FMCS飞行管理计算机系统.ppt

1,第一章飞行管理系统（FMS）概述,2,FMCSFMSAS,WHATTOLEARN?,是现代飞机上的飞行管理设备;是最先进的机载电子设备的代表;在飞机上是一个完整、独立的系统;执行自动飞行管理的功能。,3,未安装FMCS飞行时飞行员必须参考地图,飞机性能手册,航图,各种图表和计算器,以此获得导航和性能的信息数据.领航员,4,装上FMCS后现在这些数据都存储在FMC内.FMC内存储的与杰普逊航图一样的数据,称为导航数据库.飞行员使用CDU与FMC通信,可以很容易地调用计算机内所储存的各种信息数据,用于飞行的各种性能数据在CDU上显示出来,还能在水平状态指示器(HSI)上显示.实现了全自动导航,不但大大减轻了飞行员的工作负担,提高了飞机操作的自动化程度,更主要的是FMC能提供从起飞到进近着陆的最优侧向飞行轨迹和垂直飞行剖面.,5,飞行管理系统（FMS）是大型飞机数字化电子系统的核心，它通过组织、协调和综合机上多个电子和机电子系统的功能与作用，生成飞行计划，并在整个飞行进程中全程保证该飞行计划的实施，实现飞行任务的自动控制。现代飞机上广泛采用的飞行管理系统是综合化的自动飞行控制系统（AFCS），它集导航、制导、控制、显示、性能优化与管理功能为一体，实现飞机在整个飞行过程中的自动管理与控制。装备了飞行管理系统的飞机，不仅可以大量节省燃油，提高机场的吞吐能力，保证飞机的飞行安全和飞行品质，而且可以大大提高驾驶舱的综合化、自动化程度，减轻驾驶员的工作负担，带来巨大的无可估量的经济效益。目前，一个典型的飞行管理系统不仅能够根据飞机、发动机性能、起飞着陆机场、航路设施能力、航路气象条件及其装载情况，生成具体的全剖面飞行计划，而且能够实现多种功能。,6,飞行航路起飞机场,目的地机场起飞全重以及性能要求最经济速度巡航高度计算推力限期值定位飞行时间精度,7,FMS发展史-飞行管理的概念最早可以追溯到20世纪20年代。自从1929年杜立特上尉历史性的盲目飞行后，人们感到借助一个系统摆脱完全依靠飞行员的感官进行飞行的重要性。但飞行管理系统直到20世纪60年代才真正开始发展起来，并大致经历以下5个发展阶段：区域导航系统、性能管理系统PMS、飞行管理系统FMS、四维导航和新一代飞行管理系统。,1.1FMS引言,8,一、发展历程早期（60年代），装有一台数字计算机和一个专用控制显示组件的高级区域导航系统：横向和垂直导航。（70年代中期）为了对付石油短缺和价格的飞涨，引进性能数据计算机：（增加）开环最优功率、巡航高度和当时飞行条件下的空速指引。该系统仅计算一些原来可在飞行手册上查得到的性能数据，尚未与自动驾驶仪耦合，也不提供导航功能。,9,飞机性能管理系统（PMS）：耦合自动驾驶仪（巡航）、自动油门（纵向剖面）（80年代）根据存储的数据计算爬高、巡航和下降剖面制导按此剖面飞行飞行员负责导航工作，以及起飞爬高和下降操纵高级区域导航系统+飞机性能管理系统（现在）：导航数据库（提供从起飞到降落的闭环横向制导功能），性能数据库（提供节约燃油、降低直接运行成本的垂直制导能力）该系统将自动飞行控制、发动机推力控制、先进电子仪表和显示系统结合在一起，减轻负担，最优性能的飞行。首次安装：1981年12月试飞的Boeing7671982年2月试飞的Boeing757及其后的各型现代飞机上,10,二、作用系统各组件、传感器和显示部分由ARINC-429数字数据联系起来。FMC性能处理机的为48K字;输入/出处理机为32K字.最大存取时间为700纳秒。便签存储器和数据库存储器-CMOS器件早期,FMC使用硬盘存储器最新型,磁泡存储器(MAGNETICBUBBLE),体积小,存储量大各存储器的特性参数见表2-1,88,FMC内部通信(图2-3),计算机内电源系统有过流和短路保护数据传输采用ARINC-429格式,输入28个通道,输出12个通道.开路/接地离散信号有52个输入通道,3个输出通道.另外还有27个晶体管-晶体管集成电路离散信号转入通道导航,性能,输入/输出处理机都是相互独立地工作,失效互不影响.三者之间通过公共存储器和内部处理器中断进行相互联系,89,一、导航处理机,功能:执行与导航计算，横向和纵向操作指引和CDU管理组成:导航微处理器和存储器导航微处理器:控制,协调所有导航部分元件的工作,执行一套微程序指令.4种存储器（以下各电路板）A13-导航程序存储器,包括指令和操纵计算机的固定程序A12-易失性读写存储器,用来作为导航处理机的便签A10,A11-含有导航数据库,每一块组件由写入保护非易失性随机存储器,地址输入缓冲器,数据输入缓冲器和控制电路组成A9-含有保护便签存储器,组成同上,90,二、性能处理机,基本构造相同,只是存储器的容量小A17:程序存储器,便签存储器,高速RAM组成:性能处理器和存储器性能处理器:根据传感器输入,CDU输入及性能数据库的数据进行计算,实现最佳纵向飞剖面的管理,包括飞行高度,速度,爬升/下降速率等；并提供显示,91,三、输入/输出（I/O）处理器,功能：有规则地在计算机和飞机各设备之间传输信息。