大型客机机组告警系统人机接口设计方法研究

飞行安全FLIGHT AND SAFETY中国航班CHINA FLIGHTS79民用飞机机组告警系统设计分析赵青 马韬 刘俊杰|中航飞机股份有限公司汉中飞机分公司摘要：设计出更加先进且完善的告警系统，能够帮助民用飞机机组人员及时、准确的了解飞机现存的问题或故障，便于采取相应纠正措施，最大程度保障飞行安全。

本文通过分析民用飞机机组警告系统主要特征以及航电架构对机组告警系统设计的影响，提出民用飞机机组警告系统设计过程中应注意的问题，以保证系统设计更好地满足适航需求。

关键词：民用飞机；告警系统；告警设计早期民用飞机通常采用独立灯光告警方式以告知机组系统不正常状态，但受限于机内驾驶舱空间，此种告警方式为机组带来较大的工作负担。

而现代机组告警系统集显示系统、触觉告警系统与音响告警系统为一体，使驾驶舱布局简洁化。

与此同时，也增加了告警系统设计与取证困难程度。

基于此，有关民用飞机机组告警系统设计相关问题受到了业界广泛关注。

1民用飞机机组告警系统主要特征根据业界通用《世界民用飞机手册》等相关文件，总结出机组告警系统主要特征。

（1）主告警装置。

飞机机组告警系统应充分发挥效用，提醒机组注意到故障、实效、事件以及其它潜在条件等。

（2）显示告警的特征。

通常情况下，告警系统围绕告警机制展开设计，尤其是在有关驾驶舱综合设计过程中，显示特性是设计的重点。

（3）优先级。

针对不同的故障或实效应表现出不同的危害性效果，因此在告警系统的设计上，应注意突出告警级别，并依照一定的分级顺序向机组进行通告。

（4）重置或确认告警的方式。

经研究表明，不同的告警方式可能存在冲突，即相冲突的两个及以上的告警同时显示或通告，影响机组反应速度，甚至造成事故发生，因此在设计时应重视分析音响告警特性，保证告警系统能够为机组提供重置或确认的告警控制方式。

2航电系统架构对机组告警系统设计的影响现阶段，在设计民用飞机时，通常设计一个综合式或集中式架构，保障飞机各种系统以及飞行数据能够直接接入模块化综合航电系统，同时，多数功能也可通过驻留的应用软件在航电系统中执行。

基于模型的民机液压告警系统验证方法研究陈楠;方俊伟;史杰;傅博;魏梦婕【摘要】利用Simulink/Labview建立民用客机液压系统告警逻辑模型,通过注入顶层定义的根源故障获得可视化告警信息指示,符合设计分析结果,且具有故障叠加告警显示等优点,为验证复杂系统集成中面临的根源-派生故障告警信息显示抑制和排序功能提供一种有意义的方法.【期刊名称】《民用飞机设计与研究》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】4页(P32-34,97)【关键词】基于模型;告警系统;液压系统;故障场景注入【作者】陈楠;方俊伟;史杰;傅博;魏梦婕【作者单位】上海飞机设计研究院,上海201210;上海飞机设计研究院,上海201210;上海飞机设计研究院,上海201210;上海飞机设计研究院,上海201210;上海飞机设计研究院,上海201210【正文语种】中文【中图分类】V24民用飞机机组告警系统提供飞机非正常状态消息以提示飞行员关注并采取相关操作。

告警设计反映飞机在不同任务阶段的自动化状态评估，是人机交互界面的核心要素之一。

当前告警系统已发展形成以波音、空客为代表的第三代发动机指示与机组告警系统[1](Engine Indication and Crew Alerting System，简称EICAS)和飞机电子中央监控系统(Electronic Centralised Aircraft Monitoring,简称ECAM)告警系统，在A380、A350、波音777、波音787及庞巴迪C系列等机型中得到广泛应用。

