装备G1000系统先进飞机上仪表实践考试方法.doc

装备G1000系统飞机上仪表教学与实践考试方法
民航飞行学院 郑志恒
前言
随着科学技术的进步,大量高新技术运用到通用飞机上，特别是G1000系统的出现更是一个革命性的变化。这种装备的使用为飞行员提供了海量信息和非常友好的飞行界面有效地减轻了飞行员的工作负荷，提高了飞行安的全水平.科学都是一把双刃剑，但是如果我们不能正确地使用这些设备，也就会对飞行带来潜在的危险影响飞行安全。正是这些因素美国将这些装备了G1000系统的飞机称之为定义为先进技术类飞机(TAA）,针对这类飞机的训练和要求运行同飞机制造厂商进行了广泛的研究，开展了FAA同制造厂商的合作计划（FIT），作为他们安全天空计划的重要组成部分.
中国在最近几年也大量引进了这类装备了G1000先进系统的飞机作为训练机。国内目前已成立和即将成立的飞行院校使用的C—172R（NAVIII)、DA-40、DA—42飞机都是这类飞机，占了国内民航飞行训练用飞机的大多数,它们已经成为了中国民航训练用机的主力机型 。在该这类飞机的仪表系统和传统仪表系统发生了根本的改变，如何进行仪表等级训练和仪表等级实践考试也要求随之改变.特别是仪表等级实践考试标准要求的模拟系统故障和部分仪表条件下的飞行和处置能力的教学和考试也要求下必须同，结合G1000系统相结合中可能出现的故障进行分析,.
局方飞行检查为人代表在考试中模拟真实情况下的故障情况和处置方法，飞行教员也应该根据这些特殊情况的处置方法进行训练。
虽然机型都不同，但是对于装备G1000系统的飞机的仪表系统的基本功能和合使用方法都大同小异。主要区别在各系统的安装位置，断路器开关的的安装位置和发动机仪表的显示方式不同。这些区别需要参照具体机型的飞行手册。考试员在考试中模拟真实情况下的仪表系统故障考查飞行员的特殊处置方法对于各种G1000系统的飞机区别也不大,飞行教员也可以根据这些特殊情况的处置方法进行训练。
1。 G1000系统介绍
Garmin1000系统（简称G1000系统)是美国Garmin公司生产的一套高集成化通用航空电子系统。G1000系统综合电子集成了集成了通信，导航GPS等航空电子设备，配备大屏幕、高分辨率（1024×768）的显示器,结合在飞机操纵、大气数据和以太网连接方面的研究成果G1000系统在功能性和实用性两方面实现了较大突破。G1000系统的功能包括提供姿态、大气数据，发动机和机体状态数据，以及来源于GPS位置性息的移动地图显示的环境参考、地形和障碍警告.通过内置接口,系统可以提供完整的发动机指示告警。另外，G1000系统包括完整的甚高频通信、全向信标、仪表着陆系统和应答机(VOR\ILS）功能，系统和用户的界面仅通过飞行主显示器（PFD)、多功能显示器（MFD）数字音频面板上的旋钮和选择键对系统功能进行选择和控制.下图一就是一个典型的单发飞机的系统结构方式.
