FMCS飞行管理计算机系统

1、1第一章第一章 飞行管理系统（飞行管理系统（ FMSFMS）概述）概述2FMCS FMS AS WHAT TO LEARN?是现代飞机上的飞行管理设备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、独立的系统在飞机上是一个完整、独立的系统; ;执行执行自动自动飞行管理的功能。飞行管理的功能。3n未安装未安装FMCSFMCS飞行时飞行时飞行员必须参考地图飞行员必须参考地图, ,飞机性能手册飞机性能手册, ,航图航图, ,各各种图表和计算器种图表和计算器, ,以此获得导航和性能的信息以此获得导航和性能的信息数据数据. .领航员领航员

2、 4n装上装上FMCSFMCS后后现在这些数据都存储在现在这些数据都存储在FMCFMC内内.FMC.FMC内存储的与杰普逊航内存储的与杰普逊航图一样的数据图一样的数据, ,称为导航数据库称为导航数据库. .飞行员使用飞行员使用CDUCDU与与FMCFMC通通信信, ,可以很容易地调用计算机内所储存的各种信息数据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用于飞行的各种性能数据在CDUCDU上显示出来上显示出来, ,还能在水平还能在水平状态指示器状态指示器(HSI)(HSI)上显示上显示. . 实现了全自动导航实现了全自动导航, ,不但大大减轻了飞行员的工作负担不但

3、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提高了飞机操作的自动化程度, ,更主要的是更主要的是FMCFMC能提供从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（飞行管理系统（FMSFMS）是大型飞机数字化电子系统的核心，）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全程保证该飞行计划的实施

4、，实现飞行任务的自动控制。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（行控制系统（AFCSAFCS），它集导航、制导、控制、显示、），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，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飞机的飞行安全和飞行品质，而且可以大大提高驾

5、驶舱的综合化、自动化程度，减轻驾驶员的工作负担，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。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。且能够实现多种功能。6n飞行航路飞行航路起飞机场起飞机场, ,目的地机场目的地机场n起飞全重以及性能要求起飞全重以及性能要求 最经济速度最经济速度

6、巡航高度巡航高度计算推力限期值计算推力限期值 n定位定位n飞行时间飞行时间n精度精度最佳最佳飞行飞行uTimeumoney7n FMSFMS发展史发展史- - 飞行管理的概念最早可以追溯到飞行管理的概念最早可以追溯到2020世纪世纪2020年代。自年代。自从从19291929年杜立特上尉历史性的盲目飞行后，人们感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行的重要性。但飞行管理系统直到2020世纪世纪6060年代才年代才真正开始发展起来，并大致经历以下真正开始发展起来，并大致经历以下

7、5 5个发展阶段：个发展阶段：区域导航系统、性能管理系统区域导航系统、性能管理系统PMSPMS、飞行管理系统、飞行管理系统FMSFMS、四维导航和新一代飞行管理系统。、四维导航和新一代飞行管理系统。1.1 FMS引言引言8一、发展历程一、发展历程早期早期（6060年代）年代），装有一台数字计算机和一个专用控制显，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示组件的高级区域系统：横向和垂直导航。系统：横向和垂直导航。（7070年代中期）年代中期）为了对付石油短缺和价格的飞涨，引进为了对付石油短缺和价格的飞涨，引进数据计算机：数据计算机： （增加）（增加）开环最优功率、巡航高度和当时飞行条件

8、下的空速指引。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该系统仅计算一些原来可在飞行手册飞行手册上查得到的性能数据，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。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（飞机性能管理系统（PMSPMS）：耦合自动驾驶仪（巡航）、自动油门）：耦合自动驾驶仪（巡航）、自动油门（纵向剖面）（纵向剖面） （8080年代）年代）根据存储的数据计算爬高、巡航和下降剖面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飞行员负责导航工作，以及起飞爬高

9、和下降操纵高级区域高级区域系统系统+ +飞机飞机管理系统管理系统（现在）（现在） ：导航数据库（提供从起飞到降落的闭环横向制导功能），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）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。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

10、飞机上10二、作用二、作用系统各组件、传感器和显示部分由系统各组件、传感器和显示部分由ARINC-429ARINC-429数字数据联系起来。数字数据联系起来。FMC & FMSFMC & FMS的组的组件一起执行如下操作：件一起执行如下操作：飞行计划：制定、执行飞行计划（横向、纵向）飞行计划：制定、执行飞行计划（横向、纵向）性能管理：计算爬高、巡航和下降最低成本飞行剖面（依据待飞航线、巡航高度、性能管理：计算爬高、巡航和下降最低成本飞行剖面（依据待飞航线、巡航高度、飞机总重、成本指数、阻力因素等）飞机总重、成本指数、阻力因素等）自动飞行，或飞行指引自动飞行，或飞行指引显示信息增

11、多：新型电子飞行仪表取代机械式仪表显示信息增多：新型电子飞行仪表取代机械式仪表导航、制导：导航、制导：导航：大圆航线导航：大圆航线制导：制导：FCC (Flight Control Computer) FCC (Flight Control Computer) ，TMC (Thrust Management TMC (Thrust Management Computer)Computer)数据管理：数据管理：DME,VOR,IRSDME,VOR,IRS输入数据决定飞机位置输入数据决定飞机位置自检（自检（BITEBITE）：快速诊断故障并向维护人员显示）：快速诊断故障并向维护人员显示11根据飞行

