第十三章 区域导航

1、中国民航大学空中交通管理学院第十三章 区域导航（RNAV：Area Navigation）区域导航概述VOR/DME，DME/DME区域导航INS/IRS区域导航GNSS区域导航FMS(综合区域导航）中国民航大学空中交通管理学院第一节 区域导航概述 区域导航概念 区域导航是一种导航方式，它使航空器在台基导航设备信号的覆盖范围内，或在机载自主导航设备的能力范围内，或在两者的配合下，沿任意希望的路径飞行。中国民航大学空中交通管理学院 The FANS Committee did develop a new concept called RNP not a specific a navigation

2、 system. Aircraft operators can thus select a variety of navigation systems to meet RNP. GNSS(GPS, GLONASS, Galileo, with its augmentation systems) Barometric Altitude DME/DME IRS/INS ILS/MLS中国民航大学空中交通管理学院区域导航与传统导航的对比分析项目传统导航区域导航航路结构电台逐台飞行航路点脱离电台台址而自行定义的任何地理位置点导航设施NDB、VOR、DMEVOR/DME 、DME/DME、INS/IRS

3、、GNSS机载设备无线电导航接收机导航传感器RNAV计算机（包括导航数据库）定位相对法：相对与电台绝对法：地理坐标（飞机在地球上的绝对位置）导航计算在地图投影平面上计算RNAV按照飞行计划转换到航线坐标，计算出向前方航路点的已飞距离或待飞距离及航迹偏离；所有计算在大圆航线上计算中国民航大学空中交通管理学院中国民航大学空中交通管理学院 区域导航精度要求 RNP (Required Navigation Performance)：对于在规定的空域内运行所需要的导航性能的描述。RNP类型根据航空器至少由95的时间内预计能达到的导航性能精度的数值来确定。中国民航大学空中交通管理学院中国民航大学空中交通

4、管理学院中国民航大学空中交通管理学院 区域导航的基本工作原理导航计算机单元l选定和编排飞行计划l修改飞行计划l计算大圆航线期望航迹l在地理坐标上定位l导航计算，输出导航参数VOR/DMEDME/DMEGNSS/INSTASALTMH飞行数据存储单元自动数据输入单元控制显示单元普通仪表电子移动式航图显示导航数据空中数据中国民航大学空中交通管理学院 导航数据库 硬数据（VOR/DME等导航台的位置、标高、频率等） 软数据（从导航设备如GPS接收机、INS等来的实时导航数据；从空中传感器来的大气数据、空速、磁航向等实时数据；飞行中修改的飞行计划数据）中国民航大学空中交通管理学院 区域导航航路 固定航

5、路 在该区域内永久的区域导航航路，只能由具备区域导航能力的飞机做RNAV运行。如L888航路，三亚飞行责任区RNP10航路，京沪平行航路中国民航大学空中交通管理学院 偶然航路 在该区域内公布的短期性RNAV航路 随机航路 非公布航路，在指定的随机RNAV区域内由飞行计划自行确定的航路 终端区（航站）航路 RNAV标准进场航线 RNAV进近程序 RNAV标准离场航线 RNAV等待程序 天津/滨海（2003年2月试飞，2004年2月19日生效） 北京/首都（2003年7月试飞，2006年使用） 拉萨/贡嘎（RNP进近2005.4.25）中国民航大学空中交通管理学院中国民航大学空中交通管理学院中国民

6、航大学空中交通管理学院第二节VOR/ DME区域导航 VOR/DME RNAV系统，是一种利用VOR测向、DME测距以及气压高度作为基本输入信号，来计算飞机到某个航路点的航向和距离的导航引导系统。 工作原理 通过连续测得飞机到VOR/DME地面信标台的方位和距离信息，而计算出飞往某个航路点的航线角和距离。中国民航大学空中交通管理学院 RNAV三角形 航路点计算WPT: ( 2 ,2) (2,2) 定位： ( 2 ,2) (2,2) 应飞距离D：正弦定理 应飞磁航迹MTKMCNm12DNm12WPTMTK中国民航大学空中交通管理学院 航线偏差三角形 XTK sin（2-1） XTK根据测得高度数

