《飞机电气控制系统》 课件 第19次课-飞行数据和驾驶舱语音记录仪

18飞行数据和驾驶舱语音记录仪18飞行数据和驾驶舱语音记录仪

经得起飞机坠毁的飞行数据记录仪(FDR)。尽管它被喷成鲜亮的橘黄色，常常称之为“黑匣子”。用于事故调查的飞行数据记录仪是商业旅客运输机上强制安装的设备。安装飞行数据记录仪的努力可以追溯到20世纪40年代。飞行数据记录仪现在又补充了驾驶舱语音记录仪(CVR)。在故障或事故之后使用记录仪是调查人员努力查找原因不可缺少的一部分。

数据记录仪也用于指示飞机和发动机性能的变化趋势。18.1飞行数据记录仪的历史事故调查结论是研发一种经得起飞机坠毁的装置，来记录飞行机组人员的对话和其他飞机数据。

澳大利亚墨尔本航空研究实验室的大卫·沃伦博士是调查委员会的成员之一，他得出结论说，这样的记录仪在确定事故可能的原因时将特别有价值。

其思路是，引入设计改进和／或操作规程来消除由同样原因导致的那些可以避免的事故。建议的记录仪应该能够经受飞机坠毁所产生的高过载和可能的着火。18.1.1刮写箔

第一代飞行数据记录仪使用的技术基于一卷钢箔带，刻有5条分立的记录数据（参数）。这些参数为：

●航向；

●高度；

●空速；

●垂直加速度；

●时间。18.1.1刮写箔

记录针根据各自的输入划过钢箔，作为对输入的响应。箔带从记录仪取出后，各种痕迹与一个带刻度的透明胶片进行比较，来度量记录的参数。18.1.2磁记录技术

第二代记录仪在20世纪60年代应用到飞机上，它基于两种记录介质之一：钢丝或磁带。记录仪接通时，钢丝经过记录／播放头后转到另一个圆筒上。

人们最后研发出了保护磁钢丝或磁带的技术。磁带记录仪的首次应用是在飞行舱环境下记录机组人员最后30min的通话和噪声。这种磁带技术（以数字格式记录数据）用于FDR。这种第三代FDR在满足更高抗坠毁和防火要求的同时，能够记录飞机机身和发动机更多的飞行参数。

分析电磁记录的磁带数据需要进行电子处理一把数字式编码数据转换成（解码）其原来的模拟形式，以便进行表述和／或显示。18.1.3固态数据记录仪

固态数字式飞行数据记录仪(DFDR)技术于20世纪90年代投入商业应用。数据通过集成电路存储在半导体存储器上。同态存储器不需要检修、维护或拆卸。此外，通过个人计算机软件进行数据的读取和解释也更加有效。

固态数据记录仪扩展型(S3DR-E)是一种高速、大容量扩展型数据记录仪，数据采集和通信非常灵活。这种记录仪包含记录、数据采集和通信多个模块，这些模块组装在一起，构成一个能满足用户定制需求的系统。18.2强制性没备要求

高频率起降、机组人员减少、飞行距离加大成为常态。这又为事故调查带来了新的问题。识别可能的事故原因需要更多的数据。

于是飞机上安装了飞行数据采集单元(FDAU)，以提供飞机系统和FDR之间的接口。FDAU从整个飞机收集各种模拟信号，并把它们转换成发给记录仪的单个数据流。到20世纪70年代末、80年代初，数字式飞行数据记录仪(DFDR)可以记录32个参数，时间长达25h。按照JAROPSl的要求，运行的飞机需要安装数字式飞行数据记录仪(DFDR)。DFDR必须至少能够保存最后25h记录的数据（最大起飞质量小于5700kg的飞机为10h）。飞行数据记录仪必须能够在飞机以自己的动力运行前自动开始记录数据。记录仪必须能够在飞机以自身动力不能运动后自动停止。如果沉入水中，它必须有装置能够协助定位。18.3飞行数据记录仪（FDR）规范

