航空器驾驶系统的备用显示装置的制作方法

专利名称：航空器驾驶系统的备用显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及航空器的飞行员座舱仪表盘的配置以及，更确切地 说，涉及包括多功能显示控制器的备用仪表。
背景技术：
随着现代航空学的进步，对飞行包线以及导航性能的要求也愈加 强烈。为了迎合航空器的需求和导航的需求，现代航空器包括让人印 象深刻的、设计提供具备菜单、数据以及图形选项导航的显示器列阵、 仪表列阵以及传感器列阵，以提高导航性能、以及航空器和乘客的总 体安全性。不仅航空学得到发展，电子显示装置也得到发展进步。相当于14英寸xl0英寸的大型显示装置已经得到开发并使用到航空器上。 此外，许多现代航空器可以使用多个大型显示装置，在某些情况下， 大型客机使用多达四个大型显示装置。此时，飞行员座舱空间将会急 剧减少，使得用于多任务的大型显示装置，例如，用于显示不同菜单 和不同功能信息，其取决于飞行条件和导航的性能。这些大型显示装 置在航空航天工业上通常被称之为多功能显示装置(MFD)。某些MFD装置，通常这些装置位于飞行员或者副飞行员的基本 上正前方，是可编程的和/或个人化的以及作为航空器飞行的基本仪表 和显示装置被飞行员使用。这些显示装置通常被称之为主飞行显示器 (PFD)以及被分配或专门用于飞行员或者副飞行员中的一个。MFD 装置或者PFD装置通常包括分离的控制器，包括旋钮、无线电按键 等等，以选择在显示器上信息的不同菜单和图形表示。此外，飞行员 座舱仪器盘包括用于特定航空器系统的单独控制器，例如燃料系统， 电子动力系统，天气检测系统等等，其进一步增加了飞行员座抢仪器盘的繁杂度和复杂度。除了现代航空器电子元件以及电子显示装置的可靠性，安全性能 和冗余系统也在发展并且，实际上，基于联邦航空规则的要求，在航空器制造过程中被安装。例如，基于FAR第25部分以及第121部分 的规定，大型客运航空器必须包括飞行员或者副飞行员在任何时候都 可见的、并且要求至少显示以下信息的备用显示装置航空器高度、 飞行姿势以及飞行速度。为了达到这些规章的要求，通常在飞行员或 者副飞行员之间的仪器表盘上安装一个备用显示装置。不幸的是，在飞行员座舱控制面板上推广使用大型MFD装置和 PDF装置对安装其他仪器而言剩下很小空间。典型地，在飞行员或者 副飞行员之间的飞行员座舱控制面板的中央传统地设置备用显示装 置。虽然这种中央设置达到了 FAR25.1333的可视化规定，然而，现 在多数航空器制造商认为这种中央设置对于大型MFD装置而言是理 想化的。除了在飞行员座舱仪表盘上缺乏空间外，额外的复杂性和现代航 空器的高性能对飞行员设置了额外的工作量。尽管大型MFD装置帮 助飞行员有效管理工作量，飞行员在紧急情况和/或某些航空器操控 中，必须扫视仪表，搜集重要信息，以及同步管理航空器的飞行。在 某些紧急情况，备用显示装置可以仅提供给飞行员。不幸的是，传统 备用显示装置的设置方式使得飞行员扫视不同仪表，以从备用显示装 置查找和搜集必要的信息，在紧急情况下其不可避免地加重了飞行员 本已经沉重的工作量。在仪表扫视时要求飞行员沿着轴线，例如垂直线或者水平线扫 视，在本领域技术人员中称之为视差。如本领域技术人员所知，在飞行过程中的视差情形，以及尤其在紧急情况下，显著地增加了飞行员 的工作量以及压力。尽管先前已经尝试在仪表盘中央重新放置传统的备用装置，这些 努力却尚未成功。例如，将远离仪表盘侧自由空间用于备用装置。然 而，这种设置很难满足联邦航空规则对所有飞行员都可见并且可达到的要求。此外，这种设置不会解决在仪表扫视过程中施加到飞行员的 增加的工作量，尤其是在视差情形下完成的扫视。同样地，在PFD装置上方设置传统备用显示仪表也同样不成功。 由于显示不同飞行数据和控制航空器系统所需要的航空仪表，在PFD 装置上方仪表盘区域通常会十分拥挤。尽管在紧急情况下传统备用仪 表是必不可少的装置，传统备用仪表在其他情况下并不经常使用。因 此，先前考虑的在PFD装置上方那些经常使用的显示装置和控制器 当中放置很少使用的传统备用仪表在操作上是代价高昂和低效的。因此，有必要配置备用显示装置以适应大型MFD装置和现代航 空器飞行员座舱仪表盘有限的空间以及在困难飞行条件下帮助减少 飞行员的工作量。发明内容本发明涉及一种用于飞行员座舱仪表盘的航空器仪表系统，具有 与航空器的第一飞行员相关联的第一装置，其设置在基本上位于第一 飞行员前方的仪表盘上。第一装置可以包括第一显示装置和第一控制 器，第一控制器可以包括一组用于控制第 一显示装置和航空器系统的 控制器。仪表系统可以还包括与航空器的第二飞行员相关联的第二装 置，其设置在基本上第二飞行员前方的仪表盘上。第二装置可以包括 第二显示装置和第二控制器，第二控制器可以包括一组用于控制第二 显示装置和航空器系统的控制器。仪表系统可以配置为第一显示装置 和第二显示装置中的至少一个显示任何时候的飞行姿势、飞行高度以 及飞行速度。在本发明的另 一实施例中，涉及一种在航空器的飞行员座抢仪表 盘上显示备用飞行数据和管理航空器系统的方法，可以包括将第一装 置与第一飞行员相关，其中笫一装置可以包括显示装置和一组控制 器。该方法还可以包括将第二装置与第二飞行员相关，其中第二装置 可以包括显示装置和一组控制器。第一装置和第二装置可以包括备用 模式和控制器模式。该方法还可以包括设定第一装置和第二装置为显示备用飞行数据的备用模式，只有当第二装置处于备用模式时将第一 装置设置为控制器模式，以及只有当第一装置处于备用模式时将第二 装置设置为控制器模式。备用飞行数据可以包括飞行姿势、飞行高度 和飞行速度。通过以下描述和附图以及附加的权利要求将容易明白本发明的 这些和其他发明目的以及技术上的进步。


