전자 비행 계기 시스템
Electronic flight instrument system |
항공에서, 전자 비행 계기 시스템(EFIS)은 항공기 조종석에 있는 비행 계기 디스플레이 시스템으로, 비행 데이터를 전기 역학적으로가 아니라 전자적으로 표시한다.EFIS는 일반적으로 1차 비행 디스플레이(PFD), 다기능 디스플레이(MFD), 엔진 표시 및 승무원 경보 시스템(EICAS) 디스플레이로 구성됩니다.초기 EFIS 모델에서는 브라운관(CRT) 디스플레이를 사용했지만 현재는 액정 디스플레이(LCD)가 더 일반적입니다.복잡한 전기 기계식 자세 지시계(ADI)와 수평 상황 지시계(HSI)가 EFIS에 의한 첫 번째 대체 후보였다.그러나 지금은 비행 갑판 계측기를 전광판으로 대체할 수 있는 것이 거의 없다.
표시 단위
프라이머리 플라이트 디스플레이(PFD)
비행 갑판에서 디스플레이 유닛은 EFIS 시스템의 가장 명백한 부분이며 유리 조종석이라는 용어로 이어지는 기능입니다.인공 지평선을 대체하는 표시 장치를 1차 비행 표시 장치(PFD)라고 한다.HSI를 별도의 디스플레이로 대체할 경우 내비게이션 디스플레이라고 합니다.PFD는 보정된 비행 속도, 고도, 방향, 자세, 수직 속도 및 요를 포함하여 비행에 중요한 모든 정보를 표시합니다.PFD는 이러한 정보를 6개의 서로 다른 아날로그 계측기 대신 단일 디스플레이에 통합함으로써 조종사의 상황 인식을 개선하도록 설계되어 있어 계측기 모니터링에 필요한 시간을 단축할 수 있습니다.또한 PFD는 디스플레이의 색상이나 모양을 변경하거나 오디오 경보를 제공하여 항공기 승무원에게 비정상적이거나 잠재적으로 위험한 조건(예: 낮은 공기 속도, 높은 강하 속도)을 경고함으로써 상황 인식을 높인다.
일부 [1]제조업체에서는 전자 자세 표시기 및 전자 수평 상황 표시기라는 이름을 사용합니다.그러나 시뮬레이션된 ADI는 PFD의 핵심 요소일 뿐이다.추가 정보는 이 그래픽에 중첩되어 있고 이 그래픽 주위에 배치되어 있습니다.
다기능 디스플레이는 별도의 내비게이션 디스플레이를 불필요하게 만들 수 있습니다.또 다른 옵션은 하나의 큰 화면을 사용하여 PFD와 내비게이션 디스플레이를 모두 표시하는 것입니다.
PFD와 내비게이션 디스플레이(및 장착된 경우 다기능 디스플레이)는 물리적으로 동일한 경우가 많습니다.표시되는 정보는 디스플레이 장치가 장착된 시스템 인터페이스에 의해 결정됩니다.따라서 스페어 홀딩이 간소화되어 하나의 디스플레이 유닛을 임의의 위치에 장착할 수 있습니다.
LCD 유닛은 CRT보다 발열이 적기 때문에 혼잡한 계기판의 장점입니다.더 가볍고 볼륨도 낮습니다.
다기능 디스플레이(MFD)
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MFD(다기능 디스플레이)는 여러 시스템의 항법 및 날씨 정보를 표시합니다.MFD는 "차트 중심"으로 설계되는 경우가 가장 많습니다. 여기서 항공 승무원은 지도나 차트 위에 서로 다른 정보를 겹칠 수 있습니다.MFD 오버레이 정보의 예로는 항공기의 현재 경로 계획, 기내 레이더 또는 번개 감지 센서 또는 지상 기반 센서(예: NEXRAD, 제한된 공역 및 항공기 교통)의 기상 정보가 포함된다.또한 MFD를 사용하여 지형, 바람, 항공기 속도 및 고도에 대한 현재 위치에서 항공기의 활공 반지름과 같이 계산된 오버레이 유형 데이터(예: 현재 경로 계획)와 오버레이 유형 데이터를 볼 수 있다.
