飛行管理計算機,又稱FMC。是當今現(xiàn)代客機的重要組成部分。一般一架飛機會配有3臺飛行管理計算機。
飛行管理計算機系統(tǒng)綜合了以前一些飛機電子設(shè)備的功能并加以發(fā)展擴大,使設(shè)備的自動化程度更高.飛行員通過FMCS操縱飛機顯得非常簡單,方便. 這樣,可以讓飛行員騰出更多的時間更安全地管理飛機的飛行.
如何使用
飛行員只要向飛行管理計算機輸入飛機的起飛機場,目的地機場并規(guī)定飛行航路,亦即要在起飛和目的地機場之間起碼規(guī)定一個航路點,F(xiàn)MCS就能根據(jù)IRS和無線電導(dǎo)航設(shè)備的信號準確地計算出飛機在飛行中的圖時位置,根據(jù)計算發(fā)出指令到AFCS的自動駕駛儀或飛行指引系統(tǒng),引導(dǎo)飛機從起飛機場到目的地機場。
同樣,飛行員只要通過FMCS的控制顯示組件(CDU)輸入飛機的起飛全重以及性能要求,F(xiàn)MCS就能計算從起飛機場到目的地機場飛行的最經(jīng)濟速度和巡航高度,也能連續(xù)計算推力限期值。送出指令到自動駕駛和自動油門系統(tǒng)。
FMCS是用當時飛機所在的位置,飛機性能參數(shù),目的地機場的經(jīng)緯度和可用跑道,各航路點,無線電導(dǎo)航臺以及等待航線,進近程序等信號或數(shù)據(jù)進行綜合分析運算,以確定飛機的航向,速度以及爬高,下降角度和升降速度,階梯爬高和下降等指令,來計劃飛機飛行的水平相垂直剖面。
區(qū)域?qū)Ш绞褂么髨A弧航路使之在遠距離航行中獲得比慣常航路更短的直接航路。
由于飛行員起飛前在FMCS的CDU上選擇了最適應(yīng)飛行要求的性能數(shù)據(jù),F(xiàn)MC根據(jù)要求的性能數(shù)據(jù)和其他參數(shù)進行運算,就可獲得最佳經(jīng)濟效果和航路計劃。當然,在一些情況下。如在預(yù)定航路上有惡劣氣象條件,飛行員也可通過CDU來修改原定航路。
未安裝FMCS飛行時
使用未安裝FMCS的飛機飛行時,飛行員必須參考地圖,飛機性能手冊,航圖,各種圖表和計算器,以此獲得導(dǎo)航和性能的信息數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在這些數(shù)據(jù)都存儲在FMC內(nèi).FMC內(nèi)存儲的與杰普遜航圖一樣的數(shù)據(jù),稱為導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫。飛行員使用CDU與FMC通信,可以很容易地調(diào)用計算機內(nèi)所儲存的各種信息數(shù)據(jù),用于飛行的各種性能數(shù)據(jù)在CDU上顯示出來,還能在水平狀態(tài)指示器(HSI)上顯示。
裝上FMCS后
飛機上裝了FMCS后,實現(xiàn)了全自動導(dǎo)航,不但大大減輕了飛行員的工作負擔,提高了飛機操作的自動化程度,更主要的是FMC能提供從起飛到進近著陸的最優(yōu)側(cè)向飛行軌跡和垂直飛行剖面。
系統(tǒng)組成
Flight 管理學(xué) System
以飛行管理計算機( Flight Management Computer System )為核心的高級區(qū)域?qū)Ш健⒅茖?dǎo)系統(tǒng)和性能管理系統(tǒng)。
由飛行管理計算機系統(tǒng)、慣性基準系統(tǒng)、自動飛行控制系統(tǒng)和自動油門系統(tǒng)等獨立系統(tǒng)組成。
優(yōu)點:1)節(jié)省燃油2% — 5%;2)具備安全自動著陸第Ⅱ級和Ⅲb級著陸能力。
注:
Ⅱ級自動著陸 — 在跑道能見距離大于400m時,能將飛機引導(dǎo)至決斷高度70m;
Ⅲb級自動著陸 — 在跑道能見距離大于50m,無決斷高度限制,不依靠外界目視參考,飛機能自動著陸滑行到跑道上。
FMS概述 - FMS分類
FMS分類
三維(空間)和四維(空間加時間)
三維FMS — 把區(qū)域?qū)Ш胶托阅芄芾斫Y(jié)合起來,實現(xiàn)最優(yōu)軌跡自動飛行和性能管理。
典型實例:
※ 組成:顯示控制組件(CDU)和導(dǎo)航計算機
※ 連接:ARINC429總線
※ 計算:飛機即時位置由慣導(dǎo)系統(tǒng)、羅蘭-C系統(tǒng)、VOR系統(tǒng)、GPS
系統(tǒng)為參考連續(xù)算出,并給出航向、目標軌跡、飛行距離
、航程、估計飛行時間、估計到達時間、風速風向、地速
※ 導(dǎo)航點數(shù)據(jù)庫:1)全球范圍1200m以上的跑道、儀表飛行著陸
機場信息和VOR信息;
2)40000多個航路點和200多條固定航線信息;
3)飛行員可通過CDU設(shè)置最多容納98個航路點
的不同航線,改變原訂飛行計劃
FMS概述 - FMS分類
FMS概述 - FMS分類
四維FMS — 在原三維基礎(chǔ)上加上時間因素,控制飛機按空中交通管理系統(tǒng)給定的時間,準確到達機場。
原因 — 空中交通繁忙、不能準時著陸、維持在空中飛行或入場時排隊的飛機增加耗油量。
