飞行数据记录系统

飞行数据记录器系统设计与实现一、引言飞机是现代社会中不可或缺的交通工具之一，它的安全性一直是各个国家民航局重点关注的领域之一。

飞机上配置的飞行数据记录器（Flight Data Recorder，FDR）和声音记录器（Cockpit Voice Recorder，CVR）是保障飞机航行安全的必要设备。

本文将从理论和实践两个方面，详细探讨飞行数据记录器系统的设计和实现。

二、飞行数据记录器系统概述1. 飞行数据记录器系统的作用飞行数据记录器系统是飞机上配备的设备，可以对飞行过程中所有的数据进行记录和存储，包括机体姿态、速度、高度、航向、温度等多个信息，以供航空事故后续调查使用。

通过对飞行过程中的数据进行分析，可以找出事故的原因，有助于提高飞行安全性并减少事故的发生。

2. 飞行数据记录器系统的组成部分飞行数据记录器系统由三个主要部分组成，分别是飞行数据记录器、数据总线和数据接口。

（1）飞行数据记录器：飞行数据记录器是最核心的部分，通常称为黑匣子。

它负责在飞行过程中对所有数据进行采集、压缩和存储。

主要包括电源管理、数据采集、数据处理、存储控制等模块。

（2）数据总线：数据总线负责把所有相关的传感器和数据处理设备进行连接，组成一个完整的数据采集和存储系统。

数据总线通常使用双绞线、同轴电缆和光纤等方式进行连接。

（3）数据接口：数据接口是将存储在飞行数据记录器中的数据传输到地面地理数据处理系统的重要通道。

数据接口部分通常使用无线电、卫星和有线网络方式进行数据传输。

三、设备要求及设计原则1. 设备要求在设计过程中，要根据飞行数据记录器的核心功能，即记录飞行过程中所有数据，然后将记录的数据在发生飞行事故时提供给调查人员。

首先，飞行数据记录器需要有足够的存储空间来保存所有数据。

其次，采集和存储数据的速度也要足够快，以确保数据不会遗漏或丢失。

网络传输和数据分析也应该尽可能方便和高效。

2. 设计原则飞行数据记录器设计的原则通常包括以下几个方面：（1）可靠性：可靠性是保障飞行数据记录器工作的核心。

浅谈飞行参数记录系统发展【摘要】主要从飞行参数记录系统的发展历程及现状进行分析总结，对国内飞行参数记录系统的问题和未来飞行参数记录系统的发展趋势进行探讨。

【关键词】飞行参数记录系统黑匣子1.飞行参数记录系统概述飞行参数记录系统在系统启动后，自动实时地记录飞机的飞行状态参数和发动机工作状态参数，为分析飞行情况及飞机性能提供必要的数据。

飞机制造厂根据试飞数据改进设计方案或制造工艺，消除飞机上的各种隐患，使飞机有更好的安全性能和经济性能；在飞行培训中，可利用记录的数据来评定驾驶员的驾驶技术，确保训练质量；航空工程部门根据数据的衰变，快速准确地判明飞机的故障、飞机性能及发动机性能的变化趋势，以便确定维修实施程序进行维修。

此外，当飞机出现事故后，可以根据记录数据帮助分析事故原因等。

2.飞行参数记录系统历史发展2.1早期设计最早可以证实的尝试是于1939年，François Hussenot和Paul Beaudouin在法国马里尼亚讷飞行测试中心尝试制作的“HB型”飞行记录器。

