自动飞行控制系统：第七章 飞行管理计算机系统

1、CAUC-AMAEC Flight Management and Auto-Flight1第六章 飞行管理与自动飞行控制系统23第七章 飞行管理计算机系统第一章 飞行管理系统概述第二节 飞行管理计算机系统（FMC）第三节 控制显示组件 （CDU）第四节 飞行管理计算机系统(FMCS)维护自检一、飞行管理系统(FMS)引言12附加了操纵助力器以扩大驾驶员的有限体力；3安装了自动驾驶仪以减轻驾驶员在途中的操作负担。增加了许多各种各样的仪表显示，以扩大驾驶员的视野；人工的飞行管理“飞行管理”这一名词实际上并不是一个新的概念，只不过在过去的飞机上，都由驾驶员来承担而已。在过去的几十年来，为了适应飞机的

2、尺寸、速度、高度和复杂性的日益增加，以便驾驶员能对飞机实行更好的管理，在飞机上 ：第一节 飞行管理系统概述一、飞行管理系统(FMS)引言 六十年代中期，美国波音公司开始了超音速运输机（SST）的研究计划。研究表明：机上座舱将越来越复杂，驾驶员的操作负担将越来越重，而且在有限的空域环境下，机场也越来越拥挤。 为了减轻驾驶员的操作负担，提高飞机的飞行安全性，提高飞机和机场在未来民用航空环境下的使用率，美国波音公司的DM彼特里, 在1967年提出了“自动飞行管理”的设想。飞行管理智能化？第一节 飞行管理系统概述一、飞行管理系统(FMS)引言添加标题大幅增长6070800自1973年开始的, 中东石油

3、危机和世界性能源短缺造成石油价格的暴涨,在民用航空运输中, 燃油消耗已成为方向成本中的主要成分。由燃油影响航空公司直接操作成本的百分比从2025, 增加到：引起机组人员的成本和其它非燃料的公司操作成本：航空公司为燃油支付的平均价格，到83年上升约：第一节 飞行管理系统概述一、飞行管理系统(FMS)引言面对石油危机的冲击：航空公司采取措施 采用燃油守恒计划，较低的飞行速度剖面； 编制更为详细的飞行计划； 降低飞行重量； 节省燃油的消耗，降低飞行成本, 在竞争中求生存。第一节 飞行管理系统概述一、飞行管理系统(FMS)引言由于航空公司的不景气，飞机销售量也大幅度下降： 飞机制造厂更换低耗油率的发动

4、机和研制超高涵道比的发动机 ；设计具有先进的飞机 ；采用区域导航和飞行管理系统，加强对飞行与燃油的管理 ；充分挖掘飞机的潜力，降低飞行成本，打开飞机销路 。第一节 飞行管理系统概述二、飞行管理系统(FMS)演变过程高级区域导航系统飞直接的航线性能数据计算机4D飞行管理系统适应ATC的快速发展60年代末70年代初70年代末80年代初70年代中期性能管理系统飞行管理系统第一节 飞行管理系统概述飞行管理系统能对飞机进行综合管理，可实现飞机的自动飞行与最佳性能管理，大大减轻了驾驶员的操作负担，并且获得很好的经济效益。高级区域导航系统和性能管理系统的组合。具有大容量的性能数据库，能根据待飞航线、巡航高度

5、、飞机总重、成本指数和阻力系数等提供节约燃油、降低直接运行成本的垂直制导能力。飞行管理系统具有大容量的导航数据库，在飞机正常飞行区域内，计算机能提供从起飞到降落的闭环水平制导的功能；第一节 飞行管理系统概述11二、飞行管理系统的演变过程六十年代末和七十年代初-日趋成熟的高级区域导航系统七十年代中期性能设计计算机系统（PDCS）性能管理系统（PMS）七十年代中期飞行管理系统（FMS） 飞行管理系统是高级区域导航系统和性能管理系统的组合。它具有大容量的导航数据库，在飞机正常飞行区域内，计算机能提供从起飞到降落的闭环水平制导的功能；同样它具有大容量的性能数据库，能根据待飞航线、巡航高度、飞机总重、成

6、本指数和阻力系数等提供节约燃油、降低直接运行成本的垂直制导能力。 飞行管理系统能对飞机进行综合管理，可实现飞机的自动飞行与最佳性能管理，大大减轻了驾驶员的操作负担，并且获得很好的经济效益。第一节 飞行管理系统概述第一节 概述三、FMS功能 把驾驶舱系统的综合化和自动化提高到一个新水平飞行管理系统的功能自动飞行控制咨询 报警显示人工 操作性能管理/制导/导航将制导、控制与导航综合为一体，把区域导航和性能管理综合在一起使之更为有效地操纵飞行，节省燃料和减轻机组人员的负担。 13第一节 概述FMCS在个飞行阶段的性能功能 14提供最佳的起飞目标推力 FMS提供最佳爬高剖面（在规定的爬高速度和规定的发