图一
G1000系统的主要部件是两部显示单元(GDU）分别用作主飞行显示(PFD）和多功能显示（MFD)，他们通过高速总线连接互相备份。中间的音频面板（GMA1347）是一部集成了通导、内话、和信标设备的音频面板。它同两部显示单元直接连接，同其传统的音频面板相比使用更加便捷.两部集成电子组件（GIA 63）作为G1000系统中各个独立单元的主要接口中心负责采集和处理系统中其他设备的数据输入和控制指令，并将处理后的信号送到PFD和MFD进行显示。所有的重要单元，诸如GRS 77、GDC 74A、ADC、GTX33 S模式应答机、GEA 71 发动机机身信息接口都向GIA 63输入信息。它们分别同两部显示单元(GDU)交联同时又互为备份。磁力计（GMU44）连接航向姿态系统（GRS 77）向GIA 63系统提供磁航向信息。
2。G1000各系统功能及故障后的影响
2。1 GDU 1040
G1000系统的主要组成部分是两部独立显示单元(GDU1040）。由飞机控制总线决定哪一个部用作控制主飞行显示（PFD）或多功能飞行显示(MFD)（图二）。主飞行显示（PFD）内的飞机构型模式内保存有飞机特定构型数据。
如果一部显示单元失效,主要的飞行仪表和发动机指示系统(EIS）会显示在剩下的另一部显示器上（图三）,同时不再有移动地图显示。这种模式称为备份模式，一般情况系统探测出一部显示控制单元故障就会自动转换进入，也可以通过人工按压音频控制面板下方的“DISPLAY BACKUP” 红色按钮进入备份模式。
图二
2.2 GIA 63
综合电子单元(GIA 63）单元作为G1000系统中各个独立单元的主要接口中心。所有的重要单元，诸如GRS 77、GDC74A、ADC、GTX33 S模式应答机、GEA 71 发动机机身信息都向GIA 63输入信息.这样就要求对该系统进行全面的保护和备份。唯一没有直接同GIA 63系统直接连接的就只有GMU44磁力计，由同磁力计连接的航向姿态参照系统（GRS 77）向GIA 63系统提供磁航向信息.GIA 63同时集成了无线电通导系统,包括VOR，LOC,GS和GPS接收机。
如果一部GIA 63单元失效，与之相连的COM\NAV\GPS接受数据都会失效，数据由另一套GIA 63系统的数据将自动代替.GPS信号也将自动转换。COM\NAV窗口将有红“X”显示(图四),PFD中高度垂直速度显示的右侧将显示警告信息。工作的GIA 63系统将继续工作提供相关信息.如果两部GIA63同时故障，通信导航设备将不再工作，但是AHRS和ADC将继续直接提供信息给GDU系统。由于在GIA63内部通讯导航设备都是独立单元，他们同时故障的可能性非常小，更多可能是部分功能失效（例如：无线电故障）。
2。3 GDC 74A
GDC74A是一部大气数据计算机，接受动静压系统和外部温度输入，同时通过内部的E6B单元计算密度高度和真空速。
如果GDC74A系统失效，在PFD上的速度、高度、升降速度、大气温度和真空速显示红“X"(图四）。这种情况下飞行员只有参照备用仪表上显示的高度和速度。如果动静压系统堵塞，可以通过交叉检查PFD和备份仪表中相关仪表的指示.PFD上相关仪表的指示同传统仪表的指示原理是相同的。例如起飞过程中空速表指示为0等。如果外界大气温度探测故障，在真空速和外界大气温度显示框中显示红“X”。应答机的气压高度指示也会丢失。应答机只能在A模式工作,高度模式将失效.
2。4 GRS 77
GRS77航向姿态基准系统同GMU44磁力计接口，提供姿态、航向和转弯率信息。GMU44磁力计是一个三轴磁力计，可以测量水平和垂直方向的地球磁力。GRS77和GMU44内部都没有旋转陀螺,在飞机滑行和坡度不超过20度的飞行中都能实现快速初始化（时间少于1分钟）同时在没有GPS\ADC磁力计输入的情况下GRS77也还能工作。
如系统检测到GRS77工作不正常，同GPS接收机,ADC，磁力计比较.所有的姿态信息都会从PDF上消失，而显示很大的红“X”和“attitude fail"(图四)。这种设计是防止给飞行员带来任何危险和错误信息。这种设计同传统陀螺仪表相比有很大进步。如果只是GMU44故障，只是航向数据丢失。
2。5 GTX 33/ GTX32
GTX 33 S模式， GTX32 C模式应答机为G1000系统可以提供地面雷达监控能力。两种应答机都是固定单元结构，不需要预热时间。大多数飞机上选装的应答机在速度超过30海里后就会自动转换为高度模式，这样可以有效减小飞行员在进入跑到后的工作负荷.但是飞行员最好确认PFD上的应答机显示“R”出现.