告警系统收集全机海量信号，通过复杂的计算形成非正常状态的原始描述。

对告警消息的等级定义、排序和抑制是告警设计最为关键的问题。

民用客机以往的空中事故表明[2]，如果对告警消息缺乏有效的抑制和排序机制，故障容易引发消息的堆栈，造成飞行员在飞机非正常状态，特别是紧急状态下，对故障辨识度模糊，增加飞行员驾驶负担，甚至可能造成操作的无效和错误。

Science &Technology Vision 科技视界1警报系统设计1.1总则机组警报的目的是引起机组的注意,以告知机组特定的系统状态异常或运行条件异常。

现代的警报系统还会向机组提供应对异常情况的操作指导。

这些功能的实现依赖于完善的警报功能设计,包括传感器、警报触发逻辑、信号的处理(依据紧急程度对优先级的设定),以及警报呈现元素。

无需引起机组注意的异常情况,不应引起警报。

1.2原理机组警报系统的原理始终如一,即发现警报条件,判断紧急优先级,和以某种元素呈现。

1.3设计要点系统状态异常和运行条件异常,只有需要引起机组注意,并帮助机组做出决策、辅助其采取适当操作时,才进行警报。

同时还要考虑具体的系统设计架构和驾驶舱原理。

所有呈现给机组的警报,必须提供有关运行条件或系统状态的信息,以便于机组进行相应操作。

警报时机组应采取的操作在飞机操作手册中规定,是机组培训课程中学员必须掌握的重要内容。

遵循始终如一的系统设计原理,即发现警报条件,判断紧急优先级,和以某种元素(或元素的组合)呈现。

采取适当的警报系统呈现元素,通常有:(1)主视觉警报(2)视觉警报信息(包括失效指示标志)(3)主听觉警报(4)声音信息(5)特殊语调(特殊声音)(6)触觉信息警报系统的警报设计要基于人的逻辑。

各元素的警报要同步,要制定警报规则以区分不同的紧急程度。

警报的呈现要遵守紧急性和优先级的原则。

视觉警报必须与25.1322(e)条款规定的颜色规范相一致。

如果使用的听觉警报有多重语义,应提供相应的视觉、触觉警报以避免混淆,准确地识别警报内容。

警报内容。

确定何种系统状态或运行条件需要警报。

紧急性和优先级。

根据25.1322(b)和25.1322(c)(1)的要求,确定各警报条件的紧急性(警告、戒备、提示)和优先级。

如果警报的紧急性和优先级要视情况而定,需说明具体情况。

呈现。

确定始终如一的警报呈现方案。

并确定警报呈现的格式。

-150-科学技术创新2019.12民用大飞机发动机功能接口设计研究耿雪(中航工业商用航空发动机有限公司，上海201102)摘要：本文通过对民用大飞机发动机功能接口设计技术的研究，提出了发动机功能接口控制的三种分类和相应特点。

根据民用飞机和发动机的设计特点，总结了功能接口设计的主要内容，提出了一般设计流程，并以飞机环控系统功能接口设计为实例，详细描述了功能接口设计的内容和流程，为民用航空发动机的系统设计提供了支持和技术积累。

关键词：民用大飞机;发动机;功能接口；环控系统中图分类号:V233文献标识码:A文章编号：2096-4390(2019)12-0150-02功能接口设计是民用大飞机发动机安装集成设计的关键技术之一，其主要目的在于对飞机和发动机之间的各项功能接口制定技术要求，并对其进行协调、确认和跟踪。

功能接口控制技术贯穿于型号设计与研制的全过程，并不断补充、完善或修订。

功能接口控制涉及飞机和发动机的各相关专业,如进排气、操纵、环控、燃油、液压、电源与电气、发动机安装、控制、冷却、防冰、防火、起动等。

功能接口设计另一个主要作用是明确各设计责任方之间的分工和界面，是系统集成设计的首要工作。

功能接口控制由飞机和发动机设计师共同组成的“协调工作组”来完成,协调后形成的功能接口控制文件是飞机和发动机进行各项接口交联的设计依据叫1功能接口分类民用大飞机发动机功能接口通常可分为飞发性能匹配类功能接口、系统功能实现类功能接口和控制逻辑类功能接口。