这种记录器本质上是一种照片飞行记录，因为数据是记录在一卷长8米，宽88毫米的的胶卷上。

胶卷潜影是根据记录数据（如海拔高度，速度等）的量级调整镜面反光，通过细光线形成。

“HB”型飞行记录器于1941年收到生产前试运行订单，法国飞行测试中心一直保持对“HB”型飞行记录器的使用直至20世纪70年代。

另一种飞行参数记录系统于二战期间由英国开发。

Len Harrison和Vic Husband开发出了一种设备，可以保证飞行数据在撞击和火烧时保存完好。

这种设备就是现在飞行参数记录器的雏形，可以承受机组成员无法承受的条件。

它使用铜箔作为记录介质，对不同的飞行器操作有不同的响应。

箔片在设定的时间间隔内定期推进，用以记录飞行器的操作记录。

首个现代飞行数据记录器“Mata Hari”由芬兰航空工程师Veijo Hietala 于1942年制造。

民航概论名词解释1、迎角：飞机整体运动的方向和翼弦形成的角度，叫做迎角。

即翼弦和相对气流方向的夹角。

2、能见度：视力正常的人在昼间看清目标物轮廓的最大距离，在夜间则是能看清灯光发光点的最大距离。

3、失速:在机翼上表面产生了涡流，这时升力会突然降低，阻力继续增加，这种现象叫失速。

4、低空风切变：在高度600米以下，空间两点间的平均风矢量的差值。

5、跑道视程：是指飞机位于跑道中线，驾驶员能看清楚跑道道面标志、跑道边灯或中线灯的最大距离。

6、VOR：甚高频全向信标台 DME：测距仪 ILS: 仪表着陆系统 UTC:协调时间时 CNS:通信、导航、监视 ATM：空中交通管理 TCAS:空中交通防撞系统7、1919年是民用航空正式开始的一年。

8、1947年成立了国际民航组织。

9、1903年美国莱特兄弟制造的飞机10、航程在3000千米以下者为短程客机，在3000千米-8000千米为中程客机。

在8000千米以上称为远程客机。

11、简述飞机沿三个轴向的操纵性？1、飞机的俯仰操纵：后拉杆，升降鸵后缘上偏，产生上仰力矩。

前拉杆，升降舵后缘下偏，产生下俯力矩。

2、飞机的偏航操纵：蹬左舵，方向舵左偏，产生左转力矩。

蹬右舵，方向舵右偏，产生右转力矩。

3、飞机的横滚操作：左压盘，左副翼上偏，右副翼下偏，产生左横滚力矩。

右压盘，右副翼上偏，左副翼下偏，产生右横滚力矩。

12、简述涡轮喷气机工作原理：发动机工作时，空气首先由进气道进入压缩机，经压缩机压缩后，气体压力得到极大提高，随即进入燃烧室和喷嘴喷出的燃油混合，并进行连续不断的燃烧，使燃油释放出热能，气体温度大大提高，燃烧后形成的燃气流入涡轮并进行膨胀，涡轮便在高温高压气体推动下而旋转，从而带动压气机旋转，燃气经过涡轮最后进入喷管，继续膨胀并将部分热能转为动能，从喷口高速喷出，通过气体对发动机的作用而产生推力。

13、简述空中交通服务目标：1、防止航空相撞2、防止航空器与障碍物相撞3、加速空中交通、地面交通有序流动4、提供与助于安全和有效地实施飞行的建议和情报5、发出搜寻援救通知，协助和协调搜寻援救工作。

ATA31 显示/记录系统本章主要介绍电子指示系统（EIS），航空时钟，中央故障显示系统（CFDS），数字式飞行数据记录器（DFDR）和飞机综合数据系统（AIDS）。

一、电子指示系统（EIS）：1．电子指示系统（EIS）简介：图31——1电子指示系统（EIS）包括六个显示器。

电子指示系统（EIS）可分为两个子系统：——飞机中央电子监控系统（ECAM），它有两个位于中央仪表板上的显示器（上，下），用于提供飞机系统信息。

——电子飞行指示系统（EFIS），它为每个驾驶员提供两个显示器（PFD/ND），显示飞行制导，飞行参数和导航参数。

2. 飞机中央电子监控系统（ECAM）简介：图31——2系统数据获得组件（SDACs）收集来自飞机各系统的数据，并输送到显示管理计算机（DMCs），DMCs处理这些数据，产生ECAM显示图象。

以下是正常数据传输情况：——DMC1提供给上ECAM显示器——DMC2提供给下ECAM显示器——DMC3作为有效备份飞行警告计算机（FWCs）是ECAM系统的核心设备。

它接收以下信号并处理产生警告：——飞机各系统信息产生红色警告——SDACs信号产生琥珀色警戒FWCs提供信息到：——DMCs用于警告信息显示——警告灯——扬声器产生音响警告和合成声音信息3．ECAM的控制和显示：图31——3发动机警告显示器（EWD）可分为两个主要部分：——上半区显示发动机参数，机载燃油(FOB)和襟/缝翼位置——下半区显示警告和警戒信息，以及备忘信息系统显示器（SD）也可分为两个主要部分：——上半区显示各系统页面，飞机系统的简图——下半区显示常用参数ECAM控制面板位于中央操纵台上，它可控制ECAM的显示，其左边的两个旋钮能调节ECAM显示器的亮度，并可关闭显示器。

