一种民用客机驾驶舱控制板系统架构的制作方法

1.本发明涉及民用客机驾驶舱控制板系统，特别地是，一种民用客机驾驶舱控制板系统架构。


背景技术：

2.民用客机驾驶舱顶部板、遮光板、仪表板、操纵台区域安装有数个到数十个控制板，集成有近百个用于控制各种系统的操纵开关和用于指示飞机系统状态的指示器件。控制板、操纵开关和指示器件呈平面化的布置在驾驶舱各个区域。控制板是将用于表面信息照明的导光板、飞行员操纵开关和飞机系统状态指示器件按照系统相关性集成在一起，以航线可更换单元形式设计、安装和维护的设备。一般地，控制板系统采用硬线和通讯总线实现系统内、外的状态、信号、信息交互。
3.现有型号客机，如波音/空客客机，其驾驶舱控制板系统布局完全不同，即使是同一系列不同改型客机，其驾驶舱控制板系统也是不尽相同的。
4.通常情况下，客机驾驶舱控制板系统的研制保证等级按照arp4754a标准划分为b级，其系统功能/开关状态/反馈信号的安全性/可用性等级要求在10-7级别。通常的飞机驾驶舱控制板系统架构设计是按照控制板所属的飞机系统（如燃油系统、电源系统、环控系统等）进行划分或组合，以航线可更换单元设备的形式设计、实现、验证和运营维护。这种架构形式导致在一个控制板的实现中，往往混合了不同研制保证等级的功能，如b级的开关状态传输功能、c级的飞机系统状态反馈功能、d级的控制板信息照明和调光功能等，从而使整个控制板必须按照研制保证等级最高的b级要求进行开发、实现、验证管控。


