Kontrola letadlových systémů Přednáška č.5 Monitorovací systémy: 1. Systémy řízení í motoru 2. EFIS 3. EICAS 4. ECAM 5. FMS 6. ACARS 7. FBW
Elektronické systémy řízení motoru Základní funkce řízení množství paliva vstřikovaného do spalovací komory, řízení množství vzduchu procházejícího motorem. to zajišťuje provoz s optimální účinností v širokém rozsahu provozních rychlostí, výšek a teplot (stupeň řízení je závislý na typu motoru a letadla) Co je požadováno? Spolehlivost, ekonomičnost provozu, dlouhodobá provozuschopnost p s minimálními riziky vzniku závady
Spalovací komora Řídicí prvky palivového systému
Elektronické systémy y řízení motoru Vstupy: poloha plynové páky, vzdušná rychlost, výška, celková teplota, t otáčky motoru, EGT, EPR, spotřeba paliva Výstupy: řízení množství paliva a protékajícího vzduchu
Elektronické systémy řízení motoru Stupně řízení
Řídicí prvky olejového systému
EFIS EFIS Electronic Flight Instrument Systems Elektronický letový systém EFIS pro zobrazování základních letových parametrů využívá: displej vertikální situace EADI (Electronic Attitude Director Indicator) displej horizontální situace EHSI (Electronic Horizontal Situation Indicator) Systém EFIS je tvořen dvěma plně automatizovanými a samostatnými podsystémy. EFIS je plně integrován a propojen s digitálním navigačním počítačem. Každý subsystém v sobě zahrnuje: displeje EADI a EHSI kontrolní panel generátor symbolů jednotku pro regulaci jasu displejů. V systému je zabudován i třetí generátor symbolů, který zde zastává funkci záložní.
EFIS blokové uspořádání Jednotka pro zpracování digitálních letových parametrů Kontrolní panel (levý) Manuální regulace jasu Manuální regulace jasu Kontrolní panel (pravý) EADI EADI EHSI EHSI Jednotka regulace jasu (levá) Generátor symbolů (levý) Generátor symbolů (střední) Generátor symbolů (pravý) Jednotka regulace jasu (pravá) L VOR IRS S DME FCC ILS rádiovýš. P FMCS WXR IRS FCC FMCS TMC P&L VOR DME WXR IRS FCC S P ILS TMC rádiovýšk. IRS FMCS P FCC FMCS VOR IRS TMC S DME FCC ILS rádiovýš. FMCS WXR IRS Datová sběrnice FCC FMCS Řídící signály displejů Řídící sign. pro přepínání L levý,s střední,p-pravý
EFIS generátor symbolů Generátor symbolů zajišťuje j signálové propojení mezi: analogovými a digitálními systémy letadla zobrazovacími jednotkami kontrolním panelem. Tato jednotka generuje symboly pro zobrazení, monitoruje celý systém, včetně napájecích obvodů,a zajišťuje hlavní funkce celého systému EFIS. EFIS - zobrazení Systém EFIS umožňuje propojení displejů salternativními zdroji informací, což jsou: levým nebo pravým ADC druhým FMC druhýmfcc (Flight Control Computer palubní počítač) záložní IRS. Každý pilot má vlastní panel pro přepínání těchto systémů. Vpřípadě poruchy využívaného navigačního systému se na displejích na patřičných místech objeví výstražný praporek.
Rolls Royce Trend 800 indikace motorových parametrů
EFIS kontrolní panel Mód pro omezení Zobrazení Zobrazení Zobrazení rychlosti a výšky traťových ť ýhbdů bodů VOR stanic NDB Zobrazení letišť Módy zobrazení primárního displeje
EFIS kontrolní panel Mód ARC ve spolupráci s letovým plánem definovaným v FMS systému jsou zobrazovány informace o poloze na pohybující se mapce. V tomto módu je možné využít predikci, tzn. že systém poskytuje informace o předpokládané poloze letadla za čas buď 30, 60 nebo 90 sekund na základě znalosti traťové rychlosti a příčného zrychlení. Mód PLAN zobrazuje se statická mapa s aktuálními informacemi o trase letu. Při požadavku na změnu letového plánu (LP) je možné podobu LP zobrazit ještě předtím,nežjenovýlp uložen do FMC (Flight Management Computer). Módy ILS a VOR na displeji jsou zobrazovány dané navigační prostředky s definovaným rozlišením (10 až 320) nm/palec, informace o větru a systémová upozornění.