组成:处理器，存储器，混合输入输出装置，ARINC控制器，ARINC接口，离散信号接口A6提供实时时钟ARINC控制器A5在输入输出处理器和ARINC串行输入输出通道之间提供一个智能接口ARINC接口A3,A4接收和发送ARINC429格式数据离散接口A1调节80个输入离散信号和4个输出离散信号,并包含有一个10秒定时器,92,四、公共存储器,作用:三个处理器之间进行通信组成：A9电路板上，包括：非易失随机存储器RAM优先中断电路地址输入缓冲器数据输入输出缓冲器控制电路12K字的存储器中有4K用于存储I/O处理机须保护的“便签”,93,2.2FMC数据库,FMC软件：操作程序、数据（库）和数据库有关的操作：通过CDU选择飞行控制的各种工作方式选择各种航路结构进行各种数据计算分类性能数据库（固定不变的）与飞机性能有关的各种参数导航数据库（每28天更新一次）飞机导航方面的数据,94,导航数据库,作用：用于确定飞机当时的位置，进行导航计算以及导航台自动调谐管理。内容：飞行区域的机场、航路点、导航台的地理位置、结构以及航路组成结构等。分类：标准数据：适用于世界范围的机场、导航台的数据，根据公司飞机飞行区域选用。美国Jeppeson航图发行公司（合同）特定数据：仅与航空公司飞行航线的航路结构有关的数据,95,导航数据库产生和装载过程（图2-4）,导航数据库产生过程：导航数据库中心汇集两类数据ARINC-424格式进行编码计算机进行处理磁带制造机制成DC-300式盒式磁带包装后送至航空公司航空公司装载数据：每28天，数据装载机将数据库装到FMC,96,导航数据库所存储的内容,1、导航设备DME台；VOR/DME台；VOR台位置：导航台的位置用经纬度表示频率：标高：海拔高度识标：3个字母作为识别标志级别：低高度、高高度、终端极,97,2、机场归航位置：经纬度登机门参考位置：飞行前起始IRS跑到长度和方位：每条跑道有两个方位数值标高：机场海拔高度ILS设备,98,3、其他航路：分为高空、低空航路和机场附近的终端航路航路数据：航路类型、高度、航向、航段距离、航路点说明公司航路：航空公司负责飞行的固定航线数据终端区域程序：标准仪表离港、进港程序，过度和进近程序ILS进近：设备频率和识标，穿越高度、错过进近的飞行程序和距离等数据,99,导航数据定期更新（特点）,导航台频率更改、更新添加新的导航台机场跑道延伸候机楼改建、扩大公司航路频繁变动,100,数据库更新过程,每28天进行一次更新在地面进行，驾驶舱内工具：专用数据装载机通过数据装载机将新数据装到1FMC内通过CDU把装好地2FMC的数据转输到另一台FMC组成：数据磁带盒槽、连接插座、电门、指示灯、保险丝（图2-5）,101,数据装载机面板（图2-6）,功能电门有5个位置自测试：工作检查读出磁带4个连续轨道的数据，通过电缆传送到FMC，然后接收返回信号，译码比较发现驱动器、磁带、输送错误存在时，发出相应的指示位置“1”：进行导航数据库的装载或更新操作其他电门不用,102,7个指示灯接通：电源接通准备：磁带已经装好，温度符合要求，自试成功传输：数据正在传输完成：传输结束，数据装载机上的磁带又绕回到起始位置装置失效：自试失败读出失效：20次尝试不能读出磁带上数据数据传输失效：传输有误差,103,指示灯的工作过程数据装载机接通电源后-接通启动自检程序来检验RAM存储器，PROM存储器，内部I/O借口工作是否正常，期间，各灯亮大约6秒钟后灯灭，除“接通”倒带成功后-准备功能电门置位置1，磁带上第一轨道读出开头数据，发送RTS，回答CTS，证明接通，否则“传输失效”文件结束标记EOF，然后“准备”和“传输”灯灭，传输结束-亮CDU上的显示2-7,104,数据库交叉输送显示另一台FMC可通过数据装载机再装一次通过CDU进行数据交输，飞机在地面（图2-8）清除CLR便签行的信息准备ARM打入2个CDU的便签行内按2个CDU右第6行的行选键，使ARM输入到显示区内按发送FMC的左边TRANSMIT再按接收FMC的右边RECEIVE显示“传输正在进行”装载工作大约10分钟磁带内存有56天有效导航数据，分为现用数据库和前28天或后28天有效的数据库,105,性能数据库,内容：飞机纵向导航进行性能计算所需要的有关数据分类详细的飞机空气动力模型本飞机上的发动机数据模型,106,飞机空气动力模型飞机空气动力模型飞机基本阻力极面，偏航阻力批准的飞机操作极限值：最大角度爬高，最大速率爬高最大速度，最大马赫数一个冲击限制包络线和一些飞机和发动机型号来固定参数航程马赫数、进近速度、机翼面积、翼展、经济爬高速度、经济巡航马赫数、襟翼放下时的规定速度,107,发动机数据模型飞机爬高和巡航单发停车连续飞行时的额定推力值在各不同高度和速度下的额定推力值修正EPR或N1转速限制值推力和燃油流量关系参数发动机在客舱、驾驶舱空调系统工作以及各方并系统工作时的引气量用于各参数计算、调节，从而推力进行修正,108,2010.4.26,性能数据基本是固定值，在飞机机身和发动机设计好后就已经确定了；飞机阻力系数和发动机燃油流量系数可能会有一些变动（折旧）；机务人员可通过CDU进行修改。,性能数据库特点,109,2.3FMC的导航功能,导航就是有目的地，安全有效地引导飞机从一地到另一地的飞行横向控制过程。导航要从起飞机场开始，根据要飞抵的目的地选择航线；确定离目的地或某个要飞越的航路点的距离，预定到达时间，确定速度等。