记录仪的最佳位置是飞机尾部。其中的理由基于这样的统计概率：初始撞击之后，飞机尾部结构仍保持完整。当飞机前部触地时，可有效降低传到尾部的冲击。飞机各类事故的证据表明：后机身和机尾最有可能保持完整，因而为记录仪提供了最佳位置。发生飞机坠毁事故时，必须能够尽快找到记录仪。所以，它们被喷成鲜亮的橘黄色，并配有水下定位发射机。

18.3飞行数据记录仪（FDR）规范

为保证飞行数据记录仪的完整无损，现代产品一般为采用防锈蚀不锈钢或钛材料的双层包装，并带有高温隔热层。记录仪的抗坠毁部分根据来自飞机坠毁数据的各种严酷条件进行设计和试验。其最重要的需求是：18.3飞行数据记录仪（FDR）规范18.3飞行数据记录仪（FDR）规范

这些都是对记录仪抗坠毁部分的具体要求。这部分全部包含了磁带和传送机构；驱动电机装在外面。整个产品的一般要求包括抵抗多种环境条件，如：●液压油；●燃料防冻剂；●灭火剂等。18.3.1记录磁带

磁带通过电机驱动带从一个卷轴，经过书写／读取头后传送到另一个卷轴。电机为可逆步进电机，位于抗坠毁箱体外部，标称转动速度为每秒700步。单数磁道在磁带沿标称的前向运动时使用，偶数磁道在磁带沿相反的方向运动时使用，见图18.5。当一个完整磁道用完时，磁带变换运动方向，则下一个磁道开始使用。记录到第8磁道的终点时，它会返回到第1磁道，老的数据因而被覆盖。

两个四通道读写头用于记录和磁带播放。当磁带沿一个方向运动时，一个读写头开始工作，并在单数磁道上进行记录；当磁带方向变换时，另一个读写头开始工作，并在偶数磁道上进行记录。数据以11.4kbps的速度进行记录。记录新的数据前，磁道上老的数据由专用的擦除头擦除。18.3.2数据采集

带有分布式数字数据总线的飞机，其数字飞行数据记录仪(DFDR)是作为很多航电系统之一进行集成的。DFDR用于记录强制性参数和自定参数。用于评估发动机或自动着陆系统的性能的这类数据常常记录在被称为快速存取记录仪(QAR)的设备上。营运商可随时取下QAR，并用定制的软件包进行分析。18.3.2数据采集

采集单元对需要记录的数据进行采样，并把它们转换成便于记录的数字形式。只有在飞机能够在自身动力下运动时，逻辑单元才允许记录仪开始记录(REC)。该开关由多个选项之一进行控制，如地面供电断开，发电机开始供电，或者地面速度超过一个给定值。18.4驾驶舱语音记录仪

商业飞机要求配备驾驶舱语音记录仪(CVR)。该单元接收并存储来自多个飞机音频通道的信息，语音记录仪一般会保存飞行人员最新30～120min的连续通信和对话。现代飞机上CVR使用的存储介质通常基于一个或多个固态存储装置，存储介质必须安装在能够承受恶劣的机械和热冲击以及高压（沉入深水中）的封闭箱内。CVR控制面板通常配有测试开关、耳机插孔和状态灯。记录仪本身配有水下定位信标(ULB)，以便于水下回收。ULB是一个独立的装置（都统一装在CVR的前面），当水启动开关没入水中时，它就发出超声波振动信号（一般为37.5kHz）。ULB上有一个标签，标明电池更换日期。表18.7列出了典型ULB的技术指标。18.4驾驶舱语音记录仪CVR的音频输入来自机长、副驾驶和观察员位置，也来自飞行舱内一个开放区域的移音器，该扩音器通常装在顶部面板，因而可收集来自整个驾驶舱内的音频输入。

为提高能见度、帮助回收，CVR的外壳喷成鲜亮的橘黄色。整个组件既隔热又密封，以防进水。由于飞行中所保存的数据极其重要，该组件从飞机回收后，只能由获得授权的人打开。