優(yōu)點 — 縮短航線高峰期、提高安全性、減少油耗。
功能:
※ 綜合導(dǎo)航、制導(dǎo)、控制、動力、氣動力及其它信息,實現(xiàn)飛機在
橫向和垂直剖面方向飛機性能的自動優(yōu)化飛行;
※ 100萬字容量導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫,每條航線最多可有120個航路點;
※ 飛行管理計算機包括推力管理、提高遠程導(dǎo)航和減輕駕駛員飛行
負荷能力及綜合無線電管理、性能自調(diào)、微波著陸、GPS導(dǎo)航等;
※ 在航路工作中自動調(diào)諧VOR,在終點區(qū)自動調(diào)諧儀表著陸和微波
著陸系統(tǒng);
※ 在保持全時間自動飛行時,空速和高度允許駕駛員參與操作;
※ 離場和到場時顯示高度限制,可顯示地圖,范圍達640 n mile。
FMS概述 - 橫向和垂直導(dǎo)航
橫向和垂直導(dǎo)航
飛機的飛行狀態(tài) — 水平的橫向狀態(tài)和垂直的上下運動狀態(tài)
FMS的橫向?qū)Ш剑↙NAV)和垂直導(dǎo)航(VNAV)結(jié)合自動油門系統(tǒng)對飛機的飛行狀態(tài)加以管理。
LNAV — 使飛機飛行始終沿預(yù)定航線到達目的地機場。
在飛機起飛離地50英尺(15.24m)時,LNAV自動接通,飛行管理計算機不斷調(diào)諧所在地區(qū)全部信標臺和測距臺確定自己的位置,并根據(jù)當前位置實行橫向?qū)Ш健T跓o信標臺和測距臺的地域,飛行管理計算機根據(jù)三部慣性基準系統(tǒng)指示位置,進行計算,完成橫向?qū)Ш剑敝两孬@盲降航道。
VNAV — 使飛機沿預(yù)定的垂直軌跡剖面飛行,對飛機各階段垂直運動剖面進行控制和導(dǎo)航。
起飛前根據(jù)機場消噪聲程序規(guī)定,事先選定減少推力的高度和增速收襟翼高度。輸入質(zhì)量后自動算出最大起飛質(zhì)量、決斷速度V1、抬頭速度Vr、安全離地速度V2、最佳巡航高度。輸入飛機重心位置后,可算出水平安定平面的配平量。飛機高度為400英尺(120.92m)時, VNAV自動接通,在后續(xù)爬升、巡航、下降過程中,F(xiàn)MS將給出指示,引導(dǎo)完成飛行。
FMS組成
FMCS
飛行管理計算機系統(tǒng)
※ FMS的核心
※ 飛行管理計算機(FMC, Flight 管理學(xué)
Computer)
※ 控制顯示組件(CDU, Control Display Unit)
慣性基準分系統(tǒng)
※ IRS — FMS的一個特殊的,聯(lián)接機上其它系統(tǒng)的,輸出多種飛行
參數(shù)的傳感器
※ 要求:1)有導(dǎo)航的功能和精度;
2)滿足飛行控制需要;
3)滿足武器投放要求的速度精度(軍機)。
※ 組成:1)兩到三臺慣性基準組件(Inertial Reference Unit, IRU);
2)方式選擇組件(Mode Select Unit);
3)慣性系統(tǒng)顯示組件(Inertial System Display Unit)。
※ 慣性基準系統(tǒng)工作方式 — 導(dǎo)航、姿態(tài)、校準、關(guān)閉
A/ T
自動油門分系統(tǒng)(Auto Throttle)
式控制板上的工作方式和性能選擇數(shù)
據(jù),經(jīng)運算處理輸出指令,操縱油門
機構(gòu)。
※ 油門機構(gòu)組成:1) 伺服電磁閥
2) 油門桿
FMS功能
導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫和性能數(shù)據(jù)庫
地圖、飛機性能手冊、航圖、各種圖表和計算器
通過CDU可檢索出各種信息
飛機全過程的導(dǎo)航、制導(dǎo)、飛行計劃和各種性能數(shù)據(jù)在CDU上顯示
自動飛行
輸入起飛機場、目的機場、待飛航線(至少指定起飛機場和目的機場之間的一個航路點),即可根據(jù)慣性基準系統(tǒng)和無線電導(dǎo)航設(shè)備信號,計算出飛機的即時位置,發(fā)出指令到飛行控制系統(tǒng),引導(dǎo)飛機到達目的地
優(yōu)化
根據(jù)飛機所在位置、性能參數(shù)、目的機場經(jīng)緯度、可用跑道、各航路點位置、無線電導(dǎo)航臺、等待航線、進近程序等進行綜合分析,確定飛機速度、航向、爬高/下降角、升降速度、階梯爬高、下降等指令,提供飛機起飛到進近著陸的橫向和垂直最優(yōu)飛行剖面,引導(dǎo)飛機按優(yōu)化軌跡飛行
FMS功能
輸入飛行計劃和性能數(shù)據(jù)
實施LNAV和VNAV
計算最省油的速度和推力指令并遵守速度、高度限制
計算爬高頂點
以最經(jīng)濟速度巡航
在電子飛行儀表上顯示飛行信息
計算分段爬高
沿計劃航路連續(xù)制導(dǎo)
評價和預(yù)報燃油消耗
計算下降起點,由巡航自動轉(zhuǎn)為下降
自動遵守速度和高度限制
計算下降端點
轉(zhuǎn)換到自動著陸系統(tǒng)
參考資料 >