EICAS EICAS Engine Indicating and Crew Alerting System Systém indikace motorových parametrů a varovných signálů EICAS systém je systémem shromažďujícím a vyhodnocujícím informace o stavech motorů, které jsou následně zobrazovány na patřičném CRT nebo LCD displeji, čímž se eliminuje nutnost použití běžných ukazatelů. Údaje, stejně jako v jiných systémech, nemusí být nutně zobrazeny na displeji po celou dobu provozu, ale jen při výskytu anomálie. V těchto případech je posádka upozorňována automaticky generovanými zprávami patřičných barev, které se odvíjejí od charakteru zprávy, dále je aktivována zvuková a světelná varovná signalizace. Pro zobrazení motorových parametrů a varovných hlášení se využívají dva displeje (CRT nebo LCD).
EICAS blokové uspořádání Zvuková varovná signalizace Varovná světelná signalizace Záložní motorové ukazatele Varovná hlášení Zobrazení primárních parametrů Zobrazení sekundárních parametrů, stavů, údajů pro údržbu Přepínání displejů Panel údržby Výpočetní jednotka (levá) Panel ovládání displejů Výpočetní jednotka (pravá) Senzory na motoru N1 Tlak oleje N2 Množství ol. N3 Teplota ol. EPR Vibrace EGT FF Senzory na jiných systémech Hydraulika : množství+tlak Obvod řízení polohy kormidel El. rozvod:napětí, proud, frek. Obvod dynama ECS teploty APU : EGT, RPM Teplota brzd Diskrétní systémy FCC MCDP propojení s TMC propojení s EEC propojení s FMC propojení srádiovýšk. propojení s ADC
EICAS zobrazovací jednotka Jednotka informuje posádku o: hlavních, primárních motorových parametrech během celé doby provozu otáčky nízkotlakého kompresoru (N1) teplotu výstupních plynů (EGT) výkon motoru, resp. tlakový poměrepr sekundárních parametrech, které je možno přepínat s informacemi z dalších automatizovaných systémů otáčky vysokotlakého kompresoru (N2) spotřebu paliva množství oleje a jeho teplota a tlak vibrace motoru Horní displej zobrazuje primární motorové parametry, tj. otáčky nízkotlakého kompresoru (N1), teplotu výstupních plynů (EGT) a varovné zprávy. V některých případech může tato jednotka zobrazit i údaje o výkonu motoru, resp. tlakovém poměru EPR (poměr za nízkotlakou turbínou a před nízkotlakým kompresorem), které jsou závislé na typu motoru, metodách zpracování údajů a na sytému řízení výkonu TMC. Dolní displej zobrazuje sekundární motorové parametry, tj. otáčky vysokotlakého kompresoru (N2), spotřebu paliva, množství oleje a jeho teplota a tlak a vibrace motoru. Dále může zobrazovat stavy nemotorových systémů jako např. hydraulického systému, systému APU atd. Tyto údaje mohou být zobrazeny společně s konfigurací letadla a s daty pro údržbu.
EICAS módy zobrazení Vpřípadě závady na dolním displeji během zobrazování sekundárních parametrů je generována varovná zpráva EICAS DISPLAY jantarové barvy v levém horním rohu horního (resp. levého) displeje. Módy zobrazení EICAS je navržen tak, aby kategorizoval zobrazování zpráv a výstrah podle funkce, v jaké se systém nachází. Pro tento účel jsou definovány tyto módy: operační - v tomto módu jsou zobrazovány informace o parametrech motorů; zobrazení výstražných ý zpráv musí být během letu aktivováno posádkou. Při normální situaci je pouze horní displej aktivní, dolní displej zůstává nevyužit pokud posádka nevolí jinak stavový -vtomto t módu jsou zobrazována data, na jejichž ji základě se vyhodnocuje připravenost letadla k letu. Tento mód je využíván v rámci předletové přípravy nebo před vypnutím všech systémů ód úd žb ód l ží t t hl í h b té ů Běh l t j t t ód mód údržby -mód slouží pro test hlavních sub-systémů. Během letu je tento mód nepřístupný.