右边的按钮主要用于：——显示任一系统页面或STATUS（状态）页面——清除或回顾警告或警戒信息。

飞机的STATUS页面可显示在SD上，它提供飞机的当前状态。

飞行参数记录系统时标设计及应用张连义，唐治强，雷廷万(中航工业成都飞机设计研究所，成都610091)摘要：为了将不同系统的参数统一到同一时间轴下，对2种能精确地给飞行参数记录系统采集的所有参数打上一个统一时标的方法进行分析。

简述飞行参数记录系统的工作原理，介绍飞行参数记录系统时标的设计方法，对由接口模块给数据包打时标的2种方法进行分析。

结果表明，由主控模块统一发布参数时标的方式具有较好的精度，完全满足系统设计要求，并已成功应用于某型飞参数记录系统中。

关键词：飞行参数记录系统；时标；参数分析；事故调查中图分类号：文献标志码：ATime Tag Design and Application of Flight Parameter Recording SystemZhang Lianyi Tang Zhiqiang Lei TingwanAbstract：The recording parameters of flight parameter recording system are come form different system and the parameters of different system have the time relationship. It is important for parameter analysis and occurrence investigation that the parameters of different system have a unified and accurate time tag.Key words:flight parameter record system; time tag; parameter analysis; occurrence investigation0 引言经过近半个世纪的发展，我国飞行参数记录系统记录的飞行参数据由最初的几个或十几个发展到今天的几千个，对这些数据的利用也不再局限于事故调查，而是拓展到飞机使用维护、试飞验证和飞行训练等诸多方面。

飞行参数采集记录系统属飞机上一个功能独立的用于采集记录飞行状态、飞行员操纵情况、飞机和发动机工作状态等信息的自动记录系统，由机载设备和地面保障设备组成。

飞行数据记录器（Flight Data Recorder 简称FDR，即通常所说的“黑匣子”）为飞行参数采集记录系统的核心部件。

飞行参数记录数据为飞机故障诊断、预测、辅助飞行训练、事故预防与调查分析提供支持。

L-3公司的FA2100系列飞行参数记录器，它的设计开发是遵循民机飞参的技术标准。

本文在介绍了飞参系统的基本原理与功能的基础上，详细阐述了了FA2100系列飞行数据的回放和分析，以及如何通过 ROSE 软件建立数据库。

1　系统组成与工作原理飞行参数记录系统由机载设备和地面维护设备组成。

机载飞行参数记录器是飞行参数系统的机载部分，完成对数据的采集和记录任务。

地面部分是将记录器中所记录的数据下载到地面处理计算机，将数据还原分析。

系统基本工作流程为：采集器设备将飞机状态信号及语音信号等飞行参数进行采样、量化，并按照一定的帧格式对信号进行编码，通过系统总线将所有的信号以数字量的形式存入飞行参数记录器和快取记录器中。

记录在记录器内的飞参信息，由数据（转录）卸载器读取，通过数据回放译码设备输入计算机，计算机把原始码还原成物理量，以数据表格、曲线、图形报表和三维仿真等方式显示或打印输出，以便对飞参信息进一步分析。

下载的数据经过地面数据处理设备（一般为专用计算机加数字接口设备）译码后，再由译码人员用分析软件处理成人们需要的工程值。

地面检测设备是用来维护机载设备的多功能电子设备，它可以和机载设备进行通信，接收机上各个传感器输出的电气信号。

校验采集和记录功能，更新机上设备的控制程序等。

2　数据分析及译码的重要性飞行数据记录器的历史数据，可通过地面专用设备进行数据回放，它们提供的数据可以揭示事故某一个或若干个因素，但它们所提供的数据，需要从其他渠道获得的证据联系起来综合分析。