虽然说明书推导出的权利要求特别指出并清楚要求了本发明的 保护范围，从结合附图以及随后的描述应当更好理解本发明，以下以 非限制的方式示出了实现本发明的最佳方式，以及所有附图中同 一标号指代同一部件，其中图1A是结合了传统备用仪表的现有技术中飞行员座舱的正视图；图1B是结合了传统备用仪表的另一现有技术中飞行员座舱的正视图；图2是根据本发明的实施例的飞行员座舱的正视图；图3A是根据本发明的实施例的单独备用显示装置/控制器以及部分飞行员座舱的正视图；图3B是根据本发明的实施例的飞行员视角的侧视图；图4是根据本发明的实施例的在控制器模式下备用显示装置/控制器的视图；图5是根据本发明的实施例的在备用模式下备用显示装置/控制 器的视图；图6是根据本发明的实施例的用于备用显示装置/控制器的显示 菜单选项的显示装置视图；图7是根据本发明的实施例的用于备用显示装置/控制器的显示 另 一菜单选项的显示装置视图；图8是根据本发明的实施例的用于备用显示装置/控制器的显示另一菜单选项的显示装置视图。
具体实施方式
参照示出本发明的多个实施例的附图将更充分描述当前公开的 发明。然而，本发明公开的主题可以体现为多个不同形式以及不应当 解释为局限在此处所公开的实施例。本发明包括航空器仪表盘配置，它结合带航空器显示装置的备用 仪表和系统控制器，以使仪表盘实时状况可以被最大化且飞行员的工 作量可以被最小化。想像在配置两个飞行员的航空器中，飞行员和副飞行员各自使用PFD和可配置的控制器作为驾驶航空器的基本仪表。 根据本发明，作为冗余和安全性显示系统，仪表盘还包括与每个飞行 员的可配置控制器结合的备用仪表。此外，为了符合FAR25.1333所 要求的飞行规定，备用仪表中的至少 一个必须显示规定要求的所有时 刻的飞行数据。参照附图1A和1B，示出了两种传统航空器的飞行员座舱仪表 系统IO。飞行员座舱仪表系统IO位于风挡窗户20的下面，其包括闪 光屏挡30和主仪表盘40。安装在闪光屏挡30内的飞行员座舱仪表系 统10包括两个传统的可配置显示控制器50,其控制安装在主仪表盘 40内的MFD装置70。尽管传统可配置显示控制器50通常被指定控 制最近的MFD装置，传统可配置显示控制器50可以配置为控制MFD 装置中的任意一个。如图1A和1B所示，飞行员座舱仪表系统10包 括基本位于飞行员座枪仪表系统10中央位置的传统备用显示装置60 以及备用航向显示装置80。如附图1A所示，由于备用显示装置60以及备用航向显示装置 80设置在两个飞行员之间以及MFD装置70之间，备用显示装置60 以及备用航向显示装置80满足FAR25.1333要求而显示所有时刻的飞 行速度、高度以及航向。然而，应当注意，由于如图1A所示备用显 示装置60以及备用航向显示装置80直接设置在MFD装置70之间， 这种设置限制了在仪表盘上使用大型的MFD装置。因此，更小型化MFD装置被一体化并笨拙地设置到仪表盘40上。为了避免备用显示装置如附图1A所示布置方式的局限性，如附 图IB所示的传统飞行员座舱仪表系统10将备用显示装置60以及备 用航向显示装置80移到MFD装置70的下方。尽管在附图IB所示的 飞行员座抢仪表系统IO有可用于大型MFD装置的自由空间，但是如 图1B所示，当使用备用显示装置时，备用显示装置60以及备用航向 显示装置80的较低布置进一步加重了飞行员对视差条件的熟练度。 此外，如图IB所示，传统备用显示装置60以及备用航向显示装置 80的纵横比为1: 1，然而大型MFD装置70的纵横比为4: 3。主仪 表装置和备用仪表装置间纵横比的差异明显提升了从备用显示装置 查找以及搜集信息的困难度。在附图1A和IB中，备用显示装置60以及备用航向显示装置 80的布置在紧急状况下还对飞行员产生了额外的工作量。在飞行过程 中，飞行员必须对地平线以及航空器前方的空域进行一定的视觉扫 视。另外，飞行员进行仪表扫视，其包括观察飞行员座舱仪表盘上的 仪表和显示装置以搜集信息以及检查航空器的状态。仪表扫视可以根 据航空器的飞行模式而不同。例如，在着陆过程中，飞行员可以通过 风挡窗户进行地平线的扫视是至关重要的，通过风挡窗户进行观察需 要飞行员倾注非常的努力和时间。因此，将飞行员穿过风挡窗户的视 线转移的飞行员的仪表扫视可以说是至关重要却不稳定的。在另外一个例子中，在正常条件下的起飞过程中，飞行员仪表扫 视可以包括从MFD装置70获取姿势、飞行速度和航向信息。此外， 飞行员也可以扫视发动机仪表及安装在闪光屏挡中的控制器显示装 置50，其可以被配置显示自动飞行控制系统数据。如图1A和IB之一所示，MFD装置70的位置之一通常被分配 给飞行员并被作为主飞行显示装置(PFD)，为了仪表扫视，其最好 位于飞行员前方，以允许飞行员简单地从PFD在垂直方向向上穿过 风挡窗户20观察。