7、据转化为水平偏航距离XTKNmNm标称航迹12TKD=2-1中国民航大学空中交通管理学院MSLVOR/DMEELEVALTXTKXTK22)(ELEVALTXTKXTK中国民航大学空中交通管理学院 VOR/DME区域导航系统组成导航计算机（导航数据库）控制显示单元HSIA/P导航数据ALTVOR/DME接收机ADC导航信息飞行计划航线偏差横向操纵指令中国民航大学空中交通管理学院 VOR/DME RNAV的优点 成本低。 航线多。 有效增加空域容量（直线航线、平行航线） RNAV能够在VOR/DME的覆盖范围内，对任何航线提供导航能力。 精度高。中国民航大学空中交通管理学院第五节 FMS实施区域

8、导航 FMS组成及功能 FMS系统导航功能的实现中国民航大学空中交通管理学院中国民航大学空中交通管理学院中国民航大学空中交通管理学院中国民航大学空中交通管理学院 一、飞行管理系统FMS FMS是现代飞机上一个独立、完整的系统，是高级区域导航系统和性能管理系统的组合，能够对飞机进行综合管理，连续、自动地提供导航、制导和性能管理，控制飞机从起飞机场到目的地机场按照最优水平剖面和垂直剖面飞行飞行，大大减轻飞行员负荷，节约燃油，确保飞行安全。中国民航大学空中交通管理学院 FMS的功用 导航与制导 FMS发送操纵指令到飞行控制计算机和推力管理计算机完成导航制导功能。 FMS计算两航路点之间的大圆航线，实

9、现四维制导。 编排飞行计划，实施性能管理 根据飞行员输入的飞行计划进行最低成本的爬高、巡航、下降计算，控制飞机沿最佳垂直飞行剖面飞行。 全自动着陆 实现全自动的、b级着陆能力 快速诊断故障能力 FMS内的自检设备可以连续监控系统的健康状况，快速诊断故障。中国民航大学空中交通管理学院 FMS的组成 飞行管理计算机系统FMCS 自动飞行控制系统（AFCS） 自动油门系统A/T 传感器系统FMCSFMCCDUA/TA/PF/D AFCSMCP3FCC传感器系统中国民航大学空中交通管理学院 FMCS 协调、处理并控制其他分系统的工作 FMC 导航处理机 导航计算：水平操纵引导（航向等） 性能处理机 性

10、能计算：垂直操纵引导（速度、爬升下降率等） 输入输出处理机 有规则的在计算机和各飞机设备之间传递信息中国民航大学空中交通管理学院 CDU FMCS进行人机联系的重要部件。飞行员主要通过CDU控制各种不同的输入数据，显示不同的页面，转换各种数据，执行各种功能。中国民航大学空中交通管理学院 AFCS FCC接收来自飞机各传感器的信号，根据要求的飞行方式对信息进行处理，并产生输出指令去操纵各种操纵面。 A/T 接收FMC计算的性能选择数据，为油门机构输出操纵指令。 传感器系统（为FMS提供飞行、导航、大气数据参数） IRS（位置、航向、加速度、姿态、高度、升降速度、地速等） ADC（高度、空速、M、

11、温度等） VOR/DME接收机（方位、距离） GPS接收机（四维参数，速度，时间等） ILS接收机（航道偏离、下滑偏离） 时钟 油量 其他中国民航大学空中交通管理学院 FMS的数据库 导航数据库（导航计算，导航台的自动调谐管理等） 导航设备、机场、航路、终端区程序 性能数据库（纵向、垂直导航性能计算） 飞机空气动力模型 发动机数据模型中国民航大学空中交通管理学院 FMS导航功能的实现 FMS的导航功能将无线电导航、 ILS 、 INS/IRS 、GNSS的功能结合在一起，由FMS提供综合导航功能。 飞机起飞前通过CDU引入飞机位置的经纬度、飞行计划数据，整个系统就开始工作；飞行过程中FMS采集来自导航系统的导航信号，由导航计算机计算导航参数，为飞行员提供飞机的精确位置、飞行速度、飞行高度、应飞航向、应飞航迹等，并控制AFCS，操纵飞机舵面改变飞行姿态，确保飞机准确准时安全的到达目的地。中国民航大学空中交通管理学院 导航计算方法 位置计算 根据IRS、无线电导航信号、GNSS信号，计算飞机在任何瞬时的精确位置（，） 计算飞机该瞬时的航向偏差MH及应飞航向MH应，把航向偏差转化通过AFCS的FCC为舵面操纵指令，改变飞机的横向飞行姿态，实现制导功能闭环Nm标称航迹Nm（，）MH应MHMHXTK中国民航大学空中交通管理学院 飞行速度计算 根据IRS的南北、东西速度分量或ADC的