12、员输入的待飞航线、巡航高度、飞机总重、成本指数、根据飞行员输入的待飞航线、巡航高度、飞机总重、成本指数、阻力因素等数据计算最低成本飞行剖面。阻力因素等数据计算最低成本飞行剖面。AFCSAFCS和和A/TA/T控制飞机沿着最佳剖面飞行控制飞机沿着最佳剖面飞行飞行员参考飞行指引仪进行人工驾驶飞行员参考飞行指引仪进行人工驾驶显示功能显示功能制导制导自检功能自检功能性能管理性能管理导航功能导航功能新型电子飞行仪表与新型电子飞行仪表与FMSFMS结合起来：结合起来：显示范围更广的信息，且有更大的灵活性以适应客户的需要显示范围更广的信息，且有更大的灵活性以适应客户的需要及将来进一步的发展。及将来进一步的发

13、展。飞行管理计算机（飞行管理计算机（FMCFMC）发送操纵指令到飞行控制计算机（）发送操纵指令到飞行控制计算机（FCCFCC）和推理管理计算机（和推理管理计算机（TMCTMC）来完成制导功能。）来完成制导功能。飞机的准确位置：由测距机（飞机的准确位置：由测距机（DMEDME）、全向信标（）、全向信标（VORVOR）和惯性）和惯性基准系统（基准系统（IRSIRS）的输入数据综合决定的。）的输入数据综合决定的。FMSFMS有内装自检设备有内装自检设备-BITE-BITE，快速诊断故障并向维护人员显示，快速诊断故障并向维护人员显示，更换失效部件。更换失效部件。保证保证FMSFMS具有具有99.9%9

14、9.9%可靠度的签派能力。可靠度的签派能力。每一飞行小时需一个维护人工小时。每一飞行小时需一个维护人工小时。12效果：效果：实现了全自动导航实现了全自动导航 降低耗油降低耗油全自动着陆：不受气候限制全自动着陆：不受气候限制减轻飞行员工作负担减轻飞行员工作负担减轻维护员工作负担减轻维护员工作负担13国外民用飞机飞行管理系统发展现状国外民用飞机飞行管理系统发展现状n目前，美国是世界上飞行管理系统的产品的主要供应目前，美国是世界上飞行管理系统的产品的主要供应方，核心技术主要掌握在美国霍尼韦尔公司等少数公方，核心技术主要掌握在美国霍尼韦尔公司等少数公司手中。司手中。 为保障欧洲电子核心产品逐渐进入民用

15、飞机的装备领为保障欧洲电子核心产品逐渐进入民用飞机的装备领域，从上世纪域，从上世纪8080年代起，在航空电子系统承包时，欧年代起，在航空电子系统承包时，欧洲空中客车公司就十分强调以欧洲公司为主，扶植研洲空中客车公司就十分强调以欧洲公司为主，扶植研发欧洲自己的飞行管理系统，以凭借飞机平台的发展发欧洲自己的飞行管理系统，以凭借飞机平台的发展机会，为欧洲航空电子厂家创造掌握核心知识产权的机会，为欧洲航空电子厂家创造掌握核心知识产权的机会和条件。机会和条件。14n同时对于飞机的市场销售采取了灵活的应用方式，同时对于飞机的市场销售采取了灵活的应用方式，即由飞机买主决定装备欧洲还是美国的飞行管理系即由飞机

16、买主决定装备欧洲还是美国的飞行管理系统产品。这样既削弱了美国供应商一家独大的局面，统产品。这样既削弱了美国供应商一家独大的局面，降低机载设备的装备成本，增强了市场竞争力，又降低机载设备的装备成本，增强了市场竞争力，又在后继型号发展中不断深入消化、逐步吸纳霍尼韦在后继型号发展中不断深入消化、逐步吸纳霍尼韦尔的先进技术，提高欧洲的自研能力，保障其飞机尔的先进技术，提高欧洲的自研能力，保障其飞机及航空电子系统的核心技术和知识产权效益不断增及航空电子系统的核心技术和知识产权效益不断增长。（欧洲）长。（欧洲）15轨迹生成制导率计算A/PA/T飞机IRS和无线电导航设备导航数据1.2 FMS 简介（说明）

17、简介（说明）16FMS工作过程工作过程n原始参数原始参数根据飞机所在的位置、飞机性能参数、目的地机场的经根据飞机所在的位置、飞机性能参数、目的地机场的经纬度和可用跑道、各航路点、无线电导航台、等待航线、纬度和可用跑道、各航路点、无线电导航台、等待航线、进近程序等信号或数据进行综合分析运算。进近程序等信号或数据进行综合分析运算。导航数据库：在导航数据库：在FMC内存储杰普逊航图的数据；内存储杰普逊航图的数据；性能数据库：在性能数据库：在FMC内存储飞机性能手册的数据；内存储飞机性能手册的数据；计算信息计算信息确定飞机的航向、速度以及爬高、下降角度和升降速度、确定飞机的航向、速度以及爬高、下降角度