例如，在降落过程中，从仪表飞行到目视飞行的 转换当中，飞行员只是简单地从MFD装置在垂直方向向上看以视觉上确定跑道。同样地，为了在目视飞行期间确认飞行速度以及航向，飞行员只是在仪表飞行期间从风挡窗户20垂直方向往下看MFD装置 70搜集任何信息，其通常是可编程的以及按飞行员喜好的调整，这进 一步简化仪表扫视。随着时间的过去，仪表扫视对飞行员而言变得更加本能化，允许 飞行员更快和更高效地搜集信息。然而，在例如电子设备失灵的紧急 情况以及非正常情况下，MFD设备70可能对于飞行员/副飞行员而言 是不可用的。在这样的紧急情况下，备用显示装置60以及备用航向 显示装置80取代了 MFD设备70的功能且向飞行员以标准方式提供 必要信息。不幸的是，如上所述飞行员对MFD设备70的常规仪表扫视， 当飞行员的扫视只是从风挡窗户20俯视MFD设备70，其不包括如 图1A和1B所示的飞行员座舱仪表系统中备用显示装置60以及备用 航向显示装置80的位置。因此，在紧急情况下，为了从备用显示装 置60以及备用航向显示装置80搜集信息，要求飞行员偏离常规扫视， 取决于飞行员的位置，强制飞行员垂直向下以及左或右水平扫视。如 以上所讨论的，在飞行以及紧急情况下，视差条件显著地增加了飞行 员的工作量。在常规飞行情形下，MFD设备70为飞行员提供在航空器的驾驶 过程中使用的绝大多数必要信息。作为主仪表装置，MFD设备70根 据不同的功能显示飞行数据，并且在现代航空器中是飞行员可编程 的。如图1A和1B所示，可配置的显示控制器50通常控制可编程的 MFD设备70,以使MFD设备70才艮据飞行员的喜好可以显示姿势、 和飞行速度信息，以及航行或系统信息。例如，通过显示控制器50, 飞行员可配置显示装置70以读出不同部件的大气压力。通常，如图 1A和1B所示，可配置的航空器显示控制器50是关联到特定MFD装 置70或PFD的独立仪表装置，其安装在飞行员座舱仪表系统10的 闪光屏挡30中。如图1A和1B所示，除了控制和配置MFD装置70，控制器50也可配置为控制航空器系统以及在相关联的屏幕上显示航空器系统的状态。例如，控制器50也可配置为控制和显示关于航空器的燃料 系统或辅助能源单元的状态信息。因此，通过控制显示装置以及航空 器系统，控制器50在航空器的飞行中扮演着重要角色，因此需要得 到飞行员的更多关注。在图2所示本发明的一个实施例中包括具有风挡窗户20、闪光 屏挡30以及主仪表盘40的飞行员座舱仪表系统100。飞行员座舱仪 表系统100还包括两个备用仪表显示装置/可配置控制器111和112， 以下称作备用显示装置/控制器111和112。与传统飞行员座舱仪表系 统10相同，飞行员座舱仪表系统100还包括MFD装置，如图2所示 的MFD装置141， 142， 143以及144。每个备用显示装置/控制器111 和112包括显示装置120和与之配套的控制器面板130并可与飞行员 或副飞行员相关联，和一个或多个MFD装置。尽管备用显示装置/控制器111和112可被配置为与MFD装置 141， 142， 143以及144中的任何几个相关联，备用显示装置/控制器 111和112可优选为与安装在正下方的MFD装置相关联，例如备用 显示装置/控制器111可被配置为与MFD装置141， 142相关联。可 以预见备用显示控制器可与更多或者更少的MFD装置相关联，其都 不会背离本发明的精神和范围。根据本发明，备用显示装置/控制器111和112可被配置为包括 控制器模式和备用模式。备用显示装置/控制器111和112可在与传统 可配置控制器50的控制器模式以及备用显示装置60和80的备用状 态相似的功能情况下工作。为了满足某些飞行规则要求，两个备用显 示装置/控制器111和112可配置成协同工作，以使那些规则所要求的 所有时间的飞行数据在备用显示装置/控制器111和112中的至少 一个 上显示。通过兼具可配置的控制器以及备用显示装置功能，备用显示装置 /控制器111和112不仅将如图1A和1B所示传统可配置控制器50、 备用显示装置60和备用航向显示装置80的功能而且将其位置结合到飞行员和副飞行员的一个备用显示装置/控制器系统中，因而减少了飞行员的工作量且释放了飞行员座舱仪表系统100的额外空间。如传统 可配置控制器50，备用显示装置/控制器111和112可控制航空器系 统的显示以及控制MFD装置141， 142， 143以及144。同时，两个 显示装置/控制器111和112可共同作用以作为传统备用显示装置60 和传统备用航向显示装置80。虽然备用显示装置/控制器111和112如图2所示被设置在闪光 屏档30内并直接位于MFD141、 142、 143和144上方，应当理解到 该备用显示控制器111以及112也可以设置于飞行员座舱仪表系统 100的其他位置。同样地，例如MFD装置141, 142, 143以及144 等其他仪表也可以设置于飞行员座舱仪表系统100的其他位置，其都 不会背离本发明的精神和范围。如图2所示，显示装置/控制器111和112将飞行员座舱仪表系 统10的传统备用显示装置和可配置控制器并入单独配置的两显示控 制器111和112组。除了其他仪表外，上述两个显示装置/控制器的位 置可向飞行员提供减少了的飞行员工作量。