Y7-100 型飞机飞行模拟机的EHSI-S

航空

Y7-100 型飞机飞行模拟机的EHSI-S

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Y7-100 型飞机飞行模拟机的EHSI-S
陈建东
（中国民航飞行学院 模拟机训练中心 广汉 618307）
张兴华
（北京蓝天航空科技有限责任公司 北京 100085）
摘要 Y7-100 型飞机飞行模拟机使用了改装的EHSI-74 系统。本文首先概述Y7-100 型飞机上的
EHSI-74 系统的组成和布局；然后重点说明为简化系统结构并满足模拟机的需要，重新设计了
新的水平状态处理器HPU-S 的软件和硬件；最后叙述新的HPU-S 和主计算机接口之间的通讯
关系以及EHSI-S 的模拟效果。
关键词 EHSI 电子式水平状态指示器 HPU 水平状态处理器 HCP 水平状态控制板
EFD 电子式飞行显示器
1. Y7-100 型飞机上的EHSI-74 系统
Y7-100 型飞机是我国第二代具有三人机组的支线客机，由正、副驾驶员各使用一套
Collins 公司生产的电子式水平状态指示器EHSI-74 设备。这两套EHSI-74 设备都分别包
括一台水平状态处理器HPU-74、一块水平状态控制板HCP-74 和一块电子飞行显示器
EFD-74；这两套EHSI-74 设备都是相对独立的、又是基本对称的一套完整的EHSI-74 一
管系统。
Y7-100 型飞机的EHSI-74 一管系统通过水平状态处理器HPU-74 接收姿态航向系统的
磁航向信息和导航系统的各种导航信息，并显示在电子式飞行显示器EFD-74 上。主要显
示内容包括：显示VOR 和奥米伽导航的方位信息、航路点、磁航向、真航向、预选航向、
预选航道及其偏差； 显示对VOR 台或下一个航路点的向/背关系；显示VOR/DME 台或
航路点距离、到台时间和地速以及LOC 航道偏差和GS 下滑偏差等多种水平状态信息。在
水平状态控制板HCP-74 的控制下，EFD-74 显示器还能显示三种画面：HSI 全水平状态指
示方式、ARC 罗盘扇形放大显示方式和MAP 地图显示方式。图1 给出了正、副驾驶的左、
右电子式水平状态指示器EHSI-74 系统与飞机上的航姿系统以及各种导航设备之间的信息
铰链关系。
水平状态处理器HPU-74 是Collins 公司的产品，它由八块电路板组成：电源和监控板
A1、显示符号生成板A2、无线电导航接口板A3、模拟量输入板A4、数字输入和I/O 处理
器板A5、模拟量输出板A6，还有两块内部连接板A7 和A8.。
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在电子式飞行显示器EFD-74 上所显示的主要内容都是磁航向和各导航设备的信息。
在真飞机上，产生这些信息的设备都是相对独立的，所以，水平状态处理器HPU-74 就必
须设置很多的信息输入通道来分别接收有关的设备信息。水平状态处理器HPU-74 与姿态
航向系统和各种导航设备的接口关系分别是：
􀁺 由A3 板的模入通道接收航姿系统的磁航向信号；
􀁺 由A3 板的ARINC56I 数据总线接口接收奥米伽导航设备的六线数据；
􀁺 由A3 板的I/O 通道接收导航设备的各种状态量；
􀁺 由A4 板的模入通道接收VOR1、VOR2、ADF1、ADF2 的方位数据；
􀁺 由A4 板的模入通道接收LOC 的下滑偏差和航道偏差数据；
􀁺 由A5 板的ARINC56I 数据总线接口接收DME 设备的六线数据；
􀁺 由A5 板的RS-422 数据总线接口接收HCP-74 控制板的数据；
􀁺 由A6 板输出磁航向、航道、横向偏差、to/from 等有关数据给自动驾驶系统；
􀁺 由A1 板输出EFD-74 所需要的视频、偏转和RGB 彩色信号。
图1. 电子式水平状态指示器EHSI-74 系统布局框图
