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[34导航] ISIS(意思意思):麻雀虽小、五脏俱全

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实名认证在线王

发表于 2019-12-24 17:08:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
A320驾驶舱里的对话:
“我说检查一下ISIS,不是让你随便检查,是认真检查一下这个I-S-I-S”
“哦哦,我以为是‘意思意思’一下得了……”
“我……你……”

ISIS(Integrated Standby Instrument System),看来用英文念出来会引起误会啊,那么中文你们怎么念呢?某航手册是“综合备用仪表系统”,某飞报告故障的时候说“整体备用仪表系统”,而我个人愿意叫它“集成备用仪表系统”,因为它尺寸虽小却“集成”了各种功能,而且有个叫IC的玩意儿大家都习惯叫它“集成”芯片。

好了,不管怎样,为了方便,下文我们还是意思意思(ISIS)一下得了……

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▲ISIS位于仪表面板中间偏机长侧

A320的ISIS位于驾驶舱仪表面板中间,但是偏机长侧,布局上的讲究,暗示了它的重要性。A380有两个ISIS,一个作为备用飞行显示器(SFD),另一个作为备用导航显示器(SND)。

2.jpg
▲A380有两个ISIS


01 意外用上了ISIS

听来的故事,说的是某航的一架A320从浦东起飞以后,不知为何惯导给的位置不准了,接下来观察员错误地把3部惯导的电门放回OFF位然后NAV位,试图重新校准。我们知道,惯导只能在地面校准,因此观察员的动作使3个惯导系统同时失效了。

全部正常惯导系统失效后,飞机进入了“直接法则”,这是一个严重依赖于各种备用设备的紧急状态。就这样,ISIS被意外地用上了。

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▲ 全部惯导系统失效使飞控系统进入无保护的直接法则状态

以下是故事里值得展开的知识点——

02 惯导只能在地面校准

惯导只能在地面校准。这是因为地球有自转运动,飞机只有在相对于地球足够静止的状态下,经过足够长的时间获取足够的样本,才能以足够高的精度,得出它与地球的相对位置关系和相对运动关系。这些关系是绝对运动和相对运动之间换算关系。

在地面,换算关系通过被称为“校准”的过程确定下来,存储进惯导计算机的存储器。在其后的运行过程中,由惯导计算机内部的传感器(陀螺仪、加速计等)所测量到、并由处理器计算出的飞机绝对位置和运动状态,通过换算关系,输出为飞机与地球的相对关系(高度、经纬度等),提供给显示器。

由于这样的原理,惯导系统无法在空中获得正确的换算关系,它也没有为此而设计的相应功能(空中校准)。

03 惯导有多重要

和GPS定位、各类无线电导航相比,惯导一旦完成了校准,就不再需要依赖于外界的参照,而可以自主地为飞机提供定位和引导服务。形象地说,相当于闭着眼睛也知道自己在哪儿、去哪儿。

它的原理决定了它是最值得依赖的仪表导航方式。因此无论是飞机的设计本身还是运行方面的规范,都给予它极高的地位。它有多重相互备份的系统,而在所有系统都失效后,飞机将只能进入紧急状态(备降、返航等等)。

04 ISIS可以作为正常惯导的备份

尽管飞行员才是最终的守护者(目视导航),但在最极端情况发生之前,ISIS还是能够及时介入,完成导航功能。因而,ISIS也必须内置有类似于正常惯导的一系列功能,包括初始化时的校准(获得换算关系)和运行时的测量、计算和显示功能。

事实上,ISIS之所以能在直接法则时体现出其重要性,正是因为它的功能很全面。


05 尺寸虽小、功能俱全


在显示的层面上,ISIS“集成”了以下备用仪表:空速表、高度表、地平仪。事实上,在一些旧构型的A320上,这3个备用仪表是相互独立的。

4.jpg
▲ 备用仪表的旧/新构型对比

在处理数据的层面,正常情况下它接收来自MMR或ILS处理过的的下滑道/航向道偏离信号,从ADIRU接收可选的磁航向信号。除此之外,其他原始数据由ISIS内部的处理器完成:

PSU(压力传感器组件)对来自备用皮托管、备用静压盘的气压信号进行模/数转换,计算高度、速度;

CPGDM(控制处理器和光学显示模块)处理按键输入、将其他模块的数据转换成光学显示信号;

IMU(惯性测量组件)对内置传感器的信号进行模/数转换,计算相关的位置和姿态数据;

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▲ 尺寸虽小、功能俱全

数据来源层面。备用的皮托管、静压盘提供了用于计算高度、速度的模拟信号;MMR和ADIRU能提供处理过的一部分数据;但ISIS自身也在内部的IMU(惯性测量组件)里“集成”了2个加速度计和3个陀螺仪。



关于ISIS的数据来源

在讨论中一名飞行员问道:其他的我都知道了,但是如果3部惯导同时失效,飞机将进入直接法则,唯一可以依赖的只有ISIS,请问ISIS的姿态数据的来源又具体是什么?回答:ISIS内部的加速度计和陀螺仪。



6.png
▲ FCOM图片:ISIS内置了加速度计和陀螺仪



——

最后,我们来一点互动:假设惯导全部失效,是否会导致FMGC也失效,PFD还能用吗?与此相关的故事,是一个真实事件——


某航A321,从香港飞往浦东,爬升到FL180时,机组发现所有ADIRU的指示相互不一致。继续爬升至7000米,而后返航,期间两个FMGC也都失效了。




还是浦东,浦东是个有故事的地方,大家起落安妥!


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发表于 2019-12-24 22:21:16 来自手机 | 显示全部楼层
虽然看不懂 但是觉得很厉害
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发表于 2019-12-25 09:51:40 | 显示全部楼层
DELETE 发表于 2019-12-24 22:21
虽然看不懂 但是觉得很厉害

你这叫:不明觉厉
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发表于 2019-12-30 16:38:09 | 显示全部楼层
好帖子字数补丁
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发表于 2019-12-31 16:59:01 来自手机 | 显示全部楼层
直接法则是什么意思,望大神解释一下
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