直升机飞行数据记录及管理系统的设计·４３·地面站数据处理系统）是为系统进一步扩展功能的选配项目。

机载数据采集系统采集机上不同类别的信号，包括振动、应变、离散量及总线信号等。

系统可以按用户设定的采样速率和码速率在机上进行采集和编码，形成的ＰＣＭ码流进入磁带机记录。

飞行结束后，将磁带机中的硬盘拔出，插入地面回放设备中，用地面回放和管理软件进行回放，并形成一个数据包，对数据包进行分路和转换，形成一批相应的数据库文件。

这样就可以对这些数据进行管理和处理了。

２．２硬件集成根据总体设计要求，系统主要由机载信息采集器、机载磁带机（含地面回放设备）、（田Ｓ接收机等组成。

机载测试设备品种繁多，因此要根据不同的应用情况仔细考虑集成。

在集成时要注意以下几点：子设备尽量标准化和模块化；接口方案最简化（包括软硬件接口）；系统体积最小化以及设备厂家的发展方向是否和系统拓展方向一致等。

爱尔兰ＡＣＲＡ公司生产的ＫＡＭ．５００是一种适应性强、组配套灵活、体积小、标准化、可在恶劣环境使用的机载测试系统。

系统具有各种功能的信号调节器可供选择，能够调节、采集试飞时遇到的各种参数，包括模拟、数字、总线、各种来自非同步接口的参数等。

系统采用模块化设计，针对不同的数据源，分别设计专用的采集板卡。

各板卡独立工作，通过内部总线发布测量结果。

从而真正实现对各个通道的同步测量（同一个时刻，所有通道同时测量１。

ＫＡＭ．５００是模块式ＰＣＭ数据采集系统，符合ＩＲＩＧ．１０６标准。

因此，在该方案中选择了ＫＡＭ．５００作为机载信息采编单元。

德国雷卡公司生产的Ｄ２０ｆ记录仪，也是一种基于模块化设计的机载记录设备，该公司也是生产磁带记录仪的世界级老牌厂家，产品在可靠性和延续性上都有非常好的保证。

因此，在该方案中选择了Ｄ２０ｆ记录仪。

２．３软件设计２．３．１软件的总体要求本系统主要由ＫＳＭＶ２和回放数据处理和管理软件构成。

ＫＳＭＶ２是机载测试设备专用软件，主要用于采样速率、字长、转换单位、帧格式、码速率等的设置，在此不详细论述该软件。

试论直升机飞行参数记录系统设计及典型故障作者：孙久才来源：《智富时代》2018年第09期【摘要】飞行参数记录系统能有效提高飞行训练的安全性。

根据直升机飞行安全需要，结合工程经验，对直升机加装飞行参数记录系统进行分析研究，介绍飞行参数记录系统的基本组成和原理、加装原则和相关标准以及飞行参数的校准方法；对飞行参数记录系统两个典型故障进行诊断分析，并提出解决方案。

飞行参数记录系统相关设计的研究能够为工程技术人员在进行设计应用时提供一种思路和参考。

【关键词】飞行参数记录系统；记录器；标校；故障诊断；直升机一、系统组成与工作原理（一）系统组成国外生产飞参系统的公司很多，例如美国的L3公司、Honeywell公司、洛克希德 ·马丁公司、联信公司，英国的史密斯公司等。

不论是国外还是国内的飞参系统，其原理基本一致，组成相似。

飞参系统由机载设备、地面维护设备以及专用采集处理软件组成。

机载设备包括飞行参数采集器、记录器、快取记录器和音频监控器，地面维护设备包括卸载校验器和地面站。

（二）系统工作原理飞参系统采用大规模集成电路、固态存贮及抗坠毁等技术，可以完成机上模拟量、开关量、数字量、频率/周期量等信号的采集，这些参数经过采编器进行采样、量化，并按照一定的帧格式对信号进行编码，所有信号以数字量（ARINC717或 HDLC）的形式存入记录器和快取记录器中。

存储在记录器和快取记录器内的参数信息，由卸载校验器读取，通过数据回放译码设备，即地面站将原始码还原成物理量，以数据表格、曲线、图形报表和三维仿真等方式显示或打印输出，供飞行相关人员分析使用。

二、飞参系统加装基本原则及相关标准国外的固定翼飞机和直升机最先应用飞参系统，随着国内直升机交付用户数量的增多，军、民用市场的拓展，直升机在国防力量建设和生产、生活中发挥越来越重要的作用。