18、和升降速度、阶梯爬高和下降指令。从而确定飞机飞行的水平和垂直阶梯爬高和下降指令。从而确定飞机飞行的水平和垂直剖面。剖面。17n输出输出飞行员使用飞行员使用CDU与与FMC通信，可以调出信息（导航、引导、飞行通信，可以调出信息（导航、引导、飞行计划和性能数据），并显示在计划和性能数据），并显示在CDU或或水平状态指示器水平状态指示器HSI。马赫空速表（马赫空速表（MASI）显示速度）显示速度发动机指示及机组警告系统（发动机指示及机组警告系统（EICAS）显示推力限制值。）显示推力限制值。18n优点：优点：自动化程度提高自动化程度提高飞行员操纵飞机简单、方便飞行员操纵飞机简单、方便减少飞行员负荷，

19、便于安全管理飞行减少飞行员负荷，便于安全管理飞行轨迹生成轨迹生成修正航路修正航路起飞机场、目的机场及规定的航路起飞机场、目的机场及规定的航路飞机位置点、飞机性能参数、目飞机位置点、飞机性能参数、目的机场的位置、航路点、无线电的机场的位置、航路点、无线电导航台、进近程序导航台、进近程序概念概念导航：着重于利用导航系统（导航：着重于利用导航系统（IRSIRS和无线电导航系统）信号准确地确定飞和无线电导航系统）信号准确地确定飞机当时的机当时的位置位置。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。面飞行。191.3

20、 FMS 的组成（图的组成（图1-1）n主要四大部分：主要四大部分：FMCSFMCS、IRSIRS、AFCSAFCS、A/TA/TFMCS-FMCS-包括包括FMCFMC和和CDUCDU，各机型，各机型FMCFMC和和CDUCDU台数不同。台数不同。IRS-IRS-是是FMCFMC基本传感器，向基本传感器，向FMCFMC提供提供2/32/3台台IRUIRU输出的导航数据，输出的导航数据，FMCFMC进行加权平均，主要参数有进行加权平均，主要参数有PPOSPPOS、GSGS、TRKTRK、WINDWIND等。等。 AFCSAFCS是操作系统：自动驾驶、飞行指引、高度警戒、速度配平、是操作系统：自

21、动驾驶、飞行指引、高度警戒、速度配平、安定面配平、马赫配平综合控制安定面配平、马赫配平综合控制A/TA/T：伺服电动机、油门杆：伺服电动机、油门杆独立工作，独立功能，故障互不干扰！独立工作，独立功能，故障互不干扰！20FMSFMS结构框图结构框图FMSFMS是几个独立系统组成的联合体是几个独立系统组成的联合体21还包括其他系统：还包括其他系统：通过主飞行显示系统显示和指示有关飞行信息；通过主飞行显示系统显示和指示有关飞行信息；通过无线电通信与导航系统获得通信、空中交通和无通过无线电通信与导航系统获得通信、空中交通和无线电导航数据；线电导航数据；通过飞行操纵系统控制飞机的姿态；通过飞行操纵系统控

22、制飞机的姿态；通过自动油门系统调节发动机功率；通过自动油门系统调节发动机功率；通过中央数据采集系统收集、记录和综合处理数据；通过中央数据采集系统收集、记录和综合处理数据；通过空地数据链系统收发航行数据；通过空地数据链系统收发航行数据；通过机上告警系统提供系统监控和告警等功能。通过机上告警系统提供系统监控和告警等功能。2223飞行飞行管理管理系统系统FMSFMCSFMCEFISCDUAFCSFCCMCPA/TIRSIRUISDUMSU24敏感部分敏感部分惯性基准系统（惯性基准系统（IRS）n组成部分：组成部分：IRU装有激光陀螺的部件，安装在电气电子设备舱里；装有激光陀螺的部件，安装在电气电子设

23、备舱里；MSU和和ISDU连在一起装在驾驶舱头顶设备板上；连在一起装在驾驶舱头顶设备板上；n功能：功能：导航参数计算：导航参数计算：n位置（位置（、）、地速、姿态、航向、航迹、风向、风速等）、地速、姿态、航向、航迹、风向、风速等工作方式选择：工作方式选择：n飞行员通过飞行员通过MSU选择选择IRS的导航、姿态、校准和关闭四种工作方式。的导航、姿态、校准和关闭四种工作方式。起始校准：起始校准：n输入起始点位置输入起始点位置n飞行员可在飞行员可在ISDU上选择显示飞机的位置经纬度、航向、风向、风速等数据，对上选择显示飞机的位置经纬度、航向、风向、风速等数据，对IRS进行起始进行起始校准。校准。25

24、核心部分核心部分飞行管理计算机系统飞行管理计算机系统（FMCS）26执行部分执行部分自动飞行控制系统自动飞行控制系统AFCSn组成部分：组成部分：FCC-MCP-做动筒做动筒-舵面（翼面）等舵面（翼面）等nFCC安装在飞机电气电子设备舱的设备架上，安装在飞机电气电子设备舱的设备架上，MCP安装在正、副驾安装在正、副驾驶员正前方的驾驶舱遮光板上。驶员正前方的驾驶舱遮光板上。n功能：功能：对自动驾驶仪、飞行指引系统、高度警戒、速度配平、马赫配平等进行对自动驾驶仪、飞行指引系统、高度警戒、速度配平、马赫配平等进行综合控制。综合控制。FCC接收来自飞机各传感器的信号、飞行方式，处理信息、数据，输出接收