,概念导航：着重于利用导航系统（IRS和无线电导航系统）信号准确地确定飞机当时的位置。制导：是计算航迹偏差，并产生操纵指令，使飞机沿着所选定的飞行剖面飞行。,110,导航系统需要解决的三个主要问题？,如何确定飞机当时的位置？如何确定飞机从一个位置向另一个位置前进的方向？如何确定离地面某一点的距离或速度、时间？,导航：就是给飞行员提供飞机飞行中的位置、方向、距离和速度等参量！,111,现代飞机速度提高航空交通拥挤计算机输出连续的、适时的操纵指令AFCS：产生横向加速度来改变飞机的航向，产生垂直加速度来使飞机爬高或下降A/T：控制飞机由起飞机场以预定航线、经济的飞行方式飞向目的地FMC的导航功能集合了惯性导航、无线电导航和ILS的功能，提供一个综合导航功能。,现代导航系统必要性！,112,导航过程,起始位置点设定飞机在起飞以前只要把飞机当时所处的经纬度通过CDU或直接通过IRS控制显示装置输入到IRS的计算机去,整个系统就开始工作.自动导航飞机起飞以后,无线电导航系统开始工作,并和IRS的信号相结合,一直到飞机降落到跑道上.监控在整个飞行阶段,都由FMS进行计算,操纵,并在有关的显示设备上给飞行员指明飞机当时所处准确位置,飞行速度和飞机飞行高度等飞行动态数据.,113,一、导航计算方法,飞机从北京飞济南为例.假设北京的位置为P,济南的位置为Z.北京到济南段的理论航线是PZ.飞机的应飞航向P.假定飞机在飞行过程中偏离PZ线而飞到了A点.怎样引导飞机准确地飞达济南？,114,一种方法是操纵飞机回到PZ线另一种方法是连接AZ线,重新确定飞机的应飞航向A,使飞机沿着AZ线飞达济南.如果我们采用后一种导航方法,就要求飞机在整个飞行过程中不断地计算出飞机的当时坐标位置(经纬度)以及飞机的应飞航向A,并要不断测定飞机的实际航向r.图2-10导航原理说明,115,对于这样的导航方法,FMC需要完成下列计算;1,根据IRS和无线电导航设备的信号,计算飞机在任何瞬时的准确坐标位置度A和纬度.2,飞机在任何瞬时的应飞航向A以及航向误差.3,飞机在任何瞬时经下面一系列航路点以及到终点的待飞距离D.4,按现有速度计算预计到达时间(ETA).,116,在有风飞行时,IRS算出地速Vg,偏流角以及飞机的实际航向r,从大气数据计算机得到真空速V.地速Vg,空速V和风速W组成一个速度三角形.由图示几何关系,可以求得风速W和风向:图2-11速度向量图风向:式2-1风速W:式2-2,117,飞机在飞行中任何瞬时的坐标经纬度由IRS计算,也由FMC(根据无线电信号和IRS信号进行)计算,飞机应飞航向r和待飞距离D也有许多种计算方法,这里列出一种简单的计算法(适用于2).见图2-12所示.,118,FMC计算得到的许多参数除在CDU和电子飞行仪表上显示供飞行员检查观察外,更主要的是与自动飞行控制系统耦合,根据飞机的航向误差,再通过FCC处理计算,把它变为舵面(副翼,方向舵)偏转指令,通过舵面的操纵改变飞机的横向飞行姿态.当飞机姿态改变以后,FMCS的各传感器的输入量Vg,V,r,A,A等也随之变化,计算机对新的输入量重复上述计算,取得新的计算结果,引导飞机飞向下一航路点.它是一个闭环自动控制系统.,119,导航功能的数据管理和计算是由计算机内的软件来操作的,它主要包含下列几方面的功能.1,导航数据库管理导航数据库由用户通过数据库装载机装入计算机的存储器内.数据库管理程序包含接受计算机内各电路运行要求,调用寻址,调用数据等.,120,2,位置计算把飞机无线电导航接收机所接收到的地面无线电信号和IRS产生的信号进行综合计算,以获得最高的准确性.无线电位置数据选择的优先顺序为:(1)DME/DME:两个不同位置的DME台;(2)DME/VOR:当只能收到一个有效DME台的信号时,使用共址的VOR台;(3)ILS:正在进行仪表进近着陆时,使用ILS的偏离信号;(4)仅用IRS导航:在空中,不能接收到有效的无线电导航信号时或飞机在地面不能使用无线电导航信号时使用.,121,3,速度计算FMC速度计算主要使用由IRS来的南北,东西速度分量进行地速和风速计算.这是由惯性基准系统内的三个轴向加速度计对三个轴向进行积分而获得的.FMC计算合成速度,再与由ADC来的空速结合起来进行风速计算.,122,4,高度计算对IRS立轴加速度计的飞机垂直加速度进行两次积分就作为基本的飞机高度数据.这个数据再由从大气数据计算机输来的气压信号进行修正.未经气压修正的高度为原始高度,经修正后的高度称为气压修正高度.高度计算时,若IRS无法提供高度数据,那么,计算机的自动补缺方式是选择相应的ADC数据.,123,5,导航设备的选择和调谐导航数据库内储存着各导航台数据.在EFIS所提供的飞机当时位置附近的20个导航台清单中,选择2个最佳导航台,并对这2个选定的导航台进行自动调谐,以获得这2个导航台的无线电导航位置数据.若无法获得2个合适的DME导航台,则选择离开飞机当时位置最近的DME/VOR导航台的距离和方位数据.把飞机上的无线电导航接收机的接收频率调到选定的地面导航台的使用频率上.,124,二、IRS位置信号和无线电导航位置修正,FMC接收IRS的飞机当时位置信号、飞机航向和飞机速度数据作为基本导航数据。IRS的基本传感器3个激光陀螺3个加速度计在IRU内沿着飞机的3个轴向（横轴、纵轴、垂轴）实行捷联式安装。