技术实现要素：

5.本发明的目的是解决现有技术中的技术问题，而提供一种新型的民用客机驾驶舱控制板系统架构。
6.为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：一种民用客机驾驶舱控制板系统架构，由若干个控制板及若干个控制单元组成；所述控制板集成飞行员操纵开关、飞机系统状态指示器件和/或控制板信息照明部件；所述控制单元集成电源、微控制器/处理器、控制/逻辑电路及通讯总线；所述控制单元独立于所述控制板。
7.作为一种民用客机驾驶舱控制板系统架构的优选方案，所述控制单元根据研制保证等级进行分类，即按照arp4754系列标准b级、c级（覆盖d级、e级）要求。
8.作为一种民用客机驾驶舱控制板系统架构的优选方案，按照arp4754系列标准b级要求设计的控制单元应至少采用基于双微控制器/处理器、双电源、双通讯总线、双控制逻辑电路，且须符合b级要求的安全性和可用性要求。
9.作为一种民用客机驾驶舱控制板系统架构的优选方案，按照arp4754系列标准c级要求设计的控制单元采用单微控制器/处理器、单电源、单通讯总线、单控制逻辑电路，且须符合c级要求的安全性和可用性要求。
10.作为一种民用客机驾驶舱控制板系统架构的优选方案，按照arp4754系列标准c级要求设计的控制单元应与按照arp4754系列标准b级要求设计的控制单元共用系统的通讯总线。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：（1）控制板与控制单元相分离，使得控制板能够将飞行员操纵开关、飞机系统状态指示器件、控制板信息照明部件等的维护级别下降至器件级，有效地降低其维护难度和成本。（2）通过按照不同研制保证等级开发的控制单元，能够在控制单元软件能力适配后，在不同的型号飞机驾驶舱控制板系统中复用，能够有效地减少飞机运营阶段的航线可更换单元级别的备件数量和维护成本。（3）通过可复用的控制单元，可以大大减少不同型号客机驾驶舱控制板系统重复开发、验证、适航取证方面所耗费的时间、资源、成本，进而有利于降低飞机主制造商的采购成本和航空公司运营不同型号客机的运营成本。
附图说明
12.图1为本发明所述驾驶舱控制板系统架构实施例的示意图。
具体实施方式
13.下面通过具体的实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
14.请参见图1，图中示出的是一种民用客机驾驶舱控制板系统架构。
15.所述民用客机驾驶舱控制板系统架构由若干个控制板（控制板#1、控制板#2、控制板#n）和若干个控制单元（b级控制单元#1、#2，c级控制单元#1、#2，b级特殊控制单元#1、c级特殊控制单元#1）组成。
16.在所述民用客机驾驶舱控制板系统架构中，所述控制板集成用于表面信息照明的导光板、飞行员操纵开关和飞机系统状态指示器件。这些部件/器件的功能可以分为两种实现方式。
17.第一种必须采用硬线方式实现的部件/器件功能，则通过硬线直接与飞机系统连接。请参见图1，控制板#1、控制板#n分别通过1类开关状态线束及1类状态指示线束两类硬线线束与飞机系统相连，以实现其内部操纵开关的开关状态传输功能和指示器件的状态指示功能。
18.第二种是通过控制单元及其内部加载的控制软件协同工作才能实现的控制板部件/器件功能。再请参见图1，其实现方式详述如下：（1）控制板#1具有研制保证等级为b级的开关状态传输功能，b级的开关状态传输功能所涉及的开关器件分别通过2类开关状态线束连接至b级控制单元#1和#2并且由b级控制单元#1和#2完成其开关状态传输功能。具体地说，若控制板#1中开关状态传输功能所涉及的开关器件未超过b级控制单元#1的硬件资源时，则仅由b级控制单元#1采集b级的开关状态传输功能所涉及的开关器件的开关状态。若控制板#1中开关状态传输功能所涉及的开关器件超过b级控制单元#1的硬件资源时，则由b级控制单元#1和#2共同采集b级的开关状
态传输功能所涉及的开关器件的开关状态，其中，b级控制单元#2负责协同实现超过部分的开关状态传输。控制板#2具有研制保证等级为b级的开关状态传输功能，b级的开关状态传输功能所涉及的开关器件通过2类开关状态线束连接至b级控制单元#2并且由b级控制单元#2采集b级的开关状态传输功能所涉及的开关器件的开关状态。
19.（2）控制板#2具有研制保证等级为c级的开关状态传输功能，其中c级的开关状态传输功能所涉及的开关器件通过3类开关状态线束连接至c级控制单元#1并且由c级控制单元#1采集c级的开关状态传输功能所涉及的开关器件的开关状态。控制板#n具有研制保证等级为c级的开关状态传输功能，其中c级的开关状态传输功能所涉及的开关器件通过3类开关状态线束连接至c级控制单元#2并且由c级控制单元#2采集c级的开关状态传输功能所涉及的开关器件的开关状态。
20.（3）控制板#1具有研制保证等级为b级的系统状态指示功能，其中b级的系统状态指示功能所涉及的指示状态器件通过2类状态指示线束连接至b级控制单元#1并且由b级控制单元#1根据飞机系统的指令进行控制。控制板#2具有研制保证等级为b级的系统状态指示功能，其中b级的系统状态指示功能所涉及的指示状态器件通过2类状态指示线束连接至b级控制单元#1和#2并且由b级控制单元#1和#2共同根据飞机系统的指令进行控制。若控制板#2中b级的系统状态指示功能所涉及的指示状态器件未超过b级控制单元#2的硬件资源时，则仅由b级控制单元#2根据飞机系统的指令进行控制。若控制板#2中b级的系统状态指示功能所涉及的指示状态器件超过b级控制单元#2的硬件资源时，则由b级控制单元#1和#2共同根据飞机系统的指令进行控制b级的系统状态指示功能所涉及的开关器件，其中，b级控制单元#1负责协同控制超过部分的b级的系统状态指示功能所涉及的开关器件。
