航天儀錶

各類飛行器儀錶顯示主要特點有下列幾種：

(1)飛船和殲擊機的座艙較小，採用較少(2～ 3個)的多功能顯示儀特別有利，前面說過，飛船可用兩個多功能顯示儀，殲擊機需增加一個平視顯示儀，作戰中它是武器瞄準系統的眼睛，非常重要，著陸/艦時，它看見機場/航母道跑的同時，還可看見必要飛行參數。作戰時平視顯示儀畫面的要求是，以我為中心能顯示敵我友三方相關的情況，這項任務應由探測雷達，敵我識別器和瞄準系統，以及計算機綜合完成(這是儀錶顯示畫面中較複雜的一種)。

(2)用空對地攻擊的空地導彈與制導炸彈等武器的機種，其平視顯示儀畫面內應含有被轟炸/攻擊目標附近的簡化數字地圖，被攻擊目標最好局部放大(這些都是航空航天儀錶顯示畫面很擅長的特點)。

(3)運輸機和民航機儀錶的特點很相似，主要以飛行、導航、發動機等系統運行狀態為主，要求使飛機能按最佳航線抵達目的地，是其重要顯示特點，其平視顯示儀以著陸過程中的綜合顯示為主。

(4)需對地面發射彈道導彈的空間軌道飛行器中的儀錶，也需要顯示帶世界地圖和被攻擊目標附近的數字地圖。

(5)太空梭既要在空間航行，返回著陸時又要在大氣中飛行，所以它的儀錶應該具有在空間繞地球軌道飛行(與飛船空間站相似)和在大氣層飛行(與飛機相似)兩種功能。(6)上述各種不同的要求，均由顯示計算機和相關的設備完成。

（1）載人航天器顯示儀錶的發展概況

飛船和太空梭儀錶的發展過程和航空儀錶發展過程非常接近，實際上飛船和太空梭儀錶就是在航空儀錶的基礎上修改設計而成的。修改設計的主要出發點有：①小型化，②組合化，③多用途。例如飛船和太空梭的全姿態指引儀，除了顯示俯仰、傾側和偏航三個姿態角之外，再組合三個姿態角速度，一個儀錶指示6個參數。又如“阿波羅”飛船登月艙的儀錶中，有一個指示登月艙在月球著陸，和從月球起飛時離月球表面的高度和升降速度表。在登月艙和指揮艙分離及對接時，該儀錶又可指示兩艙的距離和距離變化率。這是多用途飛船和太空梭儀錶的一個典型例子。這樣便可節省儀錶的數量、體積、重量和耗電功率。

（2）90年代有代表性的先進航空儀錶板

諸多文獻認為麥克唐納一道格拉斯的MD一n型客機和波音777型客機的儀錶板是90年代先進航空儀錶板的代表。

波音777儀錶板的特點有：①彩色液晶平板顯示儀提供駕駛員和系統之間更友好的人機界面。顯示格式採用人機功效學的最新原理設計，信息量大；太陽照曬時讀數更清晰，用指令和顏色與濃淡來適應環境亮度變化。②採用可重構的多餘度管理，增加了系統的可靠性和靈活性。③飛行管理控制顯示儀，使駕駛員易於理解所顯示的數據，並減少低頭的時間。④採用觸敏游標控制，減少駕駛員使用儀錶所需的時間。⑤用電子校對錶來提高駕駛員的效率，許多檢查校對項目都是儀錶自動完成的。⑥簡化維護工作，可提供需保養維護的數據表等。這些特點對載人航天器儀錶的發展有參考價值。

（3）彩色液晶平板顯示儀

彩色平板顯示儀是將來要代替彩色陰極射線管顯示儀的先進儀錶。其特點有：厚度小(只有5.08cm)、重量輕(只有0.5kg)、功耗小、可靠性高，平均無故障間隔(MTBF)是陰極射線管的10倍，太陽光下的可見度是5倍，耐衝擊與振動，易於維護，無需用高壓電源，安全。以上這些均是飛船與太空梭儀錶很重要的指標。可見彩色液晶平板顯示儀是載人空間飛行器的重要發展方向之一。現在己研製成的彩色有源矩陣液晶顯示儀的顯示屏面積為17cm*17cm，有I024*I024個象素，故分辯率很高，有16個灰度等級。彩色平板顯示儀有四種川：有源矩陣液晶顯示儀，薄膜場致發光顯示儀，發光二極體顯示儀；等離子體平板顯示儀。其中彩色液晶平板顯示儀居於領先地位。