磁带CVR使用多磁道磁带传送机构。它包括磁带驱动带、4个记录头、一个单独（全宽）擦除头、一个监控头和一个整体消磁线圈。偏压发生器通常工作在65kHz附近，一个内部信号(大约为600Hz)用于测试。整体消磁可通过一个消磁开关来完成，它是一个互锁开关，这样，只有在飞机位于地面而且停机制动已经设定的情况下，才能进行消磁。消磁电流通常直接来自飞机的115V，400Hz交流电。磁带(一个连续的环)通常长308ft、宽0.25in。

18.5完好与使用监控系统(HUMS)HUMS最早用于监控在北海石油钻井平台提供服务的直升机上。它监控各种飞机参数，包括飞机的振动、发动机和结构的完好。地面保障设备和软件设计用于降低维护成本、提高随时可用性。该系统包括机上传感器和数据处理器，以提供具体的维护建议。HUMS提供发动机完好和使用情况的监控、超标监控、性能变化趋势、使用方法监控和飞行数据监控与记录。为直升机开发的系统现在包括旋翼的运动轨迹和平衡。所有需要的机载数据采集和处理功能，包括抗坠毁驾驶舱语音记录仪(CVR)和飞行数据记录仪(FDR)，都常常组合成一个现场可更换的单元。练习题1．飞行数据记录仪在什么条件下必须自动停止？(a)飞机不能以自身动力运动之后(b)飞机不能以自身动力运动之前(c)着陆后2．FDR记录的参数从下列哪种资源获取？(a)没有向飞行人员显示的(b)与向飞行人员显示的信息无关的(c)与向飞行人员显示的信息精确相关的3．来自音频系统的输入被记录在：(a)FDR(b)CVR(c)ULB4．飞机DDR所需的强制性参数取决于：(a)飞机的速度和重量(b)飞机的最大起飞重量(c)飞机的大小和飞机遵循的有效管理规则5．DFDR需要一个电子处理功能，以便：(a)数字编码数据能够转变回(解码)它的模拟形式(h)数字编码数据能够转变回（编码）它的模拟形式(c)模拟编码数据能够转变回（解码）它的数字形式6．在二进制编码的十进制(BCD)格式，每个字码包含：(a)4位，用于表示十迸制数0～9(b)4位，用于表示二进制效0～9(c)4位，用于表示十进制数O～107．大型飞机上的DFDR至少能保持最后多长时间的记录数据？(a)它工作的30min(b)它工作的25h(c)25次飞行8．横向加速度和无线电测量高度是什么设备记录的典型参数？(a)FDR(b)CVR(c)ULB9．FDAU采集各种：(a)模拟信号，为记录仪把模拟信号转换成数字数据流(b)模拟信号并输出给记录仪(c)数字信号，为记录仪把数字信号转换成模拟数据流10．飞行数据记录仪必须在什么条件下自动开始记录数据？(a)飞机能够以自身动力运动之后(b)起飞后(c)飞机能够以自身动力运动之前11．参见图18．12．水下定位信标没入水中后如何启动？(a)一段时间延迟之后(b)立刻(c)达到一定深度后12．参见图18.13，在后缘变化状态的数据位是：(a)哈佛双相(b)非回零(c)回零13．参见图18.14．EOT/BOT传感器的用途是什么？(a)把数字数据转换成数值显示(b)把模拟数据转换成效字形式(c)使磁带运动反向、转换磁道课前复习描述数据记录仪是怎样也用于指示飞机和

发动机性能变化趋势的？01抗坠毁记录仪必须能够承受的5项重要要求是什么？

02QAR的用途是什么？

03

数据记录仪也用于指示飞机和发动机性能的变化趋势。在飞机的飞行试验和早期营运期间，人们建立了判定飞机完好、正常工作状况的各种算法。这些算法包括发动机参数，如发动机在给定速度和高度下的排气口温度、油压和轴振动。于是这些参数在飞机机的整个寿命周期内都得到监控；对标准值的任何偏离都要进行分析，以便确定发动机是否需要检查、维护或拆卸。描述数据记录仪是怎样也用于指示飞机和

发动机性能变化趋势的？