之间没有相对位移，可以感受3个轴向加速度和转动量。,125,IRU的加速度计,组成：上、下磁轭，检验弹性块，两个可变电容，放大器。见图2-15例如：飞机加速度向下弹性块下移，下可变电容量增大，位置变化转化为电信号送到放大器放大器输出回零信号，使弹性块回中立位置所需电流代表了轴向加速度的模拟信号。一次积分得到轴向加速度再次积分得到轴向距离,126,激光陀螺,三角形氦氖激光陀螺：检验飞机3个轴向旋转运动。三个角上各有一个反射镜，其中有一面是角棱镜，见图2-16两束激光的传播路径长短不同，读书探测器感光面上会出现条纹图像。两束激光的频率会陀螺转动时发生变化，大小体现条纹图像上光电二极管感受条纹变化-电脉冲-角速度,127,惯性基准装置校准,3个激光陀螺和3个加速度计的信号送到IRU的计算机内，经过复杂运算，输出基本航向和姿态信号。首要条件：接通电源后，进行校准。3个加速度计感受地球重力加速度，确定飞机初始姿态纵向加速度计测得飞机在地面上的俯仰角横向加速度计测得飞机在地面上的倾斜角3个激光陀螺检测飞机移动含有地球的自转运动,128,根据地球自转速度大小，通过计算确定飞机当时的经纬度根据陀螺监测到运动速度大小，可以确定飞机初始的航向，见图2-18校准期间，需要飞行员通过FMS的CDU或IRS显示装置输入飞机当时的经纬度，纬度与IRU测得的纬度比较，经度与上次飞行结束时存储的经度比较，差值在规定限度之内。校准需要10分钟完成。,129,惯性基准装置校准,加速度计激光陀螺当时位置,飞机姿态真航向起始经纬度,IRU计算机,130,IRU计算机根据3个加速度计和3个陀螺输入来的信号对飞机位置和姿态进行更新计算，得出导航参数其中，飞机位置、速度、高度数据输入到FMC中，作为基本导航数据,131,惯性导航,使用IRS的数据进行导航一种自主式导航系统推算导航法根据飞机运动的方向和所飞距离、速度和时间来测量，预测未来的位置，不需要导航设备。随着航行时间和距离延长，位置积累误差增大一定时间后，对IRS的位置数据进行修正,132,无线电导航,无线电导航接收机：利用地面发射台的无线电波工作的优点：定位时间短，精度高，设备简单可靠无线电定位方法测距定位系统（圆-圆位置线定位）测距测向定位系统（圆-角位置线定位）由FMC来判断和选择决定,133,DME工作原理,FMC自动选定某一个地面DME台的工作频率进行自动调谐飞行员人工选定与DME台在一起的VOR台的工作频率。此时，机上DME也自动地调到与该VOR配对的DME工作频率上。机上DME询问机发送询问脉冲，地面台接收后延时50微秒后，发送回答脉冲到机上DME检验回答脉冲的有效性，然后计算距离。,134,见图2-19,无线电波在空气中传播的速度30万公里/秒，即161770.2海里/秒。电波每传播一海里并返回所需时间12.363微秒S=（T-50微秒）/12.363微秒/海里T：发射电波到接收电波之间的时间反复询问和计算，直到自动调谐到另一个频率的地面台，开始新的询问和计算,135,高度高于1.2万英尺，选择地理位置好的两个导航台，即他们和飞机之间的夹角最佳为90度高度低于1.2万英尺，选择离飞机最近的一对导航台。选择好导航台，导航数据库存储了两台的经纬度，已知飞行高度，可确定飞机位置。问题：两圆弧相交确定的位置是两个解决：利用IRS的位置信号比较来确定真是位置。,136,如果DME无法接收到两个合格的地面导航台，那就只好选用圆-角无线电定位系统，即接收一个VOR方位信号，在接收一个DME的距离信号来确定飞机的位置。要求：VORFMC在进行各种数据计算时,也需要这些数据.按数据的种类分类,与飞机性能有关的各种参数集中存储起来,称为性能数据库.这些数据是固定不变的,不能进行更改,但不同机型其性能数据库不同.飞机导航方面的数据称为导航数据库.导航数据库需要每隔28天更换一次.这些数据都储存在计算机的磁盘存储器或半导体存储器或磁泡存储器内.,152,2.4飞行管理计算机的性能计算,上一节：FMC的导航功能：确定飞机当时所在的位置，负责飞机的飞行横向剖面的飞行管理，引导飞机按预定的航线飞行目的地。本节：FMC的性能功能：飞机的飞行纵向（垂直）剖面管理飞机飞行的高度、速度、爬升、下降、爬升和下降的速率等。由FMC的性能功能部分电路实现。,153,飞机的飞行纵向（垂直）剖面管理的意义,决定飞机飞行经济成本关系到飞行时间和消耗燃油的问题。重要参数飞机爬高速率以多长时间爬到预定的高度飞机的巡航高度飞行的速度能否分段爬高到更高的巡航高度什么时候开始下降下降速率是多少,154,性能功能的输入-输出,AFCS-CP上按压VNAV，FMC控制（计算）纵向剖面人工给定参数（要求、目标）：在AFCS-CP上或CDU上选择一个参数，FMC根据选择数据计算飞行纵向剖面没有选择参数：FMC根据在CDU上输入飞行成本指数，计算最佳纵向飞行剖面这些参数终端在CDU和EFIS显示产生制导指令送到A/PorA/T，操纵飞机沿着计算的纵向剖面飞行,155,FMC性能处理机的数据来源（如图2-35）性能数据库提供基准数据外部传感器提供的数据飞行员在CDU上输入的数据和参数限制值性能数据库-非易失存储器发动机数据：发动机型号、额定工作温度、压力、发动机引气和燃油消耗、慢车参数、额定推力参数、穿越颠簸的发动机参数飞机动力参数：襟翼在收上和放下的位置的阻力，发动机停车后飞行产生的发动机阻力飞机稳定性、起飞数据、经济下降速度、进近速度、仰角数据大气层数据：高度、大气压力以及空速和马赫数的高度层转换数据,性能功能的输入,156,外部传感器燃油系统：燃油加法器输来的飞机当时的燃油量以及燃油流量。