21.（4）控制板#2具有研制保证等级为c级的系统状态指示功能，其中c级的系统状态指示功能所涉及的指示状态器件通过3类状态指示线束连接至c级控制单元#1和#2并且由c级控制单元#1和#2根据飞机系统的指令进行控制。若控制板#2中c级的系统状态指示功能所涉及的指示状态器件未超过c级控制单元#1的硬件资源时，则仅由c级控制单元#1根据飞机系统的指令进行控制。若控制板#2中c级的系统状态指示功能所涉及的指示状态器件超过c级控制单元#1的硬件资源时，则由c级控制单元#1和#2共同根据飞机系统的指令进行控制c级的系统状态指示功能所涉及的指示状态器件，其中，c级控制单元#2负责协同控制超过部分的c级的系统状态指示功能所涉及的指示状态器件。控制板#n具有研制保证等级为c级的系统状态指示功能，其中c级的系统状态指示功能所涉及的指示状态器件通过3类状态指示线束连接至c级控制单元#2并且由c级控制单元#2根据飞机系统的指令进行控制。
22.（5）控制板#1、#2、#n具有研制保证等级为c级的照明调光部件，如导光板，分别通过1类照明调光线束连接到c级控制单元#1、#2，由c级控制单元#1、#2根据调光控制开关状态或传感器指令进行控制。
23.（6）控制板#2具有研制保证等级为b级的特殊功能，其中等级为b级的特殊功能所涉及的特殊功能器件，如特殊形式或功能要求的开关或指示器件，经1类特殊功能线束连接到b级特殊控制单元#1，由b级特殊控制单元#1完成开关状态采集和传输或是指示器件状态的控制。
24.（7）控制板#n具有研制保证等级为c级的特殊功能，其中等级为c级的特殊功能所涉及的特殊功能器件，如特殊形式或功能要求的开关或指示器件，经2类特殊功能线束连接
到c级特殊控制单元#1，由c级特殊控制单元#1完成开关状态采集和传输或是指示器件状态的控制。
25.（8）控制单元（b级控制单元#1、#2，c级控制单元#1、#2，b级特殊控制单元#1、c级特殊控制单元#1）按需通过系统通讯总线#1和/或系统通讯总线#2与飞机系统相连。控制单元（b级控制单元#1、#2，c级控制单元#1、#2，b级特殊控制单元#1、c级特殊控制单元#1）按需通过系统电源#1和/或系统电源#2与飞机电源相连。
26.在实际应用中，民用客机驾驶舱控制板系统架构中控制板数量可能多达二、三十个，各类操纵开关和指示器件的数量多达上百，系统组成间的关联关系十分复杂，所以本发明实施例按照开关和指示器件等的形式类别，通过举例的方式描述本发明所述民用客机驾驶舱控制板系统架构所涉及的系统功能类型和功能实现方式，而无法完全地、逐一描述真实的驾驶舱控制板系统架构。这不应视为本发明所述民用客机驾驶舱控制板系统架构的不完整。
27.在实际应用中，应根据控制板系统实际需要确定具体所需的控制单元数量、功能、实现方案。
28.在实际应用中，应复用已成功应用于型号飞机上的控制板、控制单元的开发、制造、验证、适航、维护、运营经验，在后续的控制板系统研制中，直接复用或改进应用已有的控制板、控制单元。特别地，对于减量应用的控制单元，侧重于通过相似性分析等方式，论证已有设计、验证、适航证据的适用性，直接复用已有的控制单元，通过软件适配适应新的功能要求；对于增量应用的控制单元，侧重于针对性开发、验证特殊控制单元，扩展控制单元的可用种类。上述应用方式，相较于整个系统的重新开发、验证、适航，均可以有效节约开发、验证、适航的时间、资源和成本，进而降低飞机制造商的采购周期和成本，以及航空公司运营飞机的成本。
29.而以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的锁定。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种民用客机驾驶舱控制板系统架构，其特征在于，所述民用客机驾驶舱控制板系统架构由若干个控制板及若干个控制单元组成；所述控制板集成飞行员操纵开关、飞机系统状态指示器件和/或控制板信息照明部件；所述控制单元集成电源、微控制器/处理器、控制/逻辑电路及通讯总线；所述控制单元独立于所述控制板。2.根据权利要求1所述的一种民用客机驾驶舱控制板系统架构，其特征在于，所述控制单元根据研制保证等级进行分类，即按照arp4754《民用飞机与系统研制指南》系列标准中研制保证等级b级、c级（覆盖d级、e级）要求。3.根据权利要求2所述的一种民用客机驾驶舱控制板系统架构，其特征在于，按照arp4754系列标准b级要求设计的控制单元应至少采用基于双微控制器/处理器、双电源、双通讯总线、双控制逻辑电路，且须符合b级要求的安全性和可用性要求。4.根据权利要求2所述的一种民用客机驾驶舱控制板系统架构，其特征在于，按照arp4754系列标准c级要求设计的控制单元采用单微控制器/处理器、单电源、单通讯总线、单控制逻辑电路，且须符合c级要求的安全性和可用性要求。5.根据权利要求2至4中任意一项所述的一种民用客机驾驶舱控制板系统架构，其特征在于，按照arp4754系列标准c级要求设计的控制单元应与按照arp4754系列标准b级要求设计的控制单元共用系统的通讯总线。

技术总结
本发明公开一种民用客机驾驶舱控制板系统架构。所述驾驶舱控制板系统由若干个控制板及若干个控制单元组成。所述控制板集成飞行员操纵开关、飞机系统状态指示器件和/或控制板信息照明部件。所述控制单元集成电源、微控制器/处理器、控制/逻辑电路及通讯总线。所述控制单元独立于所述控制板。本发明的有益效果在于：控制板与控制单元相分离的系统架构，使得控制板能够将飞行员操纵开关、飞机系统状态指示器件、控制板信息照明部件等的维护级别由设备级下降至部件级或器件级，有效地降低系统维护难度和运营成本。护难度和运营成本。护难度和运营成本。


技术研发人员：刘季仲 李章进 陆文冠 李欣 万武林
受保护的技术使用者：上海航空电器有限公司
技术研发日：2021.12.09
技术公布日：2023/6/14