参照图3A,示出部分飞行员座舱仪表系统100的视图，表示在 飞行过程中位于某一飞行员正前方的仪表以及在飞行过程中可以使 用的主仪表。为了讨论起见，更确切地说，示出了显示装置/控制器 111，其可以直接与安装在显示装置/控制器111正下方的两个MFD 装置141和142相关联。每个显示装置/控制器111和112包括显示装 置120以及与之配套的控制面板130。在备用模式下，显示装置120 在传统备用显示装置60和80上传统地显示飞行规则所要求的飞行数 据。在控制器模式下，做为管理航空器系统，显示装置130显示航空 器系统数据以及用于管理航空器系统的菜单选项。以下将参照图4说 明通过控制面板130或者通过显示装置120进行的选项选择。尽管如图3A所示显示装置/控制器111与MFD装置141和142 相关联，可以预见显示装置/控制器111的控制面板130可以是可编程 的以控制任意数目或类型的驾驶舱航空显示设备以及其他航空器系统。应当注意如图2和图3所示飞行员座舱仪表系统100中缺少传统 备用显示装置60以及传统备用航向显示装置80。现在，显示装置/控 制器111替代了传统备用显示装置，其位于风挡窗户20的正下方和 MFD装置141和142 -飞行员的基本仪表，通常称为主飞行显示装置 (PFD)，的上方。显示装置/控制器111的位置可最佳地定位以在仪 表扫视过程中帮助飞行员以及便于飞行员调整航空器系统和显示装 置。如上所述，为了搜集重要飞行数据，飞行员进行的通常仪表扫视 包括视线从风挡窗户20下移到主仪表MFD装置141和142，然后移 回风挡窗户。尽管在不同的飞行条件下完成不同仪表扫视，上述仪表变的视线移动。对比传统备用显示装置/控制器60和80，在如图2和 3所示本发明实施例中，显示装置/控制器111直接处于仪表扫视中， 因此飞行员每次进行惯常仪表扫视时飞行员的视野或眼光都会经过 显示装置/控制器111。如果发生紧急情况或者如果MFD装置141和142失灵，显示装 置/控制器lll可配置为默认为备用模式。此时，飞行员座舱仪表系统 100的配置使得显示装置/控制器111直接位于飞行员的前方且位于飞 行员的惯常仪表扫视内。对比传统备用显示装置60和80,在困难条 件下的紧急仪表扫视仅要求飞行员视线从风挡窗户20垂直下移定位 处于备用模式的显示装置/控制器111的位置。这尤其避免了飞行员使 用传统飞行员座舱仪表系统100时的视差问题，且减轻了飞行员在驾 驶配置本发明仪表盘的航空器时的工作量。此外，应当注意如图3A所示的MFD装置141和142以及显示 装置/控制器111的纵横比都为4: 3。尽管依据本发明也可使用其他 纵横比，在外形上，完全相同的4: 3纵横比可提供显示装置120看 上去为MFD装置的缩尺表示。相对比，图1A和1B所示传统显示装 置60和80通常使用的1: l纵横比，并明显要比显示装置120小，使得即使在通常条件下都难以查找和读取传统备用显示装置60和80。 应当指出，相似的纵横比向飞行员提供具有更可识别和更简单的备用 仪表，以在紧急情况下从中搜集飞行数据。与备用仪表的布置相结合， 根据本发明的备用显示控制器在紧急情况下可显著减少飞行员的工 作量。如图2所示，备用显示装置/控制器111和112位于飞行员座舱 仪表系统100中被称之为闪光屏挡30的区域。通过支持从备用仪表 飞行到目视飞行的转换，这种布置进一步緩解了飞行员的工作量，在 仪表飞行中飞行员依靠显示装置/控制器111和112。通过将备用显示 装置/控制器111和112直接布置在风挡窗户的下方，与备用显示装置 60和80的传统布置相反，飞行员可以仅在备用显示装置/控制器111 和112以及风挡窗户20之间轻易地转换视线。例如，在着陆过程中， 当航空器下降到可用最小高度时，飞行员停止通过仪表飞行的航空器 的飞行，并在此时，飞行员视线向上穿过风挡窗户并目视辨别跑道。 在图2所示的本发明的一个实施例中，飞行员仅需要从显示装置/控制 器111和112开始视线向上看一小段距离，使得在使用如图2所示飞 行员座舱IOO时，在不同飞行模式下之间可容易地进行转换。此外，通过将显示装置/控制器111和112放置在靠近各自飞行 员的指定视点(DEP)，使得从主飞行显示装置到备用显示装置/控制 器111和112的转换可以十分便利。如图3B中的点350所示的所迷 DEP，从该点出发，当静止时，标准飞行员的视力可以监控并操纵所 有仪表和控制。大多数现代航空器提供的可调式座椅使得不同体型的 飞行员将飞行员视线放置在这个DEP上。不同于传统备用显示装置 60和80的设置，如图3B所示的显示装置/控制器111和112被设置 为靠近DEP。应当理解用于显示装置/控制器111和112的显示装置 120和控制面板130可以倒置以优化到最接近DEP的位置。由于飞行员熟悉仪表盘上显示装置/控制器111的位置，在紧急 状况下该飞行员座舱100还提高了飞行员的安全性和效率。再次对比 传统备用显示装置60和80的传统位置，由于显示装置/控制器111的额外控制器模式，飞行员可以频繁观察并使用显示装置/控制器111 的位置。在飞行过程中，可以预见到飞行员可逐渐熟悉该位置，以及 使用处于调整航空器系统和显示装置的控制器模式下的显示装置/控 制器lll。因此，在紧急状况下飞行员使用处于备用状态的显示装置/ 控制器111将包括观察仪表盘上的熟悉位置以搜集飞行数据，进一步 减少飞行员在飞行过程中的工作量。