25、来自飞机各传感器的信号、飞行方式，处理信息、数据，输出指令给操纵副翼、安定面、升降舵等控制翼面，从而操纵飞机进行横向指令给操纵副翼、安定面、升降舵等控制翼面，从而操纵飞机进行横向和垂直制导。和垂直制导。27执行部分执行部分自动油门自动油门A/Tn组成部分：组成部分：ATC油门机构：装在电气电子设备舱里；油门机构：装在电气电子设备舱里；n功能：功能：接收各传感器的数据和接收各传感器的数据和MCP送来的工作方式和性能选择数据进行计算，送来的工作方式和性能选择数据进行计算，从而操纵油门杆置于恰当位置。从而操纵油门杆置于恰当位置。n合并到合并到FMCS中，由中，由FCC取代取代ATCBoeing747

26、-400的的A/T由由FMC完成，添加了推力管理功能。完成，添加了推力管理功能。281.4 FMS 1.4 FMS 主要性能、功能主要性能、功能n具有强大的导航、性能计算、制导和显示功能；具有强大的导航、性能计算、制导和显示功能； n实现飞机的全自动导航，大大减轻飞行员的工作负担；实现飞机的全自动导航，大大减轻飞行员的工作负担；n提高飞机操作的自动化程度，提高飞机操作的自动化程度，n实现整个航路实现整个航路400ft400ft以上的以上的全自动全自动飞行控制飞行控制n实现对第四维实现对第四维时间的管理，达到时间的管理，达到节油和节省时间节油和节省时间的目的。的目的。n提供从起飞到进近着陆的提供

27、从起飞到进近着陆的最优横向最优横向飞行轨迹和飞行轨迹和垂直垂直飞行剖面。飞行剖面。总之：总之：飞行管理系统能对飞机进行综合管理，可实现飞机的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自动飞行与最佳性能管理管理。即：以最佳的飞行路径从起飞机场飞到目的地机场以最佳的飞行剖面、最即：以最佳的飞行路径从起飞机场飞到目的地机场以最佳的飞行剖面、最省燃油的方式飞行，这不但大大减轻了驾驶员的操作负担，并且获得很好省燃油的方式飞行，这不但大大减轻了驾驶员的操作负担，并且获得很好的经济效益。的经济效益。29FMSFMS在起飞、爬高、巡航、下降、进近阶段的在起飞、爬高、巡航、下降、进近阶段的

28、性能功能说明性能功能说明（阶段说明）（阶段说明）30飞行阶段的性能功能飞行阶段的性能功能 - - 起飞起飞n飞行员通过飞行员通过FMCSFMCS的的CDUCDU输入输入和和，FMCFMC进行计算，为飞机提供进行计算，为飞机提供最佳起飞目标推力最佳起飞目标推力。n这个起飞目标推力使飞机在规定时间内达到起这个起飞目标推力使飞机在规定时间内达到起飞速度，不会损伤飞机发动机。飞速度，不会损伤飞机发动机。31飞行阶段的性能功能飞行阶段的性能功能 - - 爬高爬高n根据飞行员的选择和根据飞行员的选择和FMCFMC确定的确定的目标推力目标推力和和目目标速度标速度，FMSFMS提供最佳爬高剖面，（在规定的提供

29、最佳爬高剖面，（在规定的爬高速度和规定的发动机推力下，以最佳爬高爬高速度和规定的发动机推力下，以最佳爬高角度到达规定的高度）。角度到达规定的高度）。nFMCFMC还根据情况向飞行员提供分段（阶梯）爬还根据情况向飞行员提供分段（阶梯）爬高和高和爬高顶点高度爬高顶点高度的建议，供飞行员选用。的建议，供飞行员选用。n这些建议一旦实施可使飞行进一步节省燃油。这些建议一旦实施可使飞行进一步节省燃油。32飞行阶段的性能功能飞行阶段的性能功能 - - 巡航巡航nFMSFMS根据航线长短、航路情况等选定根据航线长短、航路情况等选定最佳巡航最佳巡航高度高度和和最佳巡航速度最佳巡航速度。n在飞行的两机场之间采用大

30、圆弧路径，结合无在飞行的两机场之间采用大圆弧路径，结合无线电甚高频导航获得最优巡航飞行。线电甚高频导航获得最优巡航飞行。n采用大圆弧路径使两点之间的飞行距离最短采用大圆弧路径使两点之间的飞行距离最短33飞行阶段的性能功能飞行阶段的性能功能 下降下降/ /进近进近n下降下降FMSFMS根据飞行员输入或储存的导航数据根据飞行员输入或储存的导航数据确定确定飞机飞机开始下降的顶点开始下降的顶点。飞机在下降阶段时，。飞机在下降阶段时，由由FMSFMS确定下降速度，最大限度地利用飞机确定下降速度，最大限度地利用飞机的位能，节省燃油消耗。的位能，节省燃油消耗。n进近进近FMSFMS在下降结束点，在既定高度、

31、确定航距在下降结束点，在既定高度、确定航距上，上，以优化速度引导飞机到跑道上的着陆点以优化速度引导飞机到跑道上的着陆点。341.5 FMCS1.5 FMCS及其外围及其外围n1.5.1 FMCS的传感器的传感器n1.5.2 FMCS的执行部件的执行部件n1.5.3 FMCS的控制部件的控制部件35航航空空电电子子系系统统导导航航通通信信仪仪表表大气数据与惯性导航系统大气数据与惯性导航系统卫星导航系统卫星导航系统(全球导航定位系统全球导航定位系统)无线电导航系统无线电导航系统无线电通信系统无线电通信系统卫星通信系统卫星通信系统DME VORILSLRRAATCTCASGPWSWXR飞行管理与自动