7、动机推力下，以最佳爬高角度到达规定的高度）；向飞行员提供分段（阶梯）爬高和爬高顶点的建议。 根据航线长短、航路情况等选定最佳巡航高度和巡航速度。 确定飞机开始下降的顶点 在下降结束点，在既定高度、确定航距上，以优化速度引导飞机到跑道入口和着陆点。 具备飞机全自动着陆第B级着陆能力。 第一节 概述FMCS在个飞行阶段的性能功能 15性能管理 制导 导航数字式飞行控制系统实现飞行指引仪和自动驾驶仪功能. FMCF/D和或A/P导航LNAV（水平制导）方式这样，在LNAV和VNAV的两种方式衔接情况下，飞行管理计算机的制导功能通过自动驾驶仪控制副翼和升降舵偏转，通过自动油门控制油门位置。性能VNAV

8、（垂直导航）方式FMCDFCSA/T16性能管理 制导 导航1性能管理性能管理是对飞机飞行的垂直剖面而言的。它根据飞机的飞行计划或空中交通管制限定的范围，以及飞机自身的性能限制范围，对飞机的垂直轴（高度）和速度 推力轴的全部飞行阶段予以管理。根据空中交通管制和飞行计划的限定，计算按成本指标最小的各飞行阶段的最佳高度、最佳飞行速度或推力大小，提供相应的空速 推力指令和推力限制，以及为生成垂直飞行轨迹提供依据，并可作相应的预测，为性能咨询提供数据。根据原型机和自动性能系统的实际飞行试验，使用FMS以后，可以达到节省原耗燃油25的预期目标，燃油节约的多少还要由航程距离等其它因素决定。17性能管理 制

9、导 导航2.导航导航在飞行管理系统中用以实现对导航设备的导航管理（选择的导航定位方式和导航设备;在飞行途中对导航设备实行自动调谐）;根据导航设备测得的原始数据，计算与估计:飞机当前的位置飞行速度和方向风速值。18性能管理 制导 导航3.制导制导又分为水平制导与垂直制导二部分。飞行管理系统能为各飞行阶段，按飞行计划和性能管理给出的垂直剖面，计算和生成相应的水平和垂直飞行轨迹。由导航测得并经计算的飞机当前位置和速度值，与生成的基准轨迹比较产生误差信号，根据此误差信号和相应的制导率，计算侧向与垂直制导指令，并送到数字式飞行控制系统（自动驾驶仪）和自动油门系统（自动油门杆），从而操纵飞机按飞行管理系统

10、排定的飞行计划和垂直剖面，从起飞机场飞抵目的地。 19咨询 报警显示飞行员可通过选择CDU的适当显示格式和在某些情况经CDU输入一些数据，使飞行员可以获得许多有用的性能咨询，例如：与飞行剖面有关的信息；与飞机性能有关的信息。系统、发动机等故障或异常遇到恶劣气候ATC发出的警告和地面接近。飞行管理系统具有向飞行员自动报警的能力以确保飞行的安全。20人工操作人工操作是指飞行员对飞行管理系统的操作，实现人机对话。飞行员通过对CDU和各方式控制板的操作：选择或修订飞行计划输入制订飞行计划所需的数据选择各飞行阶段的飞行方式根据飞行员需要，显示飞行途中飞机有关的信息。FMS内装自检设备（BITE），可快速

11、诊断故障并向维护人员显示，依此更换失效部件。这样的设计使飞行管理系统具有99.9可靠度的派遣能力。每一飞行小时只需一个维护人工小时。21三、FMS组成及各部分的功用 飞行管理系统（FMS）由五个子系统组成，他们是：飞行管理计算机系统（FMCS）惯性基准系统（IRS）；电子飞行仪表系统（EFIS）；数字式飞行控制系统（DFCS）；自动油门（A/T）。22三、FMS组成及各部分的功用 FMCS-包括FMC和CDU，各机型FMC和CDU数。IRS-是FMC基本传感器，向FMC提供2/3台IRU输出的导航数据，FMC进行加权平均，主要参数有PPOS、GS、TRK、WIND等。EFIS-是FMC的显示器

12、没FMC计算导航和性能目标值及其它一些在EFIS上显示的供飞行员使用的信息；AFCS/A/T：是FMC的执行机构。FMC的导航和性能功能与数字式飞行控制系统及自动油门相耦合提供飞机的全自动控制。 这称为飞行管理计算机的制导功能。23四、飞行管理计算机系统的传感器 FMS为完成上述各功能，需要有各种参数传感器，通过许多综合运算，得出结论，输出指令到执行机构。FMS中有IRS作为整个系统的传感器，IRS向FMS、FCC、AT计算机输送飞机位置、飞机姿态、速度等数据，FMC 利用这些数据确定水平和垂直的飞机位置。对FMS的各分系统来说，FMC、IRS、FCC、AT计算机等本身又有许多传感器。此处仅叙