随着使用的频繁，事故征候、等级事故不断发生，造成很大损失，若不加装飞参系统，事故真正原因将难以查证。

飞行数据记录器一、飞行数据记录器系统概述1、飞行数据记录器用来提供前阶段飞行中记录的重要飞行参数。

它记录飞机在最后25小时的飞行状况，记录的信号来至飞机的其它系统和传感器。

2、数据记录器系统包括一个飞行数据记录器，加速度计，航班和日期编码器（3T0飞机上），飞行数据采集组件（33A和34N飞机上），记录器控制面板。

3、记录器记录范围：高度0至50000英尺；空速0至350海里；航向0至360度；垂直加速度-3至+6g。

二、系统部件飞行数据记录器系统由飞行数据记录器、控制面板、加速度计、水下定位信标、数据采集组件（33A和34N飞机）、航班日期编码器（3T0飞机）等组成。

（一）、飞行数据记录器1、安装飞行数据记录器装在后登机门过道天花板内。

飞机的飞行数据记录器分为磁带式和固态存储器式，在34N飞机上装的是固态存储器式的，在3T0和33A飞机上是磁带式的。

固态式记录器内部没有了复杂的磁带和走带机构，使机件更稳定可靠。

2、结构：飞行数据记录器装在一个1/2ATR机匣内，重29磅（含水下信标），外表橙黄色带黑色斜条（俗称黑匣子）。

其记忆芯片或磁带及传动机构装于一个特制的盒子内，此盒子可抗1100℃的高温，1000G的重力加速度（5毫秒内）和任一轴相2000磅的冲击力。

此外还能抗海水腐蚀，以尽可能保存记录的飞行数据。

3、磁带飞行数据记录器所使用的磁带是由一种叫KAPTON的材料做成的。

磁带宽1/4英寸，长388英尺，自润滑。

磁带格式为双向8磁道，奇数磁道使用正向走带，反向走带时使用偶数磁道，当一磁道用完自动换向走带。

4、走带机构由两个卷带轮分别供带和收带，此两带轮由一橡皮带摩擦传动，皮带由一个皮带轮带动，而皮带轮又由一个装在保护盒外的步进马达驱动。

马达驱动带进出保护盒的小孔周围是一个膨胀栓，在受到巨大的冲击或高温时，膨胀栓将小孔堵死，使磁带完全密封起来。

5、驱动马达驱动马达是一个双向步进马达，它装在保护盒外部，其步进速度是700步/秒。

飞行控制计算机的组成飞行控制计算机（Flight Control Computer，FCC）是现代飞机上的一个重要组成部分，它负责控制飞机的各个系统，以确保飞机在飞行过程中的安全和稳定性。

飞行控制计算机通常由多个不同的模块组成，每个模块都有不同的功能和任务。

以下是飞行控制计算机主要组成部分的详细解释：1. 飞行管理计算机（Flight Management Computer，FMC）：FMC是飞行控制计算机的核心部分，它负责计算飞机的航路和飞行计划，并控制飞机的自动导航系统。

FMC通常由多个处理器和存储器组成，可以存储大量的导航数据和航路信息。

2. 飞行控制计算机（Flight Control Computer，FCC）：FCC是飞机的飞行控制系统的核心部分，它负责控制飞机的飞行姿态、速度和高度等参数。

FCC通常由多个处理器和存储器组成，可以实时计算和控制飞机的飞行状态。

3. 飞行数据记录器（Flight Data Recorder，FDR）：FDR是一种记录飞机飞行数据的设备，它可以记录飞机的各种参数，如飞行高度、速度、姿态、引擎参数等。

FDR通常安装在飞机的尾部，以便在飞机发生事故时能够提供有关飞机飞行状态的详细信息。

4. 飞行警告计算机（Flight Warning Computer，FWC）：FWC是一种用于监控飞机飞行状态的设备，它可以检测飞机的各种异常情况，并向机组人员发出警告。

FWC通常由多个处理器和存储器组成，可以实时监控飞机的各种参数。

5. 飞行仪表显示系统（Flight Instrument Display System，FIDS）：FIDS是一种用于显示飞机飞行状态的设备，它可以显示飞机的各种参数，如飞行高度、速度、姿态、引擎参数等。

FIDS通常由多个显示器和控制器组成，可以实时显示飞机的飞行状态。

以上是飞行控制计算机的主要组成部分，它们共同构成了现代飞机的飞行控制系统。

这些设备的功能和任务都非常重要，它们能够确保飞机在飞行过程中的安全和稳定性。