左 水 平 状 态 处 理 器
右EFD-74
右HCP-74
2 号DME
1 号VOR/ILS
2 号VOR/ILS
1 号ADF
2 号ADF
姿态航向系统
奥米伽导航
右 水 平 状 态 处 理 器
左EFD-74
左HCP-74
1 号DME
磁/真航向 磁/真航向
驾驶舱 驾驶舱
设备舱
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2. Y7-100 型飞机飞行模拟机的EHSI
Y7-100 型飞机飞行模拟机是国内第一台全任务的训练型客机模拟机，预设计档次和级
别都是比较高的。为保证模拟座舱具有较高的外特性逼真度，尤其是在电子式水平状态指
示器系统的模拟中，为保证显示画面的清晰度、对比度和逼真度，保留了Collins 为Y7-100
型飞机生产的左、右水平状态控制板HCP-74 和左、右电子式飞行显示器EFD-74。
Y7-100 型飞机上的EFD-74 电子式飞行显示器是一种板式安装的高分辩率的同轴三枪
彩色阴极射线管CRT 的显示组件；在荧光屏前加有两层光学带通滤色镜，具有很高的对比
度和阳光能见度；EFD-74 显示器的画面生成原理属于矢量（笔划式）扫描方式，其成象画
面的清晰度、对比度要比行扫描方式要高得多。
1) 重新设计新的水平状态处理器HPU-S
该组件的基本功能是为电子飞行显示器EFD-74 提供所需要的显示字母/符号信息和接
口通道；这些信息的信号格式都是视频信号、偏转信号和RGB 彩色信号的综合。
在Y7-100 型飞机飞行模拟机上，为水平状态处理器HPU-74 提供信息的航姿系统和各
导航设备的功能都用模拟软件来实现，因此，HPU-74 需要输入这些设备的信息都能够由
相应设备的模拟软件通过接口电路向外输出。为进一步简化模拟机主计算机到水平状态处
理器之间的接口电路，重新设计了新的水平状态处理器，取名为HPU-S。由于采用了飞机
上的EFD-74 显示器和HCP-74 控制板，所以，在新的HPU-S 和显示器以及控制板之间保
留了原来的接口关系。这样，就保证了新的EHSI 系统的显示画面不但具有原来的逼真度，
而且也保证了水平状态控制板仍然具有原来的控制功能。
重新设计的水平状态处理器HPU-S 由五块电路板组成，其中4 块（A1- A4）为功能电
路板，A5 为内部各板的连接板（印制背板）。A1 为电源和监控板，A2 和A3 为显示字符产
生板，A4 为数字输入和I/O 处理器板。
（1） 在新设计的HPU-S 中，取消了原来的功能板如下：
􀁺 取消了原来的A6 模拟量输出板；
􀁺 取消了原来的A3 导航接口板。
（2） 在新设计的HPU-S 中，保留原来功能的新电路板有：
􀁺 电源和监控板A1 保留了原HPU-74 中A1 的功能；
􀁺 显示字符产生板A2 和A3 保留了原HPU-74 中A2 的功能。
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图2. 新水平状态处理器HPU-S 的组成
（3） 新HPU-S 中的A4 数字输入和I/O 处理器板是对原来A5 板的功能做了如下修改：
􀁺 接收来自水平状态控制板HCP-74 的控制信号（原来由另外两块板接收）；
􀁺 将原HPU-74 的Intel 8251 串口通讯接口改为MC6850 串口通讯接口；
􀁺 增加了串口通讯的发送通道，使更改后的串口通讯接口具有全双工的通讯功能；
􀁺 串口通讯接口都由标准的RS422 接口来实现接收/发送数据；
􀁺 将串口通讯波特率增加到19.2kb/sec，由此提高了通讯速度；
􀁺 增加了MC6850 串口通讯的时钟电路，其中也产生了接收/发送的时钟信号；
􀁺 所有导航数据和状态量都归入同一个标准的RS422 数据总线输入到A4 板；
􀁺 由原来模拟量输出板给出的数据和状态量都都归入同一个标准的RS422 数据总线