32、飞行控制系统飞行管理与自动飞行控制系统EFIS备用仪表备用仪表ECAM/EICASHFVHFSELCAL361.5.1 FMCS1.5.1 FMCS传感器传感器nAS-sensors代替驾驶员的生理功能感受外部信息代替驾驶员的生理功能感受外部信息系统所需输入信息的来源系统所需输入信息的来源n重点介绍：重点介绍：FMCS的传感器的传感器IRS, ADC, VOR, DME, ILS, 燃油加法器，飞行时钟（外围的）燃油加法器，飞行时钟（外围的）3738传感器传感器1 1IRS IRS 图图1-41-4n惯性基准系统惯性基准系统 Inertial Reference Unitn提供参数：提供参数：

33、经纬度位置、真经纬度位置、真/磁航向、南北磁航向、南北/东西向速度、俯仰东西向速度、俯仰/倾斜角、地倾斜角、地速等速等n参数计算过程：参数计算过程：利用惯性元件测量飞机三个轴向的转动位移和线性加速度，该利用惯性元件测量飞机三个轴向的转动位移和线性加速度，该6个信号再加上初始状态值，计算得到相应输出。（参数多、准个信号再加上初始状态值，计算得到相应输出。（参数多、准确高、可靠高）确高、可靠高）n工作方式：工作方式：导航、姿态、校准、关断导航、姿态、校准、关断39n三套三套IRU数据选取数据选取位置信息位置信息（重要）（重要）n正常：三个正常：三个IRU加权平均值，加权平均值，n不正常：失效或加权

34、平均值差大于不正常：失效或加权平均值差大于30海里改为单一由正常海里改为单一由正常IRU选择：左、中、右顺序（放弃加权平均值）选择：左、中、右顺序（放弃加权平均值）速度速度n正常：正常： （三个（三个IRU算术平均值）算术平均值）n不正常：同上不正常：同上航向、高度、升降速度航向、高度、升降速度n看看A/P衔接在衔接在“指令指令”那一个通道上的设备（本侧）那一个通道上的设备（本侧）n人工：左、中、右顺序人工：左、中、右顺序4041传感器传感器2 2ADCADCn大气数据计算机大气数据计算机 Air Data Computern提供数据：高度、空速、马赫数、温度提供数据：高度、空速、马赫数、温度

35、n两台两台ADC数值使用顺序（三种情况）数值使用顺序（三种情况）三通道三通道A/P没在没在“指令指令”方式，两方式，两FMC用左用左ADC/自转自转三通道三通道A/P都在都在“指令指令”方式，两方式，两FMC用左用左ADC/非自非自右通道右通道A/P都在都在“指令指令”方式，两方式，两FMC用右用右ADC/非自非自42ADS+IRS=ADIRSn图43传感器传感器3 3VOR/DMEVOR/DME导航台导航台n甚高频全向信标系统甚高频全向信标系统 VHF Omnidirectional Radio Range提供数据：方位、航道偏离信号提供数据：方位、航道偏离信号n测距机测距机 Distanc

36、e Measuring System提供到某一地面台的距离（斜距提供到某一地面台的距离（斜距s）44RADIO NAVIGATION: VOR30 ref30 var30 ref30 vara30 ref30 var30 ref30 var30 ref30 vara4546nFMCS-VOR/DME-IRS用用VOR和和DME测量地面导航台地理位置的方位、距离信号以及惯测量地面导航台地理位置的方位、距离信号以及惯性基准系统得来的导航数据进行综合运算，得出精确的飞机导航性基准系统得来的导航数据进行综合运算，得出精确的飞机导航数据。数据。VOR/DME特点特点IRS特点特点n地面导航台很多，由导航

37、控制板控制：地面导航台很多，由导航控制板控制：人工调谐：频率由人工选定的；人工调谐：频率由人工选定的；自动调谐：自动调谐：FMC来选择最佳位置的导航台。来选择最佳位置的导航台。47传感器传感器4 4ILSILSn仪表着陆系统仪表着陆系统 Instrument Landing System n功能：功能：提供航向道提供航向道Loc和下滑道和下滑道G/S的偏离信号的偏离信号航路中包含有仪表着陆程序；航路中包含有仪表着陆程序；n工作条件：工作条件：飞机已在距跑道飞机已在距跑道20海里范围内，在海里范围内，在HIS上航向偏差的指示已小于上航向偏差的指示已小于1.25点，点，即飞机与跑道中线延长线的偏离

38、在即飞机与跑道中线延长线的偏离在1.25度以内；度以内；飞机航迹在跑道方位的飞机航迹在跑道方位的45度以内；度以内；已经接收到有效的已经接收到有效的ILS信号。信号。n配置：配置：n左接收机主用，右备用。左接收机主用，右备用。48传感器传感器5 5燃油油量加法器燃油油量加法器nFMS用以预报到达各航路点和目的地机场的剩余燃油量；用以预报到达各航路点和目的地机场的剩余燃油量；n计算步骤：计算步骤：各油箱油量相加得总油量值各油箱油量相加得总油量值F总总经模经模/数转换，送给数转换，送给FMC燃油储备值燃油储备值F备备待用待用F测测=F总总- F备备FMC计算待用油量比较计算待用油量比较F计算计算F