EICAS displej
EICAS panel ovládání displejů Panel zajišťuje ovládání funkcí EICAS systému a jejich zobrazování na displejích. Může být využit jak na zemi, tak i během letu. DISPLAY COMPUTER BRT THRUST REF SET BAL ENGINE STATUS EVENT AUTO BOTH MAX IND RECORD L R L R RESET BRT Tlačítko ENGINE DISPLAY iniciuje nebo vypíná zobrazení sekundárních motorových parametrů na dolním (resp. levém) displeji Tlačítko STATUS DISPLAY iniciuje zobrazení stavových informací na dolním displeji Tlačítko EVENT RECORD může být použito jak za letu, tak i na zemi, a slouží k aktivaci nahrávání údajů o závadách důležitých okolních kontrolních systémů, systémů hydrauliky, elektrické sítě a APU. Při normální situaci je nahrávání aktivováno automaticky, ale je i umožněno posádce aktivaci provést manuálně. Data jsou ukládána v paměti výpočetní jednotky a mohou být vyčtena a zobrazena pouze v okamžiku, kdy letadlo je na zemi a za použití panelu údržby
EICAS panel ovládání displejů DISPLAY COMPUTER BRT THRUST REF SET BRT ENGINE STATUS EVENT RECORD L AUTO R BAL L BOTH R MAX IND RESET Přepínač č COMPUTER SELECT v pozici iiautoj je jako jk primární výpočetní č íjednotka vybrána levá jednotka a na pravou se přepne řízení v okamžiku závady primární jednotky. Pomocí dalších dvou pozic přepínače je možné manuálně přepnout řízení na danou jednotku. Regulace DISPLAY BRIGHTNESS umožňuje regulaci intenzity osvětlení displejů při otáčení vnitřní části a vnější část reguluje poměr osvětlení jednotlivých displejů. Regulace THRUST REF SET vytažením a otáčením vnitřní části se nastavuje pozice referenčního kurzoru na zobrazeném indikátoru výkonu pro daný motor, který je určen pomocí vnější části regulace. Tl čítk MAX IND RESET k d ěj ká ěř á liči ř áh é i j Tlačítko MAX IND RESET pokud nějaká měřená veličina přesáhne své maximum, je na tento stav posádka okamžitě upozorněna. Účel tohoto tlačítka je vymazat daná hlášení, pokud stav, který je vyvolal, není dále aktuální.
EICAS varovná hlášení Systém kontinuálně monitoruje obvykle přes 400 vstupních signálů od senzorů umístěných na motoru nebo v aerometrických systémech. V případě poruchy se generuje varovné hlášení a zobrazí se v levém horním rohu horního displeje. Pořadí zpráv se řídí naléhavostí dané závady, tj. jak rychle musí na ně posádka reagovat. Zprávy se rozdělují do tří úrovní: úroveň A varování, barva červená, požaduje okamžitou reakci posádky a nápravu, současně jsou rozsvícena varovná světelná hlášení a aktivuje se zvukové varování úroveň B upozornění, barva jantarová, vyžaduje, aby posádka v ten daný moment si uvědomila situaci, světelná signalizace je aktivována a dvakrát zazní zvukové upozornění úroveň C doporučení, barva jantarová, požaduje, aby posádky si byla vědoma nastalé situace Rozdíl mezi úrovní C a B se pozná podle toho, že zpráva úrovně C je o jeden znak odsazena od levého okraje.
soustava řízení klimatizace formát zpráv pro údržbu EICAS panel údržby výběr dat nahraných elektrické a hydraulické systémy pomocná výkonová jednotka během automatického nebo manuálního nahrávání DISPLAY SELECT EICAS MAINT AUTO EVENT READ MAN ECS ELEC PERF MSG HYD APU CONF MCDP ENG EXCD REC ERASE TEST konfigurace zobracení panelu údržby na displeji překročení mezních limitů na motoru tlačítko auto-testu nahrávání aktuálně zobrazovaných údajů (manuální mód) vymazání údajů aktuálně zobrazených Panel slouží k zobrazení dat uložených v paměti výpočetní jednotky během letu nebo ke kontrole letadla na zemi. Pět tlačítek použitých na panelu slouží k zobrazení dat na dolním displeji, které odpovídají požadovanému typu, formátu a zdroji dat.