TMC提供发动机压力比EPR或N1转速、发动机引气状态、襟翼位置ADC提供飞机高度、空速、马赫数、空气静温位置传感组件送来飞机在“空中”以及襟翼位置的数据导航功能部分：爬高顶点的风速和风向，飞行计划，目的地机场制导部分：离港机场和目的地机场的标高，目的地机场的待飞距离,航空公司确定,157,CDU上人工输入数据飞机起飞前，要求飞行员在性能起始页上输入数据飞机无燃油全重或飞机起飞全重、巡航高度和风向、风速、假设温度航空公司确定：成本指数：根据本公司的经济政策制定的成本系数=（总运营成本-燃油成本）/燃油成本总运营成本：燃油成本、飞机折旧费用、维护费用、飞行员工资和经营管理费用航空工程部门确定阻力系数、燃油流量系数,158,成本系数（0200）or（0999）公司制定成本系数=0FMC以给定航程下耗油最少为依据（主要是燃油成本）公司制定成本系数=200FMC以给定航程下飞行时间最短为依据（飞机飞得最快）减少飞行时间，也减小成本见关系图2-36航空公司根据燃油价格和经营情况，在燃油成本曲线上找到一点（斜率）作为成本系数成本系数=0，燃油消耗最少，总运营成本最低吗？成本系数=200，飞行时间最短（快），燃油消耗最多，总运营成本？成本系数=?，权衡燃油价格本公司经营情况，恰当斜率的点，以得到最低成本,航空公司确定,159,CDU维护页面阻力系数：与飞机飞行阻力有关，平均每海里飞行所消耗燃油的百分比率值。与飞机新旧程度（飞机表面光滑状态）有关：新飞机表面光滑，流线状态好，飞机阻力小，油耗少，阻力系数值取小燃油流量系数：与发动机燃油流量有关，平均每海里飞行所消耗燃油的百分比率。与发动机的新旧程度有关上述两个参数分别用于FMC的阻力计算和燃油流量计算。若没有输入数值，使用补缺值0%来计算（没有损耗）。,航空工程公司确定,160,CDU性能起始页输入巡航高度（必须输入）FMC根据此高度来计算许多飞行纵向剖面性能数据输入风和温度等参数，并非必要数据，但是输入两类数值后，FMC能提供更加精确的结果；否则，FMC也能完成计算航路温度数据：国际标准大气偏差温度值和爬高顶点周围大气温度塔台行官员提供数值输入,161,飞机纵向剖面,确定最好的飞行航路航段改变时，提供制导所需的运算数据提供各航段性能计算所需数据：爬升顶点下降顶点阶梯爬升开始,根据当时的飞行条件,确定,162,航路计算,飞机纵向剖面,性能计算,作飞行计划时飞行员输入的起飞机场的标高、目的机场的标高、巡航高度、航路点限制、在AFCS-CP上设定的目标高度等,最基本性能数据：速度推力：目标推力、推力限制,各点：高度空速地速待飞距离、时间飞机全重,163,全重起飞前：飞行员输入的起飞全重，或者无燃油全重加上燃油总量（计算机计算）飞行过程中：FMC连续计算所剩燃油总量耗用燃油量有两种方式得到数值：由燃油系统来的燃油流量积分计算得到的燃油系统加法器的数值两数值进行比较，若差值大于3000磅，显示在CDU上要求飞行员选择其一作为准确数据，供FMC计算用。另一个数据立即消失。,飞行阶段的各种性能参数性能功能的输出,164,最佳飞行高度（FMC计算）根据航路距离、飞机全重、当时温度、爬升剖面和下降剖面以及航路风向、风速来进行计算。意义：最低巡航飞行成本最少的燃油爬到巡航高度避开航路逆风在最大顺风高度层飞行在飞机下降阶段最大限度利用飞机位能显示显示在CDU上,165,最大高度飞行高度极限计算依据:根据飞机重量、发动机推力、大气温度、风速和飞行方式等数据进行正常飞行的最大高度非正常飞行的最大高度一台发动机停车,166,速度最大和最小速度、速度极限、目标速度、进近速度最大和最小速度，根据：根据飞行高度、发动机的最小推力和最大推力、飞机全重飞机工作极限等参数计算出来速度极限包络特性曲线：以四条曲线中给定的最小和最大速度确定的：Vmax/Mmax，低速抖动极限、高速抖动极限，低和高速工作的最大巡航推力来没有遇到失速和高速冲击时，飞机不允许在包络线以外1.3g的加速度飞行。,167,最佳速度：计算各飞行阶段的正常和单发停车时的最佳速度值，依据：根据飞机重量、高度、速度极限值特性和推力极限、大气温度、成本系数、风速、风向等数据计算的。输出：显示：各飞行阶段的性能预告数据区控制信号：作为制导部分目标速度的输入信号，产生A/PFCC内部情况检测有效的倾斜方式(ROLL)如航向保持、航向选择、起飞或复飞方式之一FCC内部软件监控器工作正常FCC送回”LNAV准备”信号到AFCS-CP“LNAV”按钮(白亮)和EFIS-GG,但须满足以下条件：Step-2，AFCS-CP再向FMC发出一个准备好的信号，开始进行逻辑判断，若满足，衔接,206,AFCS-CP,ROLL有效,软件监控,FCC,EFIS-SG,FMC,EADI,“LNAVENGA”,207,FMC内部情况检测1FMC判断IRS和ADC送来的数据是否有效2FMC内部软件监控器监测到FMC内部软件工作正常3飞机没有超过规定的航路4飞机正处于截获的界限内,208,FMCSFMC功能介绍制导子功能LNAV和VNAV方式逻辑,209,截获的界定,飞机飞行在截获与实施航段的航道偏离小于2.5海里，与实施航段航迹角的误差小于110；飞机当时位置与实施航段的航迹偏离大于2.5海里，但航迹角的误差小于110，且飞机处于截获航向上飞行。