39、计算计算 F测测49传感器传感器6 6电子时钟电子时钟n提供时间提供时间(GMT,ET), 计时计时,日期日期nFMC用用GMT预报到达个航路点和目的地机预报到达个航路点和目的地机场的时间场的时间在在ND上显示上显示5051时间nGMT-Greenwich Mean Time 格林威治平时，即格林威治平时，即UT-Universal Time 世界时世界时 以零时区的区时作为全世界统一时刻以零时区的区时作为全世界统一时刻 多数导航设备使用多数导航设备使用UTnUTC-Universal Time Coordinated世界协调时，世界协调时，用原子时秒长，用原子时秒长，UTC与原子时相差整数秒

40、与原子时相差整数秒(原子时原子时计量的基本单位是计量的基本单位是原子时原子时秒。它的定义是：铯秒。它的定义是：铯se原子基态的两原子基态的两个超精细能级间在零磁场个超精细能级间在零磁场 下跃迁辐射下跃迁辐射9192631770周所持续的时间周所持续的时间)n航空中航空中UTC,UT的差别几乎无影响的差别几乎无影响527 7 其他传感元件其他传感元件产生的离散信号（传感器）产生的离散信号（传感器）n反应系统工作状况的传感器反应系统工作状况的传感器位置：发动机防冰、机翼防冰、引气系统等位置：发动机防冰、机翼防冰、引气系统等影响：影响：n飞机空气系统从发动机压缩器后引出增压的热空气，其推力下降。飞机

41、空气系统从发动机压缩器后引出增压的热空气，其推力下降。nFMC利用这些信号对发动机参数进行修正利用这些信号对发动机参数进行修正目标推力、推力限制、目标推力、推力限制、N1转速限制等转速限制等n空空/地继电器地继电器安装在飞机起落架减震柱上的空地微动电门来控制安装在飞机起落架减震柱上的空地微动电门来控制制约一些系统的工作启动：制约一些系统的工作启动：n如：导航数据库更新、维护页面调用如：导航数据库更新、维护页面调用n无线电导航位置修正无线电导航位置修正531.5 FMCS1.5 FMCS及其外围及其外围nFMCS的传感器的传感器nFMCS的执行部件的执行部件nFMCS的控制部件的控制部件54执行

42、部件执行部件输出信息接收部件输出信息接收部件nFMC接收传感器的信号接收传感器的信号nFMC进行分析运算进行分析运算nFMC发出指令给执行部件发出指令给执行部件55执行部件执行部件输出信息接收部件输出信息接收部件n用于执行：用于执行：AFCS, A/T, IRUn用于显示用于显示: CDU, EFIS, EICAS/ECAM5657执行机构执行机构1 1AFCSAFCSn自动飞行控制系统自动飞行控制系统 Auto Flight Control SystemnFCC接收接收FMC信息：信息：接收操作指令（目标数据）：接收操作指令（目标数据）：n即各种即各种目标值目标值:目标高度、目标计算空速、目

43、标马赫数、目标升降目标高度、目标计算空速、目标马赫数、目标升降速度、倾斜指令等速度、倾斜指令等nFCC综合计算综合计算FMC信息：信息：产生操纵指令：产生操纵指令：n爬高、下降、倾斜转弯等爬高、下降、倾斜转弯等58执行机构执行机构2 2A/TA/Tn自动油门自动油门 Auto throttlenA/T计算机计算机接收信号：不同飞行阶段的发动机推力或接收信号：不同飞行阶段的发动机推力或N1限制、飞限制、飞机全重机全重GW、FMC要求高度、假设空气温度等要求高度、假设空气温度等计算：输出油门位置指令，以产生要求推力计算：输出油门位置指令，以产生要求推力59执行机构执行机构3 3IRUIRUn惯性基

44、准组件惯性基准组件 interial reference unitn接收初始点经、纬度（位置起始对准）接收初始点经、纬度（位置起始对准）通过通过CDU进行起始校准时，经纬度起始来自进行起始校准时，经纬度起始来自FMCn工作于工作于“姿态姿态”方式时，航向起始数据也来自方式时，航向起始数据也来自FMC60执行部件执行部件输出信息接收部件输出信息接收部件n用于执行用于执行n用于显示（图用于显示（图1-6）61显示装置显示装置1 1CDUCDUn控制显示组件 Control & Display System62nCDU通过阴极射线管显示屏幕显示信息通过阴极射线管显示屏幕显示信息n多种页面：性

45、能数据、导航数据、飞行计划、咨多种页面：性能数据、导航数据、飞行计划、咨询信息、故障情况、自检信息询信息、故障情况、自检信息nCDU是是FMCS的主要部件，是的主要部件，是FMC的终端的终端n第三章详细叙述第三章详细叙述63显示装置显示装置2 2EFISEFISPFD/EADI Primary Flight Display 主飞行显示主飞行显示64电子飞行仪表系统显示内容电子飞行仪表系统显示内容一、一、 PFDPFD显示内容显示内容（一）（一） PFDPFD正常显示正常显示 空速空速 姿态姿态 高度高度 航向航向 垂直速度垂直速度 飞行模式飞行模式 飞行指引仪指令飞行指引仪指令 着陆指示着陆指

