配置,可添加“悬停”(Hover)和“起飞”(Departure)模式(作为软件选项)。如选择4轴配置,只需加装一台集成配平作动器即可。

主要优点

凭借高度整合,系统可以配置在轻型和中型直升机上,此前,这类直升机型无法配备自动驾驶仪系统。

解决方案在具有紧凑性的同时,提供高度安全性和可用性,采用成熟的双工架构,满足仪器飞行(IFR)和目视飞行(VFR)任务的各类要求。

通过减少所需部件数量(只需3个零部件编号,2个用于制动器,1个用于控制面板),提升可靠性,更易于维护,同时减少库存管理的需求。


Thales展台

主要背景

泰雷兹自从60年前为协和式飞机开发首套自动驾驶系统以来,通过全球各地的民航,在该领域积累了丰厚经验,包括最先进的的四轴双工直升机自动飞行控制系统(AFCS),获得单飞行员仪器飞行(IFR)和目视飞行(VFR)等认证。如今,泰雷兹的自动驾驶系统已积累了数以亿记的飞行小时数,客户满意度一流,并组建起一支强大的专家团队。