当已有实施的航路段后，选用方式（针对上述）若航迹偏离小于2.5海里，则飞机进入航路截获方式；若航迹偏离大于2.5海里，进入航向保持的分方式直到进入偏离小于2.5海里内再进入航路截获方式。,210,step1-step2满足后，FMC发送一个横向导航衔接信号，这些倾斜操纵指令就正式发挥作用。衔接后，出现意外如果飞机已经超越了实施航路，或者飞机并没有在截获的界限内，横向衔接不脱开，进入缺选方式：航向保持或者倾斜姿态保持。,211,航向操作方式-航向保持和航向选择,航向选择(HDGSEL)：当前一个航段飞行结束时开始，下一个飞行航段按预选航向飞行的航段。航向和下一个航段预选航向之间的航向误差就产生了倾斜操纵指令。航向保持(HDGHOLD)：操纵飞机保持在原始航向上飞机飞到先前一个航段的终点时；进入要求航路方式的截获标准不能满足时。,212,航向操作方式-航道截获,当飞机飞离原来预选的航路时，采用航道截获的导航手段来飞回到原来预定的航路。飞离选定航路的情况：人工操作，没有遵照飞机指引指令；飞完前一个航段后，需要截获下一个航段；飞越恶劣气候地区后，再截获原预选航线；飞行程序要求飞机飞越某个航路点后，再截获原预选航线。航道截获，规定一个转弯方向和转弯角度，所需的航道转弯角度在3和135之间。,213,航向操作方式-航路控制（主要）,航段都是由两个航路点之间确定的航路组成。图2-40/p82航段分为三部分：曲线进入航路、直航路和曲线退出航路。曲线航路的转弯半径确定是由FMC根据飞机飞行的地速和改变角度两个参数算出的。地速越大，改变角度越大，越是要求提前转弯。（摩托车赛）FMC产生横向制导的航路改变时的倾斜指令。,214,FMC不断更新倾斜指令FMC根据随时测得的航迹误差角（TKE）和航迹偏离（XTK）来不断地修正该倾斜指令。航迹误差TKE：飞机航迹和预选航线之间的误差角。在曲线航路段上航迹误差：飞机航迹和飞机所在位置切线之间的误差角。航迹偏离XTK：飞机偏离预定航线的距离，与航线正交的线段上量取。在曲线航路段上航迹偏离：曲线航路至飞机位置的径向线段上的距离。EHSI上显示，航迹偏离的显示是以每格误差为2海里来表示。,215,2纵向制导功能,控制飞机的纵向路径，使飞机按照预选的路径进行爬高、平飞或下降。此功能提供空速和升降速度目标值到AFCS以实现纵向剖面引导。FMC的纵向制导采用两个方式速度方式航路方式,216,1速度方式,FMC提供飞机速度目标值、推力目标值和限制值FMC计算速度目标值，由自动驾驶操纵飞机达到该值。FMC计算推力限制值此时推力在爬高、巡航EPR或N1限制值上，下降是在慢车位置。适用范围：飞机速度在经济速度值也可由人工在AFCS-CP上输入的恒定速度,217,2控制航路方式,由AFCS来的升降速度把飞机控制在规定的纵向航路上。适用范围：下降段常用的推力方式：慢车推力常用的速度：经济速度，垂直速度为目标值CDU显示“航路”（PATH），表明以特定的地理位置为参考的下降航路方式已被选用。,218,纵向导航制导衔接逻辑,人工起始按下VNAV按钮后，MCP向FCC发送一个请求信号。衔接逻辑满足两个条件：FCC内部软件监测器监测到FCC内部工作一切正常。有效的俯仰方式正在工作。FCC向MCP发送一个准备信号，此时MCP上的VNAV按钮灯亮。MCP再向TMC发送一个纵向导航准备好的信息。,219,TMC向FMC发送一个实现NNAV的离散信号，需要满足以下条件：A/T电门已放在准备位置；软件监测器监测到内部工作正常；推力方式选择板不在“起飞”方式；在AFCS方式控制板上没有衔接的自动油门方式；飞机在空中。,220,FMC内部情况检查,对于FMC来说，实现VNAV操作要实现以下条件：所有的传感器输入有效；软件监测器测到内部工作正常；CDU上的“性能起始”页已完成起始工作；飞机并没有飞越或穿过方式控制板上选定的高度。,221,VNAV衔接后，俯仰操纵指令由无计算数据状态变为有效数据状态。FCC接收有效的俯仰操纵指令后，向EADI或字符发生器发送一个衔接信号，显示VNAV已衔接信息。VNAV脱开若飞机在飞行中出现飞越或穿越MCP所选定的高度，就会引起VNAV脱开，自动驾驶仪进入高度保持的缺选方式；若飞机已飞过预选航路终端，此时不脱开VNAV，但控制方式转到高度和速度保持方式。,222,纵向飞行剖面,性能航段组成：包括爬高、巡航和下降三个性能航段。性能分段在FMC控制下，VNAV下列纵向航段之间提供平滑的转换。见书99页航段起点、终点高度转换点或高度限制处开始，是前一段的结束FMC控制或AFCS-CP人工选择或CDU人工输入（限制点）,223,制导方式执行部件FMC处于制导方式工作时，纵向飞行剖面由俯仰和推力控制器实现：升降舵控制俯仰控制器自动油门控制推力控制器,224,爬高阶段5种性能方式：经济速度、人工恒定速度、最大速率、最大角度、单台发动机停车爬高,纵向飞行剖面爬高性能航段,225,1升降舵控制俯仰控制器（爬高）,要求飞机速度增加使飞机仰角变小或甚至转为俯冲，已增大飞机的飞行速度。