46、示 无线电高度无线电高度 临界时间提示临界时间提示65显示装置显示装置2 2EFISEFISND/EHSI Navigation Display 导航显示导航显示66二、导航显示二、导航显示 NDn七个导航显示方式七个导航显示方式 ： 计划方式计划方式 扩展的和集中的地图方式扩展的和集中的地图方式 扩展的和集中的扩展的和集中的VOR方式方式 扩展的和集中的扩展的和集中的APP（进近）（进近）方式方式 nND上的指示：上的指示： 航向航向 航迹航迹 地速地速 真空速真空速 风风 航路航路 气象雷达气象雷达 TCAS数据数据 加强的加强的GPWS数据数据 VOR/ADF指针指针 VOR偏差偏差 L

47、OC和和G/S偏差偏差 67显示装置显示装置3马赫空速表马赫空速表68显示装置显示装置4 4发动机发动机N1N1转速表转速表nECAM/EICAS69显示装置显示装置5 5ECAM/EICASECAM/EICASnEICAS - ENGINE INDICATION AND CREW ALERTING SYSTEM 发动机指示和机组警告系发动机指示和机组警告系统统nECAM - ELECTRONIC CENTRALIZED AIRCRAFT MONITORING 机载电子集中监控系机载电子集中监控系统统70显示来自显示来自FMC的：的：发动机目标推力、发动机目标推力、发动机压缩比（发动机压缩比（

48、EPR）、）、外界假设温度、外界假设温度、FMC故障信息等故障信息等71显示装置显示装置6 6告示牌和故障灯告示牌和故障灯n通过飞行方式通告牌显示：通过飞行方式通告牌显示：当时发动机所执行的推力限制或当时发动机所执行的推力限制或N1限制方式限制方式n当出现警戒信息或故障时，当出现警戒信息或故障时，FMC提供离散信号：提供离散信号：告示牌和故障灯告示牌和故障灯721.5 FMCS1.5 FMCS及其外围及其外围nFMCS的传感器的传感器nFMCS的执行部件的执行部件nFMCS的控制部件的控制部件7374控制部件控制部件nCDUn系统方式控制板系统方式控制板CP（图（图1-7）AFDS方式控制板方

49、式控制板P7高度选择控制高度选择控制P7VOR控制板控制板CPEFIS控制板控制板CP推力方式选择板推力方式选择板75控制部件控制部件1 1CDUCDU按键分类：1、字母、数字键2、功能键3、行选键76控制部件控制部件2 2AFCSAFCS控制板控制板n飞行过程中，人为改变飞行状态目标值，通过控制板，飞行过程中，人为改变飞行状态目标值，通过控制板，将将“指令指令”传给传给FMC，实现人工控制，实现人工控制高度、速度、飞行方式高度、速度、飞行方式自动驾驶、自动油门自动驾驶、自动油门横向和垂直导航的方式选择按钮横向和垂直导航的方式选择按钮77控制部件控制部件3 3VOR-CPVOR-CPn对应于传

50、感器部分的对应于传感器部分的VOR/DMEn选择人工还是选择人工还是FMC进行自动调谐进行自动调谐78控制部件控制部件3 3EFIS-CPEFIS-CP12347980EFIS-CP-EADIEFIS-CP-EADI部分部分nDH reset switchnDH set switchnEADI display brightness81EFIS-CP-EHSIEFIS-CP-EHSI部分部分n三个旋钮三个旋钮选择显示近选择显示近/远距离范围远距离范围显示方式选择显示方式选择显示亮度（外）显示亮度（外）/ WXR显示显示(内）选择内）选择n四种显示方式四种显示方式VOR/ILS，以飞机为中心，以飞

51、机为中心，360全方位显示（全方位显示（ROSE)PLAN（静止）（静止）/MAP（动态），飞机位置在底部的（动态），飞机位置在底部的180 半方位显示半方位显示(ARC)82地图显示电门地图显示电门- -显示导航附加符号显示导航附加符号nNAV AID导航设备导航设备-增加显示导航数据库内存储的无线电导航台识标和符号增加显示导航数据库内存储的无线电导航台识标和符号nARPT机场机场-增加显示距离范围内导航数据库中存储的机场识标增加显示距离范围内导航数据库中存储的机场识标nRTE DATA航路数据航路数据-增加显示航路点飞越高度和预计到达该航路点的时间增加显示航路点飞越高度和预计到达该航路点的

52、时间nWPT航路点航路点-显示没有包括在选择飞行计划内但在导航数据库内的航路显示没有包括在选择飞行计划内但在导航数据库内的航路点点83第二章第二章 飞行管理计算机（飞行管理计算机（4.194.19）nFMCS=FMC+CDUnFMC关键部件关键部件输入输入/ 输出格式：数字（主）、离散（少）输出格式：数字（主）、离散（少）输出用于控制、显示输出用于控制、显示nAFCSnA/T系统系统n无线电导航系统无线电导航系统n目前，使用两家公司生产的目前，使用两家公司生产的FMCLEAR SIEGLER HONEYWELL SPERRY8485FMC外观（图2-1）n重约重约15公斤的长方形盒子公斤的长方