또한 MFD는 연료 및 전기 시스템과 같은 항공기 시스템에 대한 정보를 표시할 수 있다(아래 EICAS 참조).MFD는 PFD와 마찬가지로 데이터의 색상이나 형태를 변경하여 에어크루에게 위험한 상황을 경고할 수 있습니다.
엔진 표시 및 승무원 경보 시스템(EICAS)/전자 집중식 항공기 모니터링(ECAM)
EICAS(엔진 표시 및 승무원 경보 시스템)는 연료, 전기 및 추진 시스템(엔진)을 포함한 항공기 시스템에 대한 정보를 표시합니다.EICAS 디스플레이는 기존의 원형 게이지를 모방하면서 파라미터의 디지털 판독값을 제공하도록 설계되어 있는 경우가 많습니다.
EICAS는 승무원이 복잡한 정보를 그래픽 형식으로 볼 수 있도록 하고 승무원에게 비정상적이거나 위험한 상황을 경고함으로써 상황 인식을 개선한다.예를 들어 엔진에서 오일 압력이 떨어지기 시작하면 EICAS가 경보를 울리고 오일 시스템 정보가 있는 페이지로 디스플레이를 전환하고 빨간색 상자로 저유압 데이터의 윤곽을 그릴 수 있습니다.기존의 원형 게이지와 달리 많은 수준의 경고와 경보를 설정할 수 있습니다.EICAS를 설계할 때는 에어크루에게 항상 가장 중요한 정보가 제공되고 경고나 경보가 과부하되지 않도록 적절한 주의를 기울여야 합니다.
ECAM은 EICAS 기능을 제공할 뿐만 아니라 교정 조치도 권장하는 Airbus에 의해 사용되는 유사한 시스템이다.
제어판
EFIS는 파일럿에게 표시 범위 및 모드(예: 지도 또는 나침반 장미)를 선택하고 데이터(선택된 제목 등)를 입력하는 컨트롤을 제공합니다.
다른 기기가 파일럿 입력을 사용하는 경우 데이터 버스는 파일럿의 선택을 브로드캐스트하므로 파일럿은 한 번만 선택 사항을 입력할 필요가 있습니다.예를 들어 조종사는 제어장치 상에서 원하는 레벨오프 고도를 선택한다.EFIS는 PFD에서 이 선택된 고도를 반복하여 실제 고도(공기 데이터 컴퓨터)와 비교하여 고도 오류 표시를 생성합니다.이 동일한 고도 선택은 자동 비행 제어 시스템에 의해 수평을 유지하기 위해, 그리고 고도 경보 시스템에 의해 적절한 경고를 제공하기 위해 사용됩니다.
데이터 프로세서
EFIS 시각적 디스플레이는 기호 발생기에 의해 생성됩니다.이는 파일럿으로부터 데이터 입력, 센서로부터의 신호 및 파일럿에 의해 선택된 EFIS 형식을 수신합니다.기호 발생기는 디스플레이 처리 컴퓨터, 디스플레이 전자 장치 등과 같은 다른 이름으로 사용될 수 있습니다.
기호 생성기가 기호를 생성하는 것 이상을 수행합니다.모니터링 설비, 그래픽 제너레이터 및 디스플레이 드라이버를 [2]갖추고 있습니다.센서 및 컨트롤로부터의 입력은 데이터 버스를 통해 도착하여 유효성을 검사합니다.필요한 계산이 수행되고 그래픽 발생기와 디스플레이 드라이버가 디스플레이 장치에 대한 입력을 생성합니다.