发送到主计算机，提供给本系统和自动驾驶仪等系统的模拟软件使用。
这样，新的HPU-S 通过数字输入/输出和I/O 处理器A4 板上的RS422 数据总线接口
接收来自模拟机主机所有导航的水平状态数据， A4 板将接收到的信息通过I/O 处理器进
行数据处理，然后串行移位到A3 和A2 显示符号发生器板，在此生成所要显示的字母/符
号；再由A2 板的输出以视频、偏转和彩色信号的形式被发送到电源和监控板A1，这些信
号被逻辑“与”和放大，然后发送到电子飞行显示器EFD-74 显示相应的画面。
当HPU-S 或EFD-74 出现故障时，电源和监控板A1 就能收到相应的故障标志，该板
A4
输入/输出和
I/O 处理板
A2
显示字符产生板（2）
A1
电源和监控板
A3
显示字符产生板（1）
RXD
TXD
TXD
RXD
RGB
视频
V、H
RESET FLAG
RGB
视频
V、H
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上的监控功能线路就使前面板的HPU FLAG 或EFD FLAG 灯亮。当+5V 电源低于+4.8V
时，最右边的+5V 监控灯亮。
2) 新的HPU-S 简化了模拟机的接口电路
由于对原来的A4 数字输入和I/O 处理器板的功能做了上述修改，并使原来的水平状
态处理器HPU-74 所需要的输入/输出数据都纳入到具有全双工通讯功能的同一对标准的
RS422 接口，因而可省去大部分为原来水平状态处理器HPU-74 提供数据和状态量的接口
通道，大大简化了模拟机主计算机到水平状态处理器HPU-S 之间的接口电路。
􀁺 取消原来提供VOR1、VOR2、ADF1、ADF2 数据的模拟量输出电路；
􀁺 取消原来提供奥米伽导航数据的六线ARINC56I 数据总线发送电路；
􀁺 也取消原来提供DME 数据的六线ARINC56I 数据总线发送电路；
􀁺 也取消原来提供大量的状态量的输出通道；
􀁺 也取消原来大量的接收来自HPU-74 的模拟量输入电路和状态量的输入通道。
3) 由新的HPU-S 组成新的EHSI-S
新的水平状态处理器HPU-S 使整个EHSI 系统的接口电路得到了简化。新的HPU-S
通过RS422 数据总线接口接收来自模拟机主机的所有导航的水平状态数据，并能以RS422
数据总线的格式向模拟机主机接口发送有关的数据。图3.给除了 由左HPU-S 组成的左
EHSI-S 的模拟原理框图。
3. EHSI-S 在模拟机上的模拟效果
由于电子式飞行显示器EFD-74 能显示出大量的数据，所以，新的水平状态指示器系
统EHSI-S 在Y7-100 型飞机飞行模拟机的整机运行中仍然具有重要的作用。
该系统所有设备在座舱内的布局、外形、刻度、数据和安装尺寸都和真实飞机相同；
所有设备的操作方法与顺序，相互之间的逻辑关系和工作特点以及性能都与飞机的真实情
况相一致；由此给参训飞行员提供了逼真的训练环境。
􀁺 两块EFD-74 显示器的显示画面清晰度、对比度和逼真度与真飞机完全一致；
􀁺 两块EFD 显示器的显示画面种类和参数内容与真飞机完全一致；
􀁺 水平状态控制板HCP 的控制功能与真飞机完全一致；
􀁺 各种开关、按钮和指示灯的逻辑关系与真飞机完全一致；
􀁺 正确地模拟了教员台设置的各种特情和故障现象和处置方法；
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􀁺 该系统的可靠性和可维护性为Y7-100 型飞机飞行模拟机的正常运行发挥了重要作用。
图3. 由左HPU-S 组成左EHSI-S 的模拟原理框图
参考文献（略）
RS-
422
总
线
水 平 状 态 处 理 器
左EFD-74
电子飞行显示器
左HCP-74
水平状态控制板
RS-
422
总
线
左
HPU-S
左
EHSI-S
模 拟 软 件