而不考虑飞行路线（纵向航路）。要求航线的改变或维持用升降舵来改变飞机飞行路线或维持一个确定的路线。而不考虑飞机的飞行速度如何。二者选一，不能同时发生。,226,2自动油门控制推力控制器（爬高）,要求推力油门控制发动机的推力，而不顾飞机飞行速度如何；要求飞行速度油门控制飞机的飞行速度而不管发动机的推力如何；二者选一，不能同时发生。,227,VNAV1、2配合,VNAV中，由升降舵控制飞机速度，而由油门控制发动机推力根据要求，一个主变，另一个保持；见P103,228,纵向飞行剖面巡航阶段,T/CT/DT/D确定FMC，orAFCS-MCP4种性能方式：经济速度方式远程巡航速度方式人工选择巡航速度方式单发停车巡航方式在巡航方式中，由升降舵控制飞行路线（上、下），用油门控制飞机飞行速度。,229,路线截获-路线保持-巡航航段,路线截获在不发生过越的情况下，使飞机平稳地进入下一个航线计算时要考虑到不超过极限俯仰姿态和不超过纵向加速极限值。截获俯仰操纵指令信号：路线误差信号：飞机当时的路线角和下一个航段所需路线角之间的误差。路线误差速率信号：路线误差在俯仰操纵指令操纵下的变化率，是一个缓冲信号。两个信号经处理送到FCC，当减小到一定值，便完成了截获转换工作。路线保持,230,纵向飞行剖面VNAV的下降性能段,性能方式：经济速度人工速度下降执行方式：升降舵控制路线油门控制推力一般在慢车位飞机速度已接近最大或最小工作速度时，FMC把纵向路线推力方式转为速度推力控制，直接控制速度以免飞机速度超出飞机工作极限。,231,纵向飞行剖面下降航段截获,方式：正常截获，巡航速率下降，恒定下降速率。正常截获：利用路线误差和误差速率来产生俯仰操纵和操纵速率指令，并送到FCC的俯仰通道，产生升降舵操纵指令。巡航下降分两部分完成：开始，由油门保持要求的空速，操纵升降舵获得1000英尺/分的下降速度；获得该速度后，保持油门不动，用升降舵控制保持空速。恒定下降速率：某种原因没有在下降顶点开始下降，下降推迟发生，采用此方式，恒定的下降速率为4500英尺/分，当飞机越过预选路线后，再采取“正常截获”方式截获预选路线。,232,第三章控制显示组件,CDU,233,CDU简介,是FMCS进行人机联系的一个重要部件。键盘：字母数字键、符号键、清除、删除，方式、功能、行选键等。安装在飞机驾驶舱中央操纵台的前电子设备板上。生产公司：美国的LEARSIEGLER2577B型&SPERRY,234,3.1CDU构造,一、CDU组成及外形组成：前面板，一个阴极射线管CRT、一个8位微处理机、包含有接收和发送信号与控制字符产生和显示的内部控制电路、高低压电源和壳体。尺寸：27.94*14.7*22.86厘米重量：9公斤电源：115伏，400赫兹单相交流电，耗电65瓦。,235,二、前面板上电门及信号灯按压式电门：编码，送到FMC4种类型：功能键方式键行选键字母数字键白色信息灯,三、CRT显示器5英寸见方的屏幕数据显示：以黑底白或绿字的形式出现数据区域：共14行，24个字符/行每个字符7*9点的矩阵,236,237,四、CDU内部电路（见图3-2）数字部分模拟部分接口部分1.数字部分CDU控制器显示控制器ARINC接口键盘接口信号器接口2.模拟部分偏转电路组件板A1自动亮度控制电路板A2阴极射线管组件板A6高压电源组件板PS1低压电源组件板PS2CDU-FMC接口,238,3.2CDU键盘（图3-5）,键盘作用操作者和FMCS联系的中间媒介，飞行员可以实现对飞机飞行的自动控制。完成内容飞行计划、修改航路、输入FMC数据、检索显示页面等飞行管理功能。起飞前，对IRS进行起始校准（经纬度、当时航向）；向FMC输入飞机飞行的航线；飞行中，对飞行动态进行监控；遇恶劣天气，修正飞行计划；FMCS进行VNAV时，输入飞机的性能数据值；机务人员对飞机进行维护工作，检索各维护页面。,239,13个功能键p119,爬高、巡航、下降起始/基准直接/切入N1限制航路航路段定位点离场/进场等待进程执行,240,航选择键功用,标准功能选择“S”输入“E”特殊功能删除D（和DEL键配合使用）非标准功能选择“S*”输入“E*”不具备功能功能设定依据：和页面有关,241,第四章FMCS起飞前准备工作,242,主要工作,选定飞机飞行航线；对IRS进行位置起始；输入必要的飞行性能数据，使FMCS能够实施LNAV&VNAV；选定参数确定起飞发动机EPR或N1转速限制；选定起飞及目的地机场的跑道；离场、进场程序。,243,识别检查数据库和程序,位置初始化设置IRS位置使用键盘作为人工输入,航路设置一个公司航路或航路点激活并执行该航路,设置离场数据跑道标准仪表离场（SIDS）标准终端进场航路（STARS）,激活的航路,性能初始化设置零油重或总重设置预留燃油设置巡航高度设置巡航风和爬升顶点OAT（外界环境温度）（选装）设置成本指数,N1限制设置OAT（外界环境温度设置推力设置,起飞参考设置襟翼设置V1，VR，V2,FMCS显示CDU飞行前介绍,244,245,起飞前6个准备页面图4-1,识别IDENT位置起始POSINIT航路RTE性能起始PERFINIT起飞基准TAKEOFFREF离场/进场索引DEP/ARRINDEX（穿插进行）起始/基准索引INIT/REFINDEX,246,4.1识别页-IDENT,显示内容FMCS概况，飞机型号？