1.1飞发性能匹配类功能接口飞发性能匹配类功能接口是指在飞机与发动机性能协调过程中，定义出的飞机和发动机分别需要达到的性能指标和特性，如推力、重量、耗油率、发动机安装位置等。

这些指标和特性需要互相匹配,才能保证系统性能最优化。

这类接口定义通常在飞机和发动机设计的最初始阶段优先进行，作为后续设计和功能接口协调的基础㈣。

此类接口应包括：a.海平面静止标准大气条件下发动机台架性能参数数据；b.发动机高度-速度特性；c.发动机转速特性；d.飞机的功率提取和引气量要求对发动机性能的影响计算数据；e.飞机的飞行包线,包括飞机最大飞行马赫数，最大飞行表速、最小机动飞行表速、发动机稳定工作范围、发动机可靠接通与断开加力的稳定工作范围；f.发动机空中起动范围和地面起动范围；&飞机的强度设计条件，包括飞机的最大使用表速、法向过载、侧向过载等；h.发动机的外廓尺寸,包括进口直径、最大直径、附件突出部分最大高度、长度，安装节位置等；L发动机重量、重心位置和惯性矩等。

机车车顶人孔盖高压告警联动接地装置的研制的开题报告一、研究背景和意义在高速铁路运营过程中，由于运行环境的复杂性和人员操作的失误，时常会出现一些意外事故，其中不乏由于车辆距离地面太近引起的触电和爆炸等事故。

因此，车辆的安全运行问题越来越受到人们的重视，高压告警联动接地装置的研制就是为了减少此类事故的发生，保障人身安全和车辆设备的正常运行。

二、研究目的本项目旨在研制一种可以识别车顶人孔盖的高压告警联动接地装置，可以实时监测车辆周围的高压电场情况，当电场电压超过安全值范围时，自动触发车辆的接地保护，有效保障车辆和人员的安全。

三、研究内容和技术路线1.研究车辆周围的高压电场分布情况和规律；2.研究车顶人孔盖的材料和结构，设计高压告警联动接地装置的安装方式和位置；3.确定高压告警联动接地装置的控制原理和技术参数；4.研究装置的防护与维护方法，确保设备稳定可靠；5.制作样机并进行实验验证。

四、预期结果研制出一种可以识别车顶人孔盖的高压告警联动接地装置，它可以实时监测车辆周围的高压电场情况，当电场电压超过安全值范围时，自动触发车辆的接地保护，对于保障车辆和人员的安全具有重要意义。

五、研究进度安排1.前期调研和文献资料搜集（1个月）；2.确定装置的工作原理、设计方案和技术路线（2个月）；3.制作样机并进行实验验证（3个月）；4.数据分析、成果总结及论文撰写（1个月）。

六、参考文献1.杨柏林.《高速列车的接地与电磁兼容》.铁道出版社,2011.2.李静,马孟华.《基于高压告警自动接地的机车保护装置设计》.电子器件,2017.3.万国权,张树彬.《高速机车车顶人孔盖安装的新型接地装置》.铁道科技,2018.。

Technology Analysis技术分析DCW95数字通信世界2019.05飞机发动机在工作过程中，可能由于燃油泄漏、战斗受损、电气故障等原因导致火警，若不能及时检测出火警并告警，机组人员将无法及时采取措施，该情况不仅可导致发动机严重受损，更直接危及到机上人员生命安全[1]。