53、形盒子n前面板前面板一个故障灯一个故障灯一个测试电门一个测试电门一个试验正进行灯一个试验正进行灯一个累计工作时间计时表一个累计工作时间计时表插座（测试、检查、排故）插座（测试、检查、排故）n后盖板上后盖板上 装有两个插座装有两个插座-连接电源和传输数据连接电源和传输数据n使用使用115V、400Hz单向交流电单向交流电n冷却散热冷却散热:强迫空气通风设备强迫空气通风设备862.1 2.1 飞行管理计算机基本结构（基于当时）飞行管理计算机基本结构（基于当时）n组成组成:三台微处理机三台微处理机(多微机系统）多微机系统）,电源组件和电池组件电源组件和电池组件n处理机共有处理机共有19块电路板块电路

54、板(见图见图2-2)输入输入/输出处理机输出处理机A1-A8导航处理机导航处理机A9-A15性能处理机性能处理机A16-A19CPU采用的是采用的是LS-54IIIB和T19989型 n计算机数据运算计算机数据运算定点制定点制:整数补码运算整数补码运算浮点制浮点制:有有25位尾数位尾数,7位阶来表示位阶来表示数据流：数据流：16位并行位并行,结构字长为结构字长为16位和位和32位位 87FMC存储器（见书）存储器（见书）n程序存储器程序存储器-半导体型可用紫外线擦除的可编程序只读存半导体型可用紫外线擦除的可编程序只读存储器储器EPROM.导航处理机的程序存储器容量为导航处理机的程序存储器容量为

55、192K字字,字长字长16位位;性能处理机的为性能处理机的为48K字字;输入输入/出处理机为出处理机为32K字字.最大存取时间为最大存取时间为700纳秒纳秒 。n便签存储器和数据库存储器便签存储器和数据库存储器-CMOS器件器件n早期早期,FMC使用硬盘存储器使用硬盘存储器n最新型最新型,磁泡存储器磁泡存储器(MAGNETIC BUBBLE),体积小体积小,存储存储量大量大n各存储器的特性参数见表各存储器的特性参数见表2-188FMC内部通信内部通信(图图2-3)n计算机内电源系统有计算机内电源系统有过流和短路过流和短路保护保护n数据传输采用数据传输采用ARINC-429格式格式,输入输入28

56、个通道个通道,输出输出12个通个通道道.n开路开路/接地接地离散信号离散信号有有52个输入通道个输入通道,3个输出通道个输出通道.另外另外还有还有27个晶体管个晶体管-晶体管集成电路离散信号转入通道晶体管集成电路离散信号转入通道 n导航导航,性能性能,输入输入/输出处理机输出处理机都是都是相互独立相互独立地工作地工作,失效互不失效互不影响影响.n三者之间通过公共存储器三者之间通过公共存储器和内部处理器中断进行和内部处理器中断进行相互联系相互联系89一、导航处理机一、导航处理机n功能功能:执行与导航计算，横向和纵向操作指引和执行与导航计算，横向和纵向操作指引和CDU管理管理n组成组成:导航微处理

57、器和存储器导航微处理器和存储器导航微处理器导航微处理器:n控制控制,协调所有导航部分元件的工作协调所有导航部分元件的工作,执行一套微程序指令执行一套微程序指令.4种存储器（以下各电路板）种存储器（以下各电路板）nA13-导航程序存储器,包括指令和操纵计算机的固定程序nA12-易失性读写存储器,用来作为导航处理机的便签nA10,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nA9-含有保护便签存储器,组成同上90二、性能处理机二、性能处理机n基本构造相同基本构造相同,只是存储器的容量小只是存储器的容量小A17:程序存储器程序存储器,便

58、签存储器便签存储器,高速高速RAMn组成组成:性能处理器和存储器性能处理器和存储器性能处理器性能处理器:根据传感器输入根据传感器输入,CDU输入及性能数据库输入及性能数据库的数据进行计算的数据进行计算,n实现最佳纵向飞剖面的管理实现最佳纵向飞剖面的管理,包括飞行高度包括飞行高度,速度速度,爬升爬升/下降速下降速率等率等；n并提供显示并提供显示 91三、输入三、输入/输出（输出（I/O）处理器）处理器n功能：功能：有规则地在计算机和飞机各设备之间传输信息。有规则地在计算机和飞机各设备之间传输信息。n组成组成:处理器，存储器，混合输入输出装置，处理器，存储器，混合输入输出装置，ARINC控制器，控

59、制器，ARINC接接口，离散信号接口口，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、公共存储器四、公共存储器n作用作用:三个处理器之间进行通信三个处理器之间进行通信n组成：组成：A9电路板上，包括：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n12K字的存储器中有4K用于存储I/O处理机须保护的“便签”932.2 FMC2.2 FMC数据库

60、数据库nFMC软件：操作程序、数据（库）软件：操作程序、数据（库）n和数据库有关的操作：和数据库有关的操作：通过通过CDU选择飞行控制的各种工作方式选择飞行控制的各种工作方式选择各种航路结构选择各种航路结构进行各种数据计算进行各种数据计算n分类分类性能数据库（固定不变的）性能数据库（固定不变的）n与飞机性能有关的各种参数与飞机性能有关的各种参数导航数据库（每导航数据库（每28天更新一次）天更新一次）n飞机导航方面的数据飞机导航方面的数据94导航数据库导航数据库n作用：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。理。n内容：内容：飞行区域的