参照附图3B所示，飞行员300、航空器310、 MFD141、显示装 置/控制器111以及风挡窗户20的侧视图。虛线示出飞行员300的前 方视野320,应当注意，飞行员300从风挡窗户20直向外的前方视野 320包括虚线范围内的备用显示控制器111，进一步说明了在仪表扫 视过程中飞行员可以观察显示装置/控制器111的方便性。如图3B所示，显示装置/控制器111的位置以及其包含在飞行员 的视野320之中，这减轻了飞行员使用在控制器模式下的显示装置/ 控制器111的负担。这进一步说明了在惯常仪表扫视过程中飞行员对 于显示装置/控制器111以及使用在控制器模式下的显示装置/控制器 111的熟练度。回到图2，多个飞行仪表显示装置的位置以及集成到显示装置/ 控制器111和112中释放了飞行员座舱仪表系统100的有用空间给更 大型或者其他飞行仪表。无需传统的备用显示装置60和80，飞行员 座舱仪表系统IOO有额外的空间以融入一些改变，例如大型MFD装 置或者添加额外的仪表。例如，通过提供在任何状况下更加便捷地读 出和观察的显示装置，更大型的MFD装置可进一步减少飞行员的工 作量。还是参照图3A，其示出处于备用模式下的显示装置/控制器111， 其中显示装置120显示规则要求的飞行数据。然而，当使用在控制器 模式下的显示装置/控制器111时，在备用模式下显示装置120上显示 的飞行数据可被置换为飞行系统数据以及菜单选项。如图4所示的显 示装置/控制器111处于控制器模式，其包括显示装置120以及控制面 板130，在功能上类似传统可配置控制器50。图4所示的显示装置/控制器111仅处于控制器模式下，辅助燃 料单元系统菜单以及数据显示被激活。虽然图4示出辅助燃料单元， 其他航空器系统可被包含在显示装置/控制器111中并受其控制，图5 -8示出菜单以及数据显示的其他例子。如图4所示的显示装置120包括方框405内的显示屏400以及激 活按钮410和420。通过激活显示系统和航空器系统管理菜单键450 和460中标有APU的按钮，可以选择在显示屏400上显示的辅助动 力单元选择。 一旦选择APU键，有关辅助动力单元的重要数据会如 示出那样清楚地显示，可以通过使用无论是位于显示装置120还是控 制面板130上的其他按钮以及按键选择或改变辅助动力单元。例如， 如图4所示，可以通过激活按钮142来触发或关闭辅助动力系统的发 电机。本领域技术人员容易想到，通过激活控制面板130上的其他的按 键，可以选择其他系统和显示装置。如控制面板130上所显示，可以 使用旋钮430和431通过旋转或按压设定的功能来选择不同的菜单和 显示装置。此外，可将按键440设定为四个基本备用显示和更高级显 示选择键的一组。如图5所示，这些按键440可用于配置和控制在备 用模式下的显示装置120。尽管在控制面板130上示出的按键和按钮以及显示装置120示出 具有被应用和编程的特定功能，本领域技术人员容易想到全体维护人 员、工程师甚至飞行员可实时地改变或者重新配置所述按钮，因此取 决于飞行员或其他人员的喜好，这些按键和按钮可以执行不同的功 能。此外，对按键方向以及按键和按钮数目的改变不脱离本发明的精 对申和范围。尽管可以预见控制面板130可以配合显示装置120工作以显示航 空器系统数据以及如果必要，改变航空器系统，本领域技术人员将理 解如何独立于显示装置120操作控制面板130。因此，还可以预见到 对航空器系统可作出某些变动而不会干扰备用模式下的显示装置 120。在图5示出了备用模式下的显示装置/控制器111，显示装置120 上显示标准化飞行数据。本领域技术人员将理解，飞行数据通常指关 于飞行速度、高度、姿势、以及航向等飞行数据。如图5所示，屏幕 400可以被配置为在屏幕左边显示有关飞行速度500的数据。在屏幕 右边上显示飞行高度数据510，以及在飞行速度500和飞行高度数据 510之间显示飞行姿势数据520。根据本发明的一个实施例，沿着屏 幕400的底部，可以显示航向数据和信息530。应当理解在备用模式 下可配置显示的飞行数据可以少于或多于所示的数据。尽管如图5所 示的数据可配置为满足FAR25.1333的规定，显示这些规则所要求显 示的备用飞行数据或者基于飞行员的喜好或者符合其他规则的要求 可配置显示其他飞行数据的配置。还是参照图2，飞行员座抢仪表盘100可以被配置为包括两个显 示装置/控制器111和112，其如参照图4和图5讨论的，可以工作在 备用模式或者控制器模式。此外，如前所述，当处于控制器模式时， 备用模式下显示的飞行数据可以不在显示装置120上显示。因此，如 果飞行员使用的显示装置/控制器111和112同时都处于控制器模式 下，显示装置/控制器111和112将都不会显示规则要求显示的飞行 数据。尽管在本发明的至少一个实施例中，显示装置/控制器111和112 可同时处于控制器模式下，对某些类型的航空器而言，尤其是对 FAR25.1333规定下的大型航空器而言，这种配置可能违反了飞行规 则的要求。然而应当注意，在图2所示的本发明的实施例中，备用显 示装置/控制器111和112可被配置且编程为配合运行以满足规则对冗 余、备份飞行数据的要求。例如，FAR14CFR Ch.l ( 04年1月1日 版)-25.1321要求备用仪表在所有时刻对飞行员和副飞行员都可见。 