如果应答机失效,红“X”会在应答机显示框中出现.同时会出现咨询信息。
2。6 GEA 71
根据飞机机型不同。GEA71系统界面可以显示所有发动机仪表信息包括进气压力表、转速表、电气系统仪表排气温度表、气缸头温度表、燃油和真空系统仪表。该系统还可以显示门和行李舱信息。
如果系统故障,所有的发动机和机身信息都会消失。这种情况非常类似于排气温度和气缸头温度传感器故障的情况类似。这些显示内容将由红“X”代替.与之相关的咨询信息将根据机型不同而显示不同内容.
2。7 GMA 1347
GMA1347是一部集成了通导，内话，和信标设备的音频面板。同其他音频面板相比使用更加方便 。
图三
图四
3.G1000模拟系统及处置方法
G1000系统完全能够安全模拟系统故障，满足仪表等级实践考试标准要求。掌握飞机系统知识，理解各种状态的故障和采取的正确措施。对于实践考试标准中强调的座舱资源管理,航空决策，风险管理，在G1000系统飞机上可以由具体的体现。可控撞地，航空决策,风险管理包括以下内容：
1、 使用G1000的地形模式
2、 使用G1000的TIS模式
3、 使用天气模式
4、使用进近模式的垂直引导监控，类似ILS的垂直引导.
G1000飞机一般都装备了高度表、地平仪和空速表作为备份仪表.在AHRS故障的情况下提供姿态、高度和速度信息，但是不能提供侧滑信息。考试申请人需要演示在没有侧滑信息条件下对飞机的有效控制。
同样部分要求申请人演示使用自动驾驶仪和飞行管理系统的能力.FMS的功能包括执行飞行计划，直飞功能，启用和激活离场和进近程序。自动驾驶仪的使用就需要根据不同机型选装的自动驾驶决定。
在实践考试中，考试员可以通过以下方法模拟各种故障的情况，对申请人进行考试。
使用调暗显示仪表的方法：
1、 在没有其他窗口激活的情况下按下在PFD上的MENU键显示菜单窗口的设置模式.
2、 旋转大的FMS旋钮调暗显示（PFD DSPL 或MFD DSPL）
3、 旋转大小的FMS旋钮将DIMMING从‘AUTO'调为“MANUL”模式并且按下“ENT”键.
4、 反时针旋转小的FMS旋钮减小显示亮度。
使用备份显示模式：
按下在音频控制面板下方的“DISPLAY BACKUP"键
以下是使用调暗显示模拟的各种系统故障。
模拟系统故障
考试员模拟故障方式
解决方法
PFD上的飞行仪表故障（AHRS,ADC故障)
调暗PFD
使用备份仪表地平仪、高度表和空速表控制飞机
PFD完全故障
调暗PFD
人工选择备份模式，通过参考MFD备份模式控制飞机
MFD故障
调暗MFD
人工选择备份模式，通过参考PFD备份模式控制飞机
以下是使用拔出跳开关方式，模拟的各种系统故障。
模拟系统故障
考试员模拟故障方式
解决方法
模拟AHRS，ADC故障（飞行仪表故障)
拔出AHRS和ADC跳开关
使用备份仪表(地平仪、高度表和空速表）控制飞机
模拟AHRS故障
拔出AHRS跳开关

模拟AHRS,ADC故障
拔出ADC跳开关

模拟PFD完全故障
拔出PFD跳开关
通过参考MFD备份模式控制飞机
4.结论
G1000系统在训练飞机上的使用给考试员如何进行实践考试提出了新的课题，只要我们认真研究该系统,结合实践考试标准的要求寻找具体可行的考试方法就可以对申请人进行客观全面的评价。