因此，发动机火警检测系统已成为现代飞机的必备系统。

发动机火警探测系统作为现代飞机一个重要组成部分，就系统功能而言，主要存在两种故障模式：“实警不报”和“虚警误报”[2]。

由于火警信号极其重要，这两种故障模式，都可能导致非常严重的后果[3]。

1 火警告警总体设计为避免“实警不报”故障模式，在本系统中采用了双余度设计，由两个完全同构的RIU （RIU1/RIU2）完成对发动机火警信号采集、判别、处理。

为避免“虚警误报”，在RIU 中优化了的输出控制逻辑及安全态设计。

图1 飞机发动机火警检测系统在本系统中，如上图1所示，火警传感器安装在飞机发动机舱的不同位置，用于实时监测发动机温度变化，其输出信号为0~50mV 电压。

由RIU1/RIU2同时对火警传感器信号进行采集、判别、处理。

RIU1采集发动机1通道的3组火警传感器；RIU2采集发动机2通道的3组火警传感器。

发动机火警信号判别：任何一组传感器电压连续5个周期（每周期50ms ）大于32mV ，则RIU1/RIU2报发动机火警；若两个通道6组全部连续3个周期小于28mV ，则RIU1/RIU2撤销发动机火警。

若发生火警故障，则同时进行如下处理：（1）RIU1、RIU2通过1553B 总线向UMC 上报发动机火警故障；UMC 接收到RIU1或RIU2传来的发动机火警故障后，若连续两个周期（每周期50ms ）均故障，则上报至航电、语音告警和应急处置；（2）RIU1、RIU2同步通过硬线向灯光、语音告警系统输出发动机火警告警（27V/开输出信号，输出27V 报发动机火警，输出开路报无火警）。

人机接口电路设计1 显示电路本设计选用3个数码管显示数据．连通道号共用4个位数码管．每次数据传输完调用延时程序．使数据持续显示1秒。

经过比较分析．在设计中采用了共阳极静态显示模式并将数码管的段码端直接接到单片机输出端口Pl口。

而数码管的公共端我则接到了单片机输出端口P3口．因为只有4个数码管．我只用到了P3．0一P3．3。

这时只要P0口送出数字的显示代码．数码管就能正常显示数字。

2报警电路报警系统由声音报警和警报灯报警组成。

声音报警通过P1.0口接SD口控制系统的音效模块发声，用CPU控制P1.0产生一定频率的方波就可以实现音效模块的发声。

音效模块是一个带有扬声器的放大电路。

如图2-4-1所示。

3 拨码盘假设MCS-51单片机系统可以根据外部输入0～9设定完成10项不同的操作,各操作对应的程序已经编好,对应的程序入口地址为PRG0～PRG9。

设计此系统的硬件结构和程序。

使用BCD拨码盘作为输入工具,BCD拨码盘与MCS-51的连接方式如图2所示。

将BCD拨码盘的公共引脚A接地,8、4、2、1引脚分别经上拉电阻连到MCS-51的P1.3～P1.0引脚上。

这样,当BCD拨码盘处于0～9十个位置上时,MCS-51从P1.3～P1.0上读取数据并取反,即可得到相应的BCD码数字。

例如,图2中的开关4接通时,P1 口低4位的输入数据为101lB,将其取反后为0100B。

图2 单个BCD拨码盘与MCS-51的连接此系统的程序清单如下：PBCDl： MOV A,P1 ;读拨码盘输入CPL A ;取反ANL A,#0FH ;屏蔽高4位MOV R5,A ;暂存RL A ;(A)×2ADD A,R5 ;(A)×3MOV DPTR,#TABLE ;散转表首地址送DFTRJMP @A+DPTR ;散转TABLE： LJMP PRG0 ;转功能0LJMP PRGl ;转功能1LJMP PRG2 ;转功能2…… ;转其他功能(2)多个BCD拨码盘与单片机的接口在单片机应用系统中,使用多个BCD拨码盘的场合较多。

民用飞机机组警报系统设计与安全性分析研究作者：蔡锐张锐来源：《科技视界》 2014年第17期蔡锐张锐（中航通飞研究院有限公司，广东珠海 519040）【摘要】民用飞机系统的研制要求在国际上已经有成熟的法规规定，而国内的民用飞机系统目前还在很多方面存在一定差距，如管理体系、设计理念、安全性分析方法等等。