其还要求备用仪表(a)从飞行员位置而言对飞行员是清晰可见的， 且尽可能小地偏离当飞行员顺着飞行路线观察前方时其所处的通常 位置和视线；(b)显示(1)在顶部中央位置显示飞行姿势，(2) 靠近飞行姿势仪表且在其正左方显示飞行速度仪表，(3)靠近飞行姿势仪表且在其正右方显示飞行高度仪表，(4)靠近飞行姿势仪表 且在其正下方显示航向仪表。如图2所示根据本发明的一个实施例，为满足FAR25.1333的规 定，通过对备用显示装置/控制器111和112编程以在模式间交替或者 决断，由此在某一时刻仅有一个备用显示装置/控制器111和112可以 在控制器模式下运行，可以优化显示装置/控制器lll和112。换句话 说，当飞行员的备用显示装置/控制器处于控制器模式时，副飞行员的 备用显示装置/控制器处于备用模式，反之亦然。通过将这种协作编程 在备用仪表中，备用仪表在功能上可作为一个备用显示装置，其符合 飞行规则的要求，和作为可配置的航空器系统控制器，减少拥挤在仪 表盘上的独立仪表的数目。作为额外的安全性测量装置，如果用来决断两个备用仪表间的模 式的手段失灵，备用显示装置/控制器111和112都可默认且处于备用 模式。备用显示装置/控制器111和112的控制器模式的功能可以通过 其他毗邻备用显示装置/控制器111和112的装置来完成。尽管仅有一个备用显示装置/控制器处于控制器模式会符合 FAR25.1333的要求，可以预见一旦出现紧急状况两个备用显示装置/ 控制器都默认为备用模式。例如，如图2所示实施例，如果动力回复 到电池总线，备用显示装置/控制器111和112可回复为备用模式。此 外，如上所述，备用显示装置/控制器111和112的位置可大致在两个 飞行员中每一个的前方以及如图3B所示在每个飞行员的视线范围 内，其在紧急状况下是至关重要的。因此，通过提供如图2所示的两 个备用显示装置/控制器111和112，且一旦发生紧急状况每个都默认 设定为备用显示模式，如图2所示的飞行员座舱仪表系统100的布置 避免了在紧急状况下飞行员和副飞行员中任一个的视差情形，显著地 减少了飞行员的工作量和提升了航空器备用显示系统的安全性。除了在紧急情况下默认设定为备用模式，在正常运行情况下，备 用显示装置/控制器111和112也可以设定备用模式为默认模式，作为 其他安全性特性和冗余测量装置。作为默认，显示装置/控制器的控制面板130和显示装置120在任何时候可以在预定的一段时间内不活 动，例如，大约5秒或者更长时间，备用显示装置/控制器可以被配置 为默认为备用模式。此外，如图4和5所示，通过选择控制面板130 上的备用菜单选择键可以直接激活备用模式。因此， 一旦处于紧急状 况，可以预见备用显示装置/控制器lll和112将已经处于备用模式下， 无需飞行员在紧急状况中占用宝贵的时间去激活备用模式，在节约了 时间的同时减少了飞行员的工作量。应当理解，如图2所示，尽管在MFD装置141， 142， 143，和 144上显示规则规定的飞行信息，如以上所讨论，根据规则的要求， 也要求显示备用仪表。一旦一个备用显示装置/控制器失灵，备用显示装置/控制器111 和112的备用显示装置120可以被大小调整合适且配置成足够清晰度 以优化备用显示装置的混乱无序和横向侧(cross side)观看。对照传 统的备用显示装置60和80,备用显示装置/控制器111和112可以更 大，并具有纵横比为4: 3。通过改善横向侧观看，较大的显示装置 120可以緩解飞行员的工作量。这种较大显示装置120也可以确保符 合FAR25.1321 ( a )规定，其要求一旦一个备用显示装置/控制器失灵，剩下的一个显示装置是适于调整大小的且具备足够的清晰度，因此可 以从横侧的飞行员座位处操控航空器。通过飞行测试示范所示，其示 出的横侧显示装置/控制器是清晰可见的，对于飞行员通常位置具有实 际上的最小偏离。尽管备用显示装置/控制器111和112将多个控制器和显示装置 合并为一个显示和控制系统，可以预见控制面板130控制和显示备用 显示装置/控制器的功能也可以由飞行舱上的其他装置提供，作为用于 飞行员座舱仪表系统100的其他形式的冗余。相应的，单个备用显示 装置/控制器的失灵可导致其他备用显示装置/控制器被指定为规则规 定的备用仪表，强制其保持在备用模式下。例如， 一旦显示装置/控制 器111失灵，显示装置/控制器112被指定为FAR25.1333下规定的备 用仪表以及可以通过其他仪表处理其控制模式的可配置控制棒征和功能。本领域技术人员将理解，其他仪表和用于显示装置/控制器111和112控制器模式功能的冗余可以考虑可选的最低设备清单(MEL) 的相应的处理，如FAR25/91部分/135/121规定的对大型航空器的示 范。MEL支持的航空器快速维修可緩解航空器驾驶者负担且在零件 不合格时允许操作持续时间的最大化。除了冗余上的优势，对大型航 空器制造商而言，由于当遥控定位失灵或高速空中运输时驾驶者可以 持续操作，MEL支持通常被认为具有市场优势。尽管在如图2所示的实施例中，航空器座舱仪表系统100符合 FAR25.1333规定的用于大型客机的两人飞行驾驶舱，用于不同型号 航空器的一些仪表盘使用多个显示装置/控制器，显示装置/控制器可 配置且可同时处于控制器模式。