“洁净天空2”项目“大型飞机颠覆性驾驶舱”取得重要进展|触摸屏_新浪财经

驾驶舱头顶触摸屏控制面板。

Li-Fi耳机示意图。

基于红外的跑道图像。

基于可见光的跑道图像。刘禹彤　　2024年2月，欧盟资助的“洁净天空2”（CS2）研究计划历时10年进行下一代民用飞机技术验证，近期将落下帷幕。与此同时，空客公司已经开始为2030年代中期开发下一代单通道客机。下一代大型客机的驾驶舱技术将发生阶跃变化。　　“大型飞机颠覆性驾驶舱”（DisCo）是“洁净天空2”大型客机（LPA）创新演示验证平台之一。该项目从2016年持续至2024年一季度，由空客商用飞机领导，与泰雷兹、法国SAS、霍尼韦尔国际等公司合作，汇集了可靠触摸屏、光学无线通信、基于图像的自动着陆，以及空中交通管制通信的语音到文本自动转录等先进技术。　　与传统的并排座椅驾驶舱相比，DisCo演示机为窄机头设置了飞行员交错座椅，以减小阻力和重量。具有新架构的触摸屏将核心功能与显示器分离，以优化资源，并使人机界面更易升级。空客与泰雷兹合作开发的DisCo飞行管理系统增强了态势感知，并可持续计算优化轨迹、可选航线和改道方案，并在着陆阶段为飞行员提供支持，进而提高安全性。　　DisCo的核心是集成系统管理概念，简化了人机界面，旨在促进人机协作并减少飞行员工作量。系统管理策略和自动化选项由飞行员直接在显示器上触发，然后由机器对低级系统重新配置排序，任务影响（如性能下降等）直接传递到相关的驾驶舱系统和功能。　　传感器方面，DisCo验证了几种替代传感器用于自动飞行与着陆导航。其中霍尼韦尔的GPS辅助姿态和航向参考系统在2023年底达到技术成熟度（TRL）6级，并在A320上试飞。用于短程空气数据和冰探测的激光雷达传感器计划在2024年初达到TRL 5，并对A350的改进系统进行飞行试验。　　此外，DisCo的音频通信管理架构包含了软件定义无线电、语音到文本转换，以及连接电子飞行包和耳机的安全Li-Fi（使用光的高速、双向、完全联网的无线通信系统）。　　在2023年12月的一次DisCo演示中，一架模拟的A350飞机进行了自动起飞、爬升至巡航阶段。在穿越比利牛斯山脉时，发动机着火了，DisCo通知了机组人员，并在保持安全飞行的情况下，自动执行了起火程序的第一步。然后，该系统提出了安全着陆的替代飞行计划，使飞行员有充裕的时间与客舱和地面进行通信。　　在下降过程中，DisCo还模拟了飞行员失能，以测试系统极限。当引导飞机在改道跑道上基于图像进行着陆时，DisCo成功定位障碍物并完成了地形避让。本次演示达到了全部预期目标。“大型飞机颠覆性驾驶舱”（DisCo）的三项关键技术　　光学无线通信ALC项目旨在使用Li-Fi技术为飞行员提供安全光速通信。Li-Fi传输数据更快，消耗能源更少，有望接替Wi-Fi技术。ALC的目标是开发一种更安全的无线通信方案来取代Wi-Fi或蓝牙。Li-Fi只能在携带信息的光源发射区域与数据源进行交互，因此更加安全，通信难以被破解。Li-Fi无线通信还可以减少飞机所需的布线数量，从而减轻重量，降低燃油消耗。　　该项目为机组人员的电子飞行包（EFB）、耳机和其他飞行员连接设备提供安全无线Li-Fi，并证明Li-Fi连接方案可以成功解决当前射频传输缺陷，可以在驾驶舱的高要求环境中成功操作连接设备。该项目的主要参与者有FACTEM、Pure Lifi和XLIM。　　该项目目标是达到技术成熟度5级，挑战之一是确保用于操作Li-Fi的适配器在能效和自主性方面足够成熟，长途飞行需要确保所有移动设备不间断运行至少10到12小时。此外，项目还关注设备的重量和尺寸以及如何小型化和优化适配器；提高连接鲁棒性以适应恶劣的环境；特别关注驾驶舱的两种极端场景，即光线过强和夜间飞行。　　可靠触摸屏　　LAPARTS（大型客机可靠触摸屏）项目演示和验证触摸屏控制面板（TSCP）显示器用于大型客机头顶控制面板（OCP）中承载的系统管理功能。该项目目标是利用触摸屏技术，取代驾驶舱头顶面板的传统按钮。　　比利时Esterline公司将其获得专利的监控PCAP触摸屏与新颖的力传感技术相结合，提供了消费电子产品类似的用户体验，同时达到了高度关键的航空系统管理功能的严格安全标准。使用触摸屏实现系统管理功能，在人体工程学、机组人员培训、重量、成本、灵活性、可靠性和可维护性方面带来了许多优势。　　基于图像的自动着陆　　IMBALS（基于图像的自动着陆）项目演示大型客机新型着陆系统的可验证性、可靠性和性能指标，该系统使用机载摄像机的图像来确定飞机相对于跑道的位置，而不依赖于地面精密仪表辅助着陆。该项目于2018年3月启动，持续到2022年8月底，重点关注安全和认证因素，参与者包括比利时Esterline、法国Esterline航空电子与控制、KU Leuven、葡萄牙Tekever等。　　飞机通常使用仪表着陆系统（ILS）在下降阶段相对跑道进行定位，但并非所有机场都配备此系统，或者会受到其他限制。项目旨在设计和开发基于红外或可见光图像的方法来定位跑道，并将此信息提供给自动驾驶仪，使飞机能够自动着陆。该项目在2022年前提供概念验证，在不同的系统集成测试台和飞行测试期间演示和验证图像处理平台及其算法；验证驾驶舱模拟器中的相关驾驶舱人机接口和操作概念。预期的项目结果包括用于验证安全关键图像的测试框架和方法处理系统，以支持依赖此类技术产品的未来认证和部署。