ECAM ECAM Electronic Centralized Aircraft Monitoring Centrální elektronický monitorovací systém Systém zobrazuje primární systémová letadlová data (motorové veličiny, systémy hydrauliky, APU atd.) pomocí kontrolního seznamu nebo schematicky na displejích speciálně pro to určených. Displeje mohou být typu CRT nebo LCD. Systém ECAM zobrazuje veličiny týkající se: motorového systému (ENG) hydraulického systému (HYD) elektrického systému střídavého (AC) a stejnosměrného (DC) systému rozvodu vzduchu (BLEED) systému klimatizace (COND) systému řídící tlak v kabině (PRESS) palivovému systému (FUEL) systému turboagregátu (APU) systému řízení letu (F/CTL) dveřnímu systému (DOOR) systému podvozku (WHEEL)
ECAM módy displejů Módy displejů zobrazující: informace, které se vztahují k dané fázi letu automatická volba informace mající charakter doporučení automatická volba informace o druhu poruch automatická ti volba informace o navoleném systému manuální volba Při bezporuchové situaci jsou automaticky zobrazované informace týkající se dané fáze letu Manuální volba umožňuje zobrazení stavových hlášení, které nemají charakter varování, a tudíž v jiných módech se nezobrazují.
ECAM blokové schéma levý displej pravý displej Panel světelného varovného hlášení Údaj o množství paliva Generátor symbolů Generátor symbolů Údaj o množství paliva Zvukové varování Kontrolní panel pro ECAM D/A převodník systémových dat Zvukové varování Okolní systémy Počítač pro varovné letové hlášení Vstupy dat z jednotlivých systémů Diskrétní signálové vstupy Tlačítka na kontrolním panelu (clear, recall, status) Tlačítko na mazání pro varovný světelný displej Počítač pro varovné letové hlášení Vstupy dat z jednotlivých systémů Okolní systémy Displejové řídící signály Datová sběrnice
ECAM - displeje MEMO DOOR APU RUNNING NO SMOKING ON SEAT BELTS ON PARKING BRAKE ON CABIN FWD COMPT ARM ARM AVIONIC CARGO EMEN EXIT ARM ARM CARGO BULK CABIN ARM ARM Levý displej Pravý displej Využívají se dva displeje vedle sebe. Obvykle levý displej zobrazuje kontrolní seznam, který informuje o stavu jednotlivých systémů, zobrazuje varovná hlášení a informace o provádění korekčních kroků. Pravá jednotka obvykle zobrazuje dané údaje graficky.
ECAM módy displejů - porucha BRAKES TEMP HOT - FANS...ON - DELAY T.O. FOR COOL TEMP: BRAKES 1 2 3 4 105 102 111 90 5 6 7 8 108 213 93 99 R ROLL SPLR ROLL SPD BRK Levý displej Pravý displej Situace označuje problém vzniknuvší přehřátím brzd zadního pravého kola na levém přistávacím podvozku. Toto zobrazení je doprovázeno zvukovou signalizací a světelnou signalizací na centrálním varovném světelném panelu. Po provedení úkonu je na levém displeji zobrazeno potvrzení.
ECAM kontrolní panel Zapínání displejů a regulace intenzity jasu SGU tlačítka LEFT DISPLEY 1 ECAM SGU 2 LEFT DISPLEY FAULT OFF FAULT OFF OFF BRT OFF BRT Mazání hlášení CLR ENG HYD AC DC Stavová hlášení STS BLEED COND PRESS FUEL Opakování volby RCL APU F/CTL DOOR WHEEL Tlačítka pro grafické zobrazení
ECAM systémový test Každý počítač pro varovná letová hlášení je vybaven monitorovacím modulem, jehož hlavními funkcemi je kontrola: jednotlivých senzorů modulů pro zpracování signálů pamětí interních napěťových zdrojů Dále je prováděn tzv. power-on test při kterém monitorovací obvody kontrolují správnou funkci generátorů symbolů. V případě závady je aktivováno výstražné světelné hlášení. Pokud je detekována porucha v systému počítače je rozsvíceno odpovídající světlo na panelu údržby. Manuální kontrola vstupů se provádí pomocí panelu údržby který iniciuje test Manuální kontrola vstupů se provádí pomocí panelu údržby, který iniciuje test vstupních signálů z hlediska kontinuity.