然而，应当理解，这种仪表盘的配置 可以取决于应用到航空器的飞行规则，可能未能用作规则规定的飞行 备用仪表的功能。同样地，根据本发明，可以预见显示控制器可被结 合并应用到单个飞行员的航空器或其他更小的航空器中。此外，对于 大型航空器，两个以上的备用显示装置/控制器可包含进仪表盘，不会 背离本发明的精神和范围。根据本发明，多个传统备用显示装置和可配置控制器的集成不仅 如以上讨论的释放了位于飞行员和副飞行员之间宝贵的仪表盘空间， 还降低了飞行艙仪表系统的造价。通过减少独立仪表的数目，对于全 体人员对基本仪表的扫视而言，飞行舱的管理可变得更加集中和密 集。这不仅减少了飞行过程中飞行员的工作量，还降低了随着技术上 的进步变得愈加复杂的仪表盘的制造和安装成本。此外，备用显示装 置/控制器可降低用于现代航空器的布线的复杂度以及仪表盘的重量， 优化航空器的整体性能并降低制造周期。尽管用于基本和冗余显示装置的航空仪表都可包括单个电子传 感器包，其包括航行数据源，备用显示装置/控制器lll和112也可包 括分离的电子传感器包，与电子传感器包向基本MFD141、 142、 143、 144提供航空器飞行数据无关。通过比较显示在基本显示装置上的信息和显示在副/冗余显示装置上的信息，可向飞行员提供校验基本电子 传感器包和副电子传感器包的正确性和功能性的方法。本领域技术人 员应当理解，这种比较可提供额外的安全性和冗余性。然而，应当理 解每个备用显示装置/控制器可包括独立的电子传感器包。图6和图7示出了处于控制器模式下的备用显示装置/控制器的 更多示例，其显示用于不同航空器系统的不同菜单和飞行数据。本领 域技术人员容易想到，根据本发明，如图6和图7所示的显示和菜单 选择不限于航空器系统显示。图6和7不应当被认为是航空器系统显 示的穷尽的数据列表。此外，应当理解根据本发明所预期的菜单、控 制功能以及显示不应当限于如图6和7所示的那些示例。图6示出处于控制器模式下的显示装置/控制器的显示装置120， 其示出了航空器燃料系统以及菜单控制选项的例子。如图所示，可通 过激活邻近显示屏400上显示的菜单选项的控制按键410和420可以 选择菜单选项。例如，屏幕400以及其他显示装置上显示的燃料单位 可固定在"lbs，，和"kgs，，之间，其取决于飞行员通过选择按键600的喜 好。尽管图中的控制键为简单的无线电按键，控制键410和420可被 配置为本领域技术人员所熟知的任何类型激活键。此外，应当理解显 示屏400可包括触摸屏，本领域技术人员应当理解其可直接在屏幕上 进行选项选择。图7给出了处于控制器模式下的显示装置/控制器的显示装置 120，显示天气检测和显示控制系统的示例。如图所示，通过激活邻 近显示屏400上显示的菜单选项的控制按键410和420可以选择菜单 选项。例如，通过飞行员选择按键600的喜好，天气雷达操作可处于 "开，，或者"关"。图8给出了处于控制器模式下的显示装置/控制器的显示装置 120，显示控制菜单的示例，其关于航空器的飞行数据如何在主飞行 显示装置(PFD)上显示。如以上所讨论，PFD通常被分配给MFD 中的一个，例如图2所示的MFD141、 142、 143和144中的一个。尽 管图8所示菜单选项可以不被配置为控制任何特定航空器系统，图8所示的菜单选项可允许飞行员定制显示方式，飞行员使用在主仪表中显示的数据驾驶航空器。例如，如图8所示，选择按键800可设定在 飞行座舱内的仪表系统的多个显示装置上显示大气压力的单位的类 型。应当理解，本发明所预期的菜单、航空器系统、控制系统，控制 功能以及显示不应当认为限制在图2到图8所示的示例中。例如，本 发明可还包括，但是，不应当限于，用于包括与下列相关的不同航空 器系统和设备的菜单选项以及控制航空器传感器、备用飞行显示装 置，视景增强系统(EVS) /视景合成系统(SVS)，辅助动力单元， CPDLC (控制器飞行员数据链接通信)，天气监测系统，CPCS (座 舱压力控制系统)，燃料系统，清单系统，主飞行显示系统，地图系 统，航线航图系统，窗口管理系统，显示格式化存储系统以及显示天 气图系统。前述对本发明的特定实施例的描述是为了说明和解释。不应被理 解为详尽的技术方案或对当前公开发明的限制。显然，基于上述教导 可以做出某些修改和变动。然而，选择和描述的实施例是为了最好地 说明本发明的原理和实际应用，使得本领域技术人员能最好的利用本 发明，为了特定的使用可以做出具有不同修改的不同实施例。本发明 的范围仅由所附的权利要求以及权利要求的等同技术方案来确定。
权利要求
1、一种用于飞行员座舱仪表盘的航空器仪表系统，包括第一飞行装置，与航空器的第一飞行员相关联并位于第一飞行员基本上前方的仪表盘上，所述第一飞行装置包括第一显示装置；具有第一组控制元件的第一控制器，用于控制第一显示装置和航空器系统；第二飞行装置，与航空器的第二飞行员相关联并位于第二飞行员基本上前方的仪表盘上，所述第二飞行装置包括第二显示装置；具有第二组控制元件的第二控制器，用于控制第二显示装置和航空器系统；其中，第一显示装置和第二显示装置中的至少一个显示所有时刻的飞行姿势、飞行高度和飞行速度。