发动机型号？导航数据库的有效日期。进入页面途径：刚接通电源，自检，显示识别页；完成自测或导航数据库交输后，自动显示；起始/基准索引页通过1L选择。页面内容,247,FMCS显示CDUINIT/REF索引页,248,4.2位置起始页-POSINIT,为IRU进行位置起始，输入飞机当时的经纬度。ISDU初始对准惯性系统显示装置安装在驾驶舱的顶板上，按键，又耗时又不方便。页面进入途径：识别页面行选键6R得到；起始基准索引页2L或起始基准页4L；按下起始基准方式键。CDU对IRU起始可用三种方法,249,划线提示符方框提示符,在地面上无线电位置数据区是空白的,在地面上GPS和IRS数据区是空白的,如果ADIRU是断开的、在校准方式（并且没有输入当前位置）或ATT（姿态）方式，IRS数据区是空白的,在地面上无线电位置数据区是空白的,INIT/REF索引页（选择位置）,识别页（选择位置初始化）,起飞基准页（选择位置）,CDU（选择初始化基准）,飞机在地面上,一个ADIRU在校准方式,FMCS显示CDU位置页,250,CDU对IRU起始的三种方法,1用FMC计算的飞机最后的位置；1R便签行4R4R方框内5分种，提示：RE-ENTERIRSPOS2输入机场或登机门标示FMC或IRU在断电后飞机移动位置，或更换FMC输入标示在导航数据库内调出飞机当时所在机场或登记门的经纬度；3通过CDU人工输入将初始经纬度输入到便签行,251,4.3航路页-RTE,作用此页供飞行员作要求的飞行航线。用文字形式表达的航图从起飞机场航路点目的地机场，还包括起降的跑道，起飞和进场标准仪表程序；航路计划是FMCS进行横向导航和制导的基础，一项耗时较多的重要工作。航空公司都有固定的飞行航线可以选择航线代码进入方式输入方式激活,252,起飞机场（右侧）起飞跑道标准离场程序起飞跑道、过渡路径(VIA)、第一个航路点direct到达航路点（TO）（右侧）航路识标（左侧）标准终端进场程序过渡路径仪表着陆进近程序实施（ACTIVATE）功能键“执行”（EXEC）页面表头（ACTRTE）常和“起飞机场离场”页面配合,4.3航路页-RTE（P131）,253,没有航路数据,带有航路数据,位置初始页（选择航路）,起飞基准页（选择航路）,离场页（选择航路）,进场页（选择航路）,选择期望的航路点页,CDU（选择RTE键）,FMCS显示CDU航路页,进入方式较多！,激活！,254,4.4离场/进场索引(DEP/ARRINDEX),在该页上选择所要的起飞跑道和过渡航线。显示内容根据在航路页上所选定的起飞机场和目的地机场的不同而变化。程序和起飞跑道选定后，使CDU面板上的EXEC功能键点亮，按压后，将标准仪表离场程序、过渡航线、跑道转到相应的航路页和航路段页。进近程序可以在飞机降落以前的飞行中完成，不能预测降落时的标准程序和着陆跑道。,255,离场或到达页（选择LSK6L）,CDU（选择DEP/ARR功能键）,FMCS显示CDUDEP/ARR索引页,256,4.5性能起始页(PERFINIT),飞行员在CDU上确定了飞行航线并实施，完成了FMC横向导航的基础工作。接下来，进行性能起始准备工作。5处数据区域方框-必须填入数据，显示虚线-可选择填入数据。可使FMC进行性能计算得到更精确的结果。,257,INTT/REF索引页（选择性能）,激活的航路或起飞基准页（选择性能初始化）,CDU（按压INIT/REF功能键）,飞机在地面上,ADIRS已初始化,FMCS显示CDU性能和初始化页,258,性能限制页(optional）,行1L显示时间误差容限数据区。它给出在一个航路点的时间误差容限，该航路点是用于要求的到达时间（RTA）功能的。FMCS使用这个容限来计算飞机的速度。数据的输入范围是5秒到30秒。缺省值是30秒。行2L和2R到4L和4R显示爬升、巡航和下降的最小和最大速度。飞行机组可在这些数据区改变数值。行6L显示下列这些提示符之一：索引（选择INIT/REF索引页）删除（当数据修改时显示）行6R显示RTA提示符。它选择RTA进程页。,259,性能起始页输入数据,飞机总重或飞机无燃油重量；飞机燃油总重；备用油量；成本指数；预定巡航高度；航线风向、风速；转换高度。,260,性能初始化页左列(optional）,行1L显示GW/CRZCG（总重/巡航重心）提示符。它允许飞行机组输入飞机的总重。如果首先输入了零油重（LSK3L），则计算的总重将自动显示在这里。行2L显示燃油数据区。它显示来自燃油量指示系统（FQIS）的总燃油重。行3L显示ZFW（零油重）提示符。它让飞行机组输入飞机的零油重。如果首先输入了总重（LSK1L），则计算的零油重将自动显示。行4L显示预留提示符。它让飞行机组输入预留燃油重量。行5L显示成本指数提示符。该数据区的缺省值为方框提示符。数值的范围是0200。行6L显示下列提示符之一：索引（选择INIT/REF索引页）删除（当数据修改时显示）,261,行1R显示TRIP/CRZALT（航程/巡航高度）数据区。航程高度给机组一个选择巡航高度的参考。航程