ECAM panel údržby Přepínání displejů WLDP FAULT ECAM BITE LOAD DSPL DISPLEYS TEST EFIS BITE LOAD DSPL Světelný signálový panel poruch FWC 1 FAULT INHIB OVRD INPUTS INPUTS FWC 2 FAULT TEST TEST Volba priorit varovných hlášeních pro zobrazení Tlačítka pro test vstupů
FMS FMS Flight Management System Systém plánování a optimalizace letu Při návrhu systému bylo hlavním požadavkem zajistit při jednotlivých režimech letu: nejhospodárnější využití paliva minimalizovat pracovní vytížení posádky zredukovat celkové náklady na provoz FCC Navigační prostředky TMC Displej Výpočetní jednotka FMS Funkcí FMS systému je doporučovat při jednotlivých fázích letu optimální nastavení letových parametrů (EPR, stoupavost atd.) tak, aby byla dosažena nejekonomičtější spotřeba paliva Systém dosahuje velkých přesností při řízení motorového systému a pohybu při vytyčené trase (jak v horizontální tak i ve vertikální rovině).
FMS - podoba
FMS - funkce Navigace předpokládaný čas příletu ETA předpokládané zpoždění čas příletu odchylka od vytyčeného kurzu XTE stav paliva východ a západ Slunce Letový plán (LP) manuál pro vyhotovení LP automatické generování LP editování LP převrácení LP záložní LP nouzový LP (SAR) Výpočty zeměpisná ě ádélka a šířka, výška zeměpisný a magnetický kurz traťová rychlost rychlost větru a jeho směr UTC čas Databáze letové trasy (LT) plány letišť navigační prostředky na LT SID/STAR/APP komunikační frekvence
FMS blokové schéma Paměti pro: Posádka Kontrolní prvky a ukazatele FMCS výpočetní jednotka FMS systému navigační data motorové parametry charakteristiky letadla Kontrolní panel AFCS MODE IRS MODE ILS EFIS ATC VOR/DME RDMI ADF WXR FMC CDU EADI EFIS EHSI Jednotka údržby s displejem datová sběrnice Blok řízení a kontroly motoru Diskrétní signály z letadlových systémů GPWS ADC TMC Aerometrické údaje Přípust paliva nav. data FMC Nahrávání letových dt dat prgm. optimal Množství paliva a jeho spotřeba IRS Rádio-navigace: EFIS SGU AFCS VOR ADF DME ILS rádiovýškoměr Řídící plochy ATC pohybu letadla odpovídač SSR (směrovka atd.) WXR Antény
FMS obsahuje V letadle bývají obsaženy dvě jednotky FMC. Každá má vlastní CDU. Každá jednotka kontroluje s ní spojené okolní systémy. Za bezporuchové situace obě jednotky spolu spolupracují, sdílí a porovnávají jednotlivé informace z okolních systémů. Piloti mohou dané jednotky využívat nezávisle k zobrazování různých údajů, k revizím, a to bez ovlivňování vlastního letového plánu a nastavení na druhé jednotce. Každá jednotka mávlastní obvody pro příjem i vysílání VOR/DME signálů. Mezi těmito obvody není vzájemné propojení, kromě obvodů porovnávající spolu související data. V případě poruchy uspořádání pilotovi umožňuje využít obvody druhé jednotky FMC. Kapitánské CDU CDU kopilota EFIS displej & výstupy pro automatickou kontrolu Výpočetní jednotka Datová sběrnice Výpočetní jednotka EFIS displej & výstupy pro automatickou kontrolu Vstupy Vstupy
ACARS systém anténní systém IRS/INS KV VKV SATCOM datová linka datová linka datová linka FMS MU Palubní zapisovač Autopilot Palubní tiskárna CU Audio systém ACARS multifunkční displej KV frekvenční pásmo krátkých vln VKV frekv. pásmo velmi krátkých vln SATCOM satelitní komunikační kanál IRS/INS systém ineriální navigace MU management unit (řídící jednotka) CU control unit (kontrolní jednotka) FMS flight management system (systém řízení letu)