2、 如权利要求1所述的航空器仪表系统，其中第一控制器和第 二控制器被配置为控制通信设备、导航设备、显示设备、辅助动力设 备、天气检测/信息设备、座舱压力控制设备、燃料添加和清除设备、 电子清单设备、飞行员记忆显示配置设备中的至少一个。
3、 如权利要求1所述的航空器仪表系统，其中只有当第二显示 装置同时显示飞行姿势、飞行高度和飞行速度时，第一控制器才控制 第一显示装置以显示航空器系统数据和系统菜单；以及只有第一显示 装置同时显示飞行姿势、飞行高度以及飞行速度时，第二控制器才控 制第二显示装置以显示航空器系统数据和系统菜单。
4、 如权利要求3所述的航空器仪表系统，其中如果第一控制器 处于不激活状态达预定的一段时间，所述第一显示装置默认为显示飞 行姿势、飞行高度和飞行速度；以及如果第二控制器处于不激活状态 达预定的一段时间，所述第二显示装置默认为显示飞行姿势、飞行高 度和飞行速度。
5、 如权利要求4所述的航空器仪表系统，其中所述预定的一段 时间大约为5秒。
6、 如权利要求1所述的航空器仪表系统，其中一旦出现紧急状 况，第一显示装置和第二显示装置都显示飞行姿势、飞行高度和飞行速度o
7、 如权利要求6所述的航空器仪表系统， 一旦航空器回复到电 池动力时，第一显示装置和第二显示装置都自动显示飞行姿势、飞行 高度和飞行速度。
8、 如权利要求1所述的航空器仪表系统，其中第一装置安装在 第 一多功能显示装置(MFD )上方，第二装置安装在第二 MFD上方。
9、 如权利要求8所述的航空器仪表系统，其中航空器包括闪光 屏挡，所述第一装置和第二装置基本上位于所述闪光屏挡内。
10、 如权利要求8所述的航空器仪表系统，还包括用于第一飞行 员的第一设计视点(DEP)和用于第二飞行员的第二设计视点，并且， 其中第一DEP、第一MFD和第一显示装置位于第一基本上垂直的平 面内，第二DEP、第二MFD和第二显示装置位于第二基本上垂直的 平面内。
11、 如权利要求1所述的航空器仪表系统，其中系统菜单包括传 感器菜单、备用飞行显示菜单、视景增强/合成系统菜单、辅助动力单 元菜单、控制器飞行员数据链接通信菜单、天气检测菜单、座舱压力 控制系统菜单、燃料菜单、清单菜单、主飞行显示菜单、地图菜单、 航图菜单、窗口管理菜单、存储菜单以及天气图菜单中的至少一个。
12、 一种从航空器的飞行员座舱仪表盘显示备用飞行数据和管理 航空器系统的方法，所述方法的步骤包括将第一装置与第一飞行员相关联，所述第一装置具有第一显示装 置和第一组控制元件；将第二装置与第二飞行员相关联，所述第二装置具有第二显示装 置和第二组控制元件，所述第一装置和第二装置中的每一个都包括备 用模式和控制器模式；设定笫一装置和第二装置为备用模式，当第一装置处于备用模式 时第一显示装置被配置为显示备用飞行数据，以及当第二装置处于备用模式时第二显示装置被配置为显示备用飞行数据；只有当第二装置处于备用模式时设置第一装置为控制器模式；只有当第一装置处于备用模式时设置第二装置为控制器模式； 其中备用飞行数据包括飞行姿势、飞行高度和飞行速度。
13、 如权利要求12所述的方法步骤，其中处于控制器模式的第一装置和处于控制器模式的第二装置中的每一个都被配置为控制至 少一个航空器系统，所述至少一个航空器系统包括通信系统、导航系 统、传感器系统、备用飞行显示系统、视景增强系统/视景合成系统、 辅助动力单元系统、控制器飞行员数据链接通信系统、天气检测系统、 座舱压力控制系统、燃料系统、清单系统、主飞行显示系统、地图系 统、航图系统、窗口管理系统、存储系统以及天气图系统中的至少一个。
14、 如权利要求13所述的方法步骤，其中处于控制器模式下的 第一装置被配置为在第一显示装置上显示与至少一个航空器系统相 关联的菜单选项，处于控制器模式下的第二装置被配置为在第二显示 装置上显示与至少 一个航空器系统相关联的菜单选项。
15、 如权利要求12所述的方法步骤，进一步包括以下步骤一 旦出现紧急状况，将第一装置和第二装置锁定为备用模式。
16、 如权利要求12所述的方法步骤，进一步包括以下步骤一 旦航空器回复到电池动力，将第一装置和第二装置锁定为备用模式。
17、 如权利要求12所述的方法步骤，进一步包括以下步骤 当第一装置在控制器模式下经过预定的一段时间的不激活状态后，将第一装置默认设置为备用模式；以及当第二装置在控制器模式下经过预定的 一段时间的不激活状态 后，将第二装置默认设置为备用模式。
18、 如权利要求17所述的方法步骤，其中所述预定的一段时间 大约为5秒。
全文摘要
一种用于飞行员座舱仪表盘的航空器仪表系统，其具有与第一飞行员相关的第一装置，所述第一装置位于第一飞行员基本上前方的仪表盘上。第一装置可包括第一显示装置以及第一控制器，第一控制器可包括第一组用于控制第一显示装置以及航空器系统的控制元件。所述仪表系统还可包括与第二飞行员相关的第二装置，所述第二装置位于第二飞行员基本上前方的仪表盘上。第二装置可包括第二显示装置以及第二控制器，第二控制器可包括第二组用于控制第二显示装置以及航空器系统的控制元件。所述仪表系统可配置为第一显示装置和第二装置中的至少一个用于显示飞行姿势、飞行高度以及飞行速度。
文档编号G05D1/00GK101258455SQ200680024574
公开日2008年9月3日 申请日期2006年6月30日 优先权日2005年7月5日
发明者史蒂文·法雷 申请人:湾流航空公司