기능
개인용 컴퓨터와 마찬가지로 비행 계기 시스템도 자체 테스트 시설과 지속적인 자가 모니터링이 필요합니다.그러나 비행 계기 시스템에는 다음과 같은 추가 모니터링 기능이 필요합니다.
- 입력 검증 - 각 센서가 유효한 데이터를 제공하고 있는지 확인합니다.
- 데이터 비교 - 중복된 센서로부터의 입력 상호 확인
- 디스플레이 모니터링 — 기기 시스템 내 고장 감지
구습
기존의 (전기 기계식) 디스플레이에는 선장과 일등 항해사의 계측기에 표시된 피치, 롤링 및 헤딩을 기기 비교기에 전달하는 싱크로 메커니즘이 장착되어 있습니다.대조군은 선장과 일등 항해사 간의 과도한 차이를 경고합니다.예를 들어 ADI 롤 메커니즘의 걸림과 같은 하류에[3] 있는 결함도 비교기 경고를 트리거합니다.따라서 기기 비교기는 비교기 모니터링과 디스플레이 모니터링을 모두 제공합니다.
컴퍼레이터 감시
EFIS의 경우 비교기 기능은 다음과 같이 단순합니다.센서 1의 롤 데이터(뱅크 각도)가 센서 2의 롤 데이터와 동일합니까?그렇지 않은 경우 양쪽 PFD에 경고 캡션(CHECK ROL 등)을 표시합니다. 비교 모니터는 속도, 피치, 롤링 및 고도 표시에 대한 경고를 표시합니다.고급 EFIS 시스템에는 더 많은 비교기 모니터가 있습니다.
디스플레이 모니터링
이 기법에서 각 기호 발생기에는 두 개의 디스플레이 모니터링 채널이 있습니다.내부 채널은 자체 기호 발생기에서 디스플레이 장치로 출력되는 것을 샘플링하여 예를 들어 어떤 롤 자세가 그러한 표시를 생성해야 하는지를 계산합니다.계산된 롤 자세는 INS 또는 AHRS에서 기호 발생기로 입력되는 롤 자세와 비교됩니다.모든 차이는 처리 불량이 원인이 되어 해당 디스플레이에 경고를 트리거합니다.
외부 모니터링 채널은 비행 갑판 반대편에 있는 기호 발생기에 대해 동일한 점검을 수행합니다. 즉, 기장의 기호 발생기는 퍼스트 오피스를 점검하고 퍼스트 오피스는 캡틴을 점검합니다.고장을 감지한 기호 발생기는 자체 디스플레이에 경고를 표시합니다.
또한 외부 모니터링 채널은 (심볼 제너레이터에 대한) 센서 입력이 합리적인지 점검합니다.무선 고도계의 최대값보다 높은 무선 높이와 같은 잘못된 입력은 경고를 발생시킵니다.
인적 요인
어수선하다
비행의 다양한 단계에서 조종사는 서로 다른 데이터 조합을 필요로 한다.항전 장치는 사용 중인 데이터만 표시하는 것이 이상적이지만 전기 기계식 기기는 항상 시야에 있어야 합니다.디스플레이 선명도를 개선하기 위해 ADI와 HSI는 복잡한 메커니즘을 사용하여 불필요한 표시를 일시적으로 제거합니다. 예를 들어 조종사가 필요하지 않을 때 활공 경사 스케일을 제거합니다.
정상 조건에서는 EFIS가 엔진 진동과 같은 일부 징후를 표시하지 않을 수 있습니다.일부 파라미터가 한계를 초과하는 경우에만 판독값이 표시됩니다.마찬가지로 EFIS는 ILS 접근 중에만 활공기의 스케일과 포인터를 표시하도록 프로그램되어 있습니다.
입력 실패 시 전기 기계 계측기는 또 다른 표시기를 추가합니다. 일반적으로 잘못된 데이터 위에 막대가 떨어집니다.반면 EFIS는 디스플레이에서 비활성 데이터를 삭제하고 적절한 경고를 대체합니다.