Operátor letecké společnosti Zázemí pro posádky Oddělení plánování letů Oddělení opt. řízení Meteorologické oddělení Oddělení certifikací Systémy terminálů Úsek údržby Systémy pro zásobování palivem Centrála dané aerolinky ATC řízení letového provozu Administrátor komunikačního řetězce (AFEPS, ESS)
Taxi Start Odlet Let po trase Fáze přiblížení Přistání Taxi Z letadla : Z letadla : Z letadla : Z letadla : Z letadla : Z letadla : Z letadla : Link test/clock update Fuel/Crew info Delay reports Out Off Engine data Do letadla : Flight plan Position reports Weather reports Delay info/eta Voice request Provisioning Gate requests ETA Special requests On Do letadla : PDC, ATIS Weight & Balance Airport analysis V-speeds Flight plan- hard copy Load FMC update Weather reports Engine info Maintenance report Do letadla : ATC oceanic clearances Weather reports Reclearance Ground voice request Engine info Maintenance reports Do letadla : Gate assignment Connecting gates, crew&passengers ATIS Fuel/Crew info In Fault data from central maintenance computer
FBW FBW Fly By Wire Systém nepřímého řízení letadla Modernizuje starší mechanickou vazbu mezi řídícími členy umístěnými v kabině a výkonovými členy. Systém nahrazuje mechanické vazby vazbami elektrickými, tzn. propojení mezi řídícími a výkonnými členy jsou realizována pomocí elektrických vodičů. Směrovka Řídící páka Výškovka Pedály Křidélka
FBW - výhody Výhody: odlehčení systému řízení každá nadbytečná zátěž ovlivňuje letové možnosti letadla větší flexibilita systému řízení v pilotní kabině prostředky řízení již nevyužívají mechanických propojení, tudíž prostředky mohou být umístěny dle požadavků širší využití možností letadla výpočetní jednotka FBW systému propočítává, do jakých maximálních hodnot řízení je možné zajít při dodržení letové obálky letadla řízení průběhu manévru pilot nemusí specifikovat polohu výkonných členů, ale jen požadovanou změnu letových parametrů, jako např. zrychlení, úhel stoupání atd. To umožňuje přesné a souvislé řízení průběhu manévru jednoduchá integrace s dalšími systémy jednoduché řízení letu pomocí autopilota zlepšení vnitřního uspořádání systémů v letadle elektrická vedení mají větší flexibilitu vumístění na letadle než mechanické propojení zvýšení spolehlivosti jednodušší způsob umístění redundantních elektrických vedení než je tomu u mechanických spojení, dále elektrická vedení zabírá méně místa a jsou méně náchylná na poškození snížení pracovního zatížení pilota systém ulehčuje pilotovi práci, jelikož mnohé funkce jsou vykonávány automaticky
FBW - mechanizace Směrovka Spoilery Sloty Směrové vyvažování Výškovka Stabilizátor Dvojité klapky Vnitřní křidélka Klapky Křidélka
FBW letová obálka Výška Maximální provozní výška - dostup Pádová rychlost Letová obálka Maximální rychlost zdůvodu teplotního omezení Rychlost Za každé situace musí být dodržena podmínka, že ý p, letové parametry se nacházejí uvnitř letové obálky!!
FBW - řízení Systémy FBW využívají k regulaci uzavřenou řídící smyčku, která zajišťuje přesnost a větší rychlost odezvy. Vstupy + Obvody Výstup (pilot) řízení - (výkonné členy) Senzor Př d l h řídí íh čl ( ák ) l kt i ký i ál j li á Převod polohy řídícího členu (páky) na elektrický signál je realizován potenciometrickým senzorem.