13、述与FMCS有关的传感设备。惯性基准系统（IRS）大气数据计算机（DADC）全向信标接收机（VOR）测距机 （DME）仪表着陆系统（ILS）燃油总和器和 航空时钟24四、飞行管理计算机系统的传感器 燃油油量 总和器把各燃油油箱油量表的油量相加起来，得到飞机总燃油量，通过数模转换器（DAA）转变为数字式信号输向向FMC。FMS需要用飞机总的燃油量信号预报到达各航路点和目的地机场的剩余燃油量。FMC经过计算，减去燃油储备值后，若现有燃油不够飞到目的地机场时，FMS会向飞行员发出警告信号。时钟机长时钟为FMC提供格林威治时间（GMT）输出。FMC用这个时间来预报到达各航路点和目的地机场的时间。其它传

14、感器飞机发动机防冰、机翼防冰和发动机引气系统内的一些传感元件也向FMC输送这些系统工作情况的离散信号。发动机被引气以后，其推力要下降。FMC使用这些系统工作情况的离散信号对发动机目标推力、发动机推力限制或N1转速的限制等数据进行修正计算。25五、飞行管理计算机系统的执行部件 一执行机构1数字式分析控制系统（DFCS）FMC向DFCS飞行控制计算机（FCC）输出各种操纵指令，有目标空速/马赫数、目标高度、目标垂直速度和横滚指令等，若DFCS在VNAV方式，目标空速游标显示的是从FMC来的目标空速。FCC根据这些输入数据进行综合运算，产生飞机爬高、下降、倾斜转弯等操纵指令，驾驶飞机按要求的航向和高

15、度层飞行。2自动油门系统（AT）FMC向AT计算机输送飞机爬高、巡航和复飞的发动机推力或N1转速限制值、飞机全重、FMC要求高度和假设温度等信号。AT计算机根据这些产生油门位置指令，把油门杆置于正确位置以产生要求的飞机推力。3惯性基准装置（IRU）26五、飞行管理计算机系统的执行部件 二显示装置1控制显示组件（CDU）2电子飞行仪表系统（EFIS）提供导航，制导和导航背景数据给EF1S字符发生器，用于在EAD1和EHS1上显示。对于EADI来说，它主要是IRS的显示器，只显示来自FMC的地速和飞机在各飞行阶段的飞行方式；EHSI显示许多来自FMC的信息。它显示FMC信号的方式有两种。一种是“计

16、划（PLAN）”方式；另一种是“航图（MAP）”方式。两种方式都可以显示飞行航线、航路点、导航台等飞行信息，通过控制板上的“距离”选择电门来决定显示的范围。在这两种方式下，FMC能对无线电导航VORDME实现自动调谐。当“航图”方式时，FMC还可向EHSI传输附加数据，根据飞行员的要求，在导航图上显示附加导航点、预计到达时间等额外信息。27五、飞行管理计算机系统的执行部件 二显示装置3马赫 空速表（MASI）马赫空速表是DADC的显示仪表，它在上面显示飞机的空速，用指针指示飞机的每小时的海里数，同时也在表盘上用数字显示。4发动机N1转速表FMC通过数模转换器（DAA）在N1转速表上显示计算的N

17、1目标转速。5自动飞行状态警告牌（ASA）ASA给每个飞行员提供自动油门、自动驾驶和飞行管理系统状态变化指示，自动飞行状态通告牌安装在每个飞行员容易看到的地方，机长的ASA位于P1板的右上角，副驾驶的ASA位于P3板的左上角。6失速警告计算机（SWC）FMC给失速警告计算机（SWC）提供飞机的总重数据。28五、飞行管理计算机系统的执行部件EICAS不但替代了许多指针式仪表，且还可以显示大量的信息。FMCS在EICAS上显示两个数值和各种文字信息。当垂直导航（VNAV）已衔接，FMC计算的发动机目标N1值以红色数字在EICAS的显示屏幕上显示。飞行员在FMCS的CDU起飞基准页面上输入了外界假设

18、温度后，该温度数值也在EICAS的显示屏幕上显示。FMC一旦出现故障也会在EICAS的屏幕上出现文字警告信息。二显示装置 7发动机显示与机组警告系统（EICAS）29五、飞行管理计算机系统的执行部件 二显示装置7发动机显示与机组警告系统（EICAS）在有的飞机上没有装有EICAS，而装有发动机主显示器（PED），PED显示与FMC有关的有两个功能：（1）N1指示人工设定旋钮用来选择N1限制数据源，当旋钮拉出来时，Nl限制游标（N1 LIMIT CURSOR）和人工限制N1数字显示都可以通过转动旋钮来设定，若游标按进去，则由FMC来驱动游标，N1限制数字不显示。人工N1限制显示窗口显示人工设置N1限制数字读数，使用FMC N限制值时，显示空白。N1限制指针指示由FMC或人工设定旋钮所提供的限制N1值。 若PED内部故障，则N1显示空白，若FMC输入数据有误，则N1限制游标冻结不动。（2）推力方式通告牌（TMA）PED上的推力方式警告牌（TMA）提供当时发动机所执行推力限制或发动机Nl限制方式，如起飞、复飞、爬高、降低推力或降低N1限制等。TMA显示实施的FMC推力限制，若FMC或PED故障，TMA空白。若FMC送出无计算数据则显示短划线。 30六、飞行管理计算机系统的控制组件 1.控制显示组件（CDU）备用导