디클러터 모드는 특정 항목에 대한 조종사의 주의가 필요한 상황에서 자동으로 활성화됩니다.예를 들어, 항공기가 특정 한계(일반적으로 30도에서 60도)를 초과하여 위아래로 피칭하는 경우, 자세 표시기는 조종사가 피치를 허용 가능한 수준으로 올릴 때까지 시야에서 다른 항목의 피칭을 방해한다.이를 통해 파일럿은 가장 중요한 작업에 집중할 수 있습니다.
색.
전통적인 악기들은 오랫동안 색을 사용해 왔지만, 어떤 상태의 변화를 나타내기 위해 색을 바꿀 수 있는 능력이 없다.EFIS의 전광판 기술은 이 같은 제한이 없고 색상을 폭넓게 사용한다.예를 들어 항공기가 활공 경사에 접근할 때 파란색 캡션은 활공 경사가 무장되었음을 나타낼 수 있으며 포착 시 색상이 녹색으로 변경될 수 있습니다.일반적인 EFIS 시스템은 내비게이션의 유형을 반영하기 위해 내비게이션 바늘의 색상을 지정합니다.녹색 바늘은 VOR, Localizer 및 ILS 시스템과 같은 지상 기반 탐색을 나타냅니다.마젠타 바늘은 GPS 항법을 나타냅니다.
이점
EFIS는 기존 악기의 물리적 한계를 방지하여 범용성을 제공합니다.조종사는 항로 편차 인디케이터를 표시하는 디스플레이와 동일한 디스플레이를 전환하여 지역 항법 또는 비행 관리 시스템에 의해 제공되는 계획된 트랙을 표시할 수 있습니다.조종사들은 표시된 항로에 기상 레이더 사진을 겹치는 것을 선택할 수 있다.
소프트웨어 수정으로 인한 유연성은 새로운 항공기 규정 및 장비에 대한 대응 비용을 최소화합니다.소프트웨어 업데이트는 EFIS 시스템을 업데이트하여 기능을 확장할 수 있습니다.1990년대에 도입된 업데이트에는 지상 근접 경보 시스템과 교통 충돌 방지 시스템이 포함되어 있습니다.
간단한 2스크린 EFIS 설치에서도 어느 정도의 용장성을 이용할 수 있습니다.PFD에 장애가 발생하면 전송 스위칭은 중요한 정보를 내비게이션 디스플레이가 일반적으로 점유하는 화면에 다시 배치합니다.
EFIS의 진보
1980년대 후반, EFIS는 대부분의 보잉과 에어버스 여객기에서 표준 장비가 되었고, 많은 비즈니스 항공기는 1990년대에 EFIS를 채택했다.
최근 컴퓨팅 능력의 발전과 액정 디스플레이 및 항법 센서(GPS, 자세 및 방향 참조 시스템 등)의 비용 절감으로 EFIS는 일반 항공 항공기에 도입되었습니다.대표적인 예로는 Garmin G1000과 Chelton Flight Systems EFIS-SV가 있습니다.
몇몇 EFIS 제조업체들은 시험 항공기 시장에 초점을 맞추어 불과 1,000-2000 US$의 가격으로 EFIS와 EICAS 시스템을 생산하고 있다.낮은 비용은 센서와 디스플레이의 가격이 급격히 떨어지기 때문에 가능하며, 실험 항공기를 위한 장비는 비싼 연방 항공청 인증을 필요로 하지 않는다.후자의 지점은 현지 규정에 따라 실험 항공기와 특정 다른 항공기 범주로 사용을 제한한다.인증되지 않은 EFIS 시스템은 공장 제작, 마이크로 라이트, 초경량 항공기를 포함한 경량 스포츠 항공기에서도 발견된다.이러한 시스템은 지역 항공 규칙에 따라 보조 시스템 또는 예비 시스템으로 인증된 항공기에 장착될 수 있습니다.
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