（4）平視顯示儀與頭盔顯示器

對於需在地面跑道著陸的空間飛行器(太空梭)，使用微波著陸系統時，大坡度(22)進場，應用平視顯示儀是很有益的。在平視儀中用彩色液晶平板顯示儀代替現有的CRT是很可取的。頭盔顯示器作為平視顯示儀的備份儀錶，在太空梭進場著陸時使用，還是有可能的。液晶/頭盔顯示器(LiquidCrystalDisplay/HelmetMountedDISplay縮寫為LCD/HMD)原理樣機可望於90年代中期試飛。

（5）大屏幕顯示儀

90年代初期已在試飛的大屏幕顯示儀的尺寸為2c0mx2c0m，預計未來10年內能生產出50.scmX50.scm的產品。用頭盔顯示器做的虛擬儀錶板4[](見圖3)的屏幕可以做得更大。

（6）帶自然語言輸出的儀錶

載人航天器需要監測和顯示的參數多達數幹個。解決這個問題的有效辦法有：①自動分階段顯示該階段的主要參數。②大多數參數只監視不顯示，只有在它超差，越限時才用聲光報警並顯示該參數。這樣便實現只用少量儀錶，監視大量參數。③用語言通報重要和有竟義的事件，以代替現有的事件指示器。這些帶自然語言輸出的儀錶，充分發揮航天員聽覺的作用，又易於理解，參數量不限。而用音響(不同頻率和節拍的音響)報警與通報的參數量有限。必須指出：自然語言通報與聲光報警必須由計算機統一管理得有條不紊。現代的語音處理技術完全可以製成帶自然語言輸出的儀錶(會說話的儀錶)。

（7）玻璃座艙

1993年12月29日星際運輸飛行器玻璃座艙設想方案已製成。NASA即將訂購4套(每套11個17x17cm，(6.7x6.7時的彩色液晶顯示屏)供軌道飛行器用，分別供訓練飛行模擬器和太空梭實驗室用。從實驗室設備，訓練飛行模擬器和軌道飛行器都已準備全部採用彩色液晶顯示屏。支持這些顯示器的多功能電子顯示系統MED(SMuliftucnitonlEec-tronieDisplaySubsystem)包括4套集成顯示處理器IDPS(IntegratedDisplayProees-sosr)和模數變換器。集成顯示處理器採用Intel公司的80386處理器帶300M硬碟。MEDS接在4套軍標1553B數據匯流排上。

應用在未來載人航天器顯示儀錶中比較有優勢的技術有下列幾種：

①對於一些只需用固定格式顯示，又要經常顯示的參數，用液晶平板顯示器是很可取的。

②顯示屏較大、解析度較高(例如1024x1024象素)的彩色液晶平板顯示儀，做多功能顯示儀。用綜合化與三維圖形來顯示變動格式的顯示儀錶，是有優勢的。

③觸敏顯示屏使顯示與控制綜合一體化，可節省原控制開關與按鈕等所佔用的大量座艙面積與重量，也是很可取的。

④帶有自然語言輸出的儀錶，在計算機統一管理下，有條不紊地發出語言通報和聲光報警，對於常浮遊在艙內各處的航天員來說，是很有新意的儀錶，它可大大發揮航天員聽覺作用，有效地減輕航天員的視覺負擔。

⑤許多參數只要在正常範圍內便不顯示，在它超差或越限時，用自然語音通報，這樣也可有效地減少需顯示參數的數量，解決“信息爆炸”問題。在現有太空梭和一般飛機上使用的注意/告警燈陣列和告警牌的基礎上，再加上用自然語言通報，則系統的性能就更為完善。

⑥有知識庫與推理機和自學習等功能的智能儀錶，是載人航天器顯示儀錶的重要發展方向之一，需專題討論。

⑦採用超高速處理晶元和快速演演算法，以解決儀錶顯示畫面實時更新的問題。採用帶光碟的電子庫系統來解決圖形庫和多幅顯示畫面、演演算法庫、資料庫等所需的大容量存儲問題。這些都是當代先進技術應用於載人航天器顯示儀錶的重要方面。對儀錶的未來發展都會起到很好作用。

⑧需要在地面跑道著陸的太空梭，平視顯示儀(以頭盔顯示器為配用)是不可少的。