本文着眼于FAR25.1322对机组警报系统的要求，研究了现代民用飞机机组警报系统的功能设计及其安全性分析，包括系统原理、设计要点、安全性分析的考虑。

其中重点介绍了警报呈现元素及其优先级的设计。

【关键词】民用飞机；设计；机组警报；告警；安全性分析作者简介：蔡锐（1987，11—），男，山西运城人，硕士，中航通飞研究院有限公司，助理工程师，从事民用飞机系统设计与安全性分析。

1 警报系统设计1.1 总则机组警报的目的是引起机组的注意，以告知机组特定的系统状态异常或运行条件异常。

现代的警报系统还会向机组提供应对异常情况的操作指导。

这些功能的实现依赖于完善的警报功能设计，包括传感器、警报触发逻辑、信号的处理（依据紧急程度对优先级的设定），以及警报呈现元素。

无需引起机组注意的异常情况，不应引起警报。

1.2 原理机组警报系统的原理始终如一，即发现警报条件，判断紧急优先级，和以某种元素呈现。

1.3 设计要点系统状态异常和运行条件异常，只有需要引起机组注意，并帮助机组做出决策、辅助其采取适当操作时，才进行警报。

同时还要考虑具体的系统设计架构和驾驶舱原理。

所有呈现给机组的警报，必须提供有关运行条件或系统状态的信息，以便于机组进行相应操作。

警报时机组应采取的操作在飞机操作手册中规定，是机组培训课程中学员必须掌握的重要内容。

遵循始终如一的系统设计原理，即发现警报条件，判断紧急优先级，和以某种元素（或元素的组合）呈现。

采取适当的警报系统呈现元素，通常有：（1）主视觉警报（２）视觉警报信息（包括失效指示标志）（３）主听觉警报（４）声音信息（５）特殊语调（特殊声音）（６）触觉信息警报系统的警报设计要基于人的逻辑。

空中交通管制系统的人机交互设计与实现发布时间：2021-09-22T05:43:43.065Z 来源：《教学与研究》2021年9月下作者：赵洪英[导读] 针对空中交通管制系统（ATC）的人机交互界面，鉴于用户要求的多样性，本论文设计出一种操作灵活、易用、直观的人机交互界面，介绍了设计方案、GUI实现以及操作系统控制流程等。

天府新区信息职业学院赵洪英 620564摘要：针对空中交通管制系统（ATC）的人机交互界面，鉴于用户要求的多样性，本论文设计出一种操作灵活、易用、直观的人机交互界面，介绍了设计方案、GUI实现以及操作系统控制流程等。

关键词：空中；交通管制； GUI；人机交互中图分类号：V249 文献标识码：A1.引言ATC系统通信设备主要包括机载应答机、地面询问器。

系统通过地面询问器发射特定的射频脉冲序列，对装有机载应答机的目标进行“一问一答”式的询问，并对接收到的返回应答信号进行处理,由机载应答机的应答脉冲码获得目标的高度、识别号等信息，实现对协同目标的定位、定高及身份识别。

由于ATC系统采用应答式的工作方式,除了可获取目标准确的身份信息和高度信息外,它和普通雷达相比还具有许多优点,如发射功率较小、二次雷达的回波信噪比和被测目标的反射截面积(RCS)无关,收发波长相异而不易受到地杂波、海杂波以及气象条件的干扰。

ATC地面询问机（AGASK)包括地面询问发射机和应答接收机设备，包括用来产生询问模式、发射机调制询问波形和询问机基本定时控制的模式产生器；发射机频率控制和接收机本振；发射机低功率放大器、调制器与发射机大功率输出级；接收机增益时间控制、应答脉冲检测等。

应答接收机主要实现应答信号的接收、应答译码器的功能，检测待定的应答脉冲，识别由间隔20.3μS的F1+F2脉冲对组成的框架应答信号，并确定包含在应答信号中的编码数据。

在执行这些功能的过程中，必须鉴别出串扰应答信号、虚假应答信号等。

随着产品的更新换代，不同厂家对空中交通管制系统模拟器的操作系统都有不同的要求，本文将介绍一种新的操作界面和控制系统的设计方法。