民用飞机自动飞行控制系统：第6章飞行管理系统

1、第6章 飞行管理系统 6.1 概述飞行管理系统（FMS）是一个协助驾驶员完成从起飞到着陆各项任务的系统。 可管理、监控和自动操纵飞机，实现全航程的自动飞行，是当代民航先进飞机上所采用的一种集导航、制导、控制及座舱显示于一体的新型机载设备。6.1.1发展 早期高级区域导航，装有一台计算机实现横向及垂直导航。 70年代中石油危机，性能管理计算机开始应用。但并未与自动驾驶仪交联。 进一步发展飞机性能管理系统，并与自动控制系统交联，计算飞行垂直剖面，并引导飞机按此剖面飞行。 现代飞行管理系统则是高级区域导航系统和性能管理系统的组合。在正常飞行范围内可提供闭环横向制导能力；提供经济的垂直导航能力。 6.

2、1.2 功能 性能管理、制导和导航计算，包括能量管理, 水平和垂直导航以及图形和数据显示； 自动飞行控制，包括自动驾驶仪/飞行指引的运行，推力管理等；6.1.3 定义 飞行管理系统是将飞机上的惯导系统、大气数据系统、自动飞行控制系统以及推进控制系统、电子仪表显示系统综合管理起来，实现以最优方式管理飞机飞行，并极大地减轻驾驶员工作负担的新型机载设备 。现代飞行管理系统（FMS）是由许多计算机、传感器、无线电导航系统、控制组件、电子显示仪表，以及警告系统构成的大系统。飞行管理系统是由下述四大分系统构成的。其中飞行管理计算机系统是系统的中枢。 6.2飞行管理系统的基本组成 -飞行管理计算机系统及控制

3、显示装置；-信息测量系统（测量部件），主要有惯导部件（IRS）、大气数据计算系统（ADS），以及仪表着陆系统（ILS）、无线电导航系统；-自动驾驶仪/飞行指引系统；-自动油门控制系统等（推进系统）。 四大分系统形成了一个大的闭环控制系统。 分系统之间的数据利用公共数据总线进行传输。各分系统又是可以独立工作的，分别执行各自独立的功能。这样就保证系统中任一分系统的故障不会引起FMS全部失效。飞行管理系统的基本组成1飞行管理计算机系统(FMCS) 各子系统介绍 FMCS是由飞行管理计算机(FMC)和控制显示单元(CDU)组成。有的飞机上安装一台，有的飞机装两台，一台主用，一台备用。CDU为便于操作使

4、用，都安装在中央操纵台的前方。一般，CDU在飞机上安装两台，供正、副驾驶员操纵使用。飞行管理计算机硬件是多微机系统，主要由三台微处理机、电源组件和电池组件组成。三台微处理机分别是导航、性能、输入/输出处理机。这三台微处理机在工作中是相互独立的，各自执行自己的功能。2. 飞行管理计算机系统的传感器惯性参考系统（IRS） 一般有3套，输出经纬度、真、磁航向，各种 速度，姿态角等；大气数据计算机（ADC） 向FMS提供飞机高度、空速、马赫数和温度信 息。 一般装两台ADC；甚高频全向信标（VOR）/测距设备（DME）： 向FMC提供方位和航道偏离信号；仪表着陆系统（ILS） 向FMS提供航道及下滑道

5、的偏离信号。一般 装两台ILS，其中左ILS接收机是主用，右ILS 是备用。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，并把该信号输给FMC。3. 飞行管理系统的执行部件 自动飞行控制系统（AFCS）：FMC向AFCS输入各种航迹操纵指令。自动油门系统（A/T）：FMC向A/T计算机输入推力、转速限制值及飞机全重，要求的高度、大气温度等信号，A/T依此产生油门控制指示。惯性基准装置（IRU）：FMC输入对准信息。 4 . 显示装置显示装置接收FMC信号，通过综合运算后所得到的结果，并将其按不同的方式显示出来。主要的显示装置有如下几种： 飞行管理计算机系统的显示设备 -

6、CDU：各种性能数据、导航数据、飞行计划参数、故障状态等； -电子飞行仪表(EFIS) ：电子姿态指引仪(EADI)及电子水平状态指示器(EHSI) 。 输出航线、航路点、导航台、风速风向等信息。-马赫/空速表-发动机转速表-发动机显示和机组告警系统：发动机压缩比；外界温度；故障信息等。-飞行方式告示牌，维护显示。5. 控制组件 -CDU：通过CDU对FMS进行控制，输入有关 信息。 -MPC：AP/FD的方式控制； -VOR控制板：设置自动或人工调谐选择电门； -EFIS控制板。FMS自动化程度高、功能全，可以完成驾驶员的大部分工作。其功能可分为如下四类： 性能管理、制导和导航计算 包括能量

7、管理, 水平和垂直导航以及图形和数据显示； 自动飞行控制 包括自动驾驶仪/飞行指引的运 行，推力管理等； 机组操作 包括飞行计划数据输入，FMS工作 方式选择，显示选择等； 报警 包括气象雷达报警，发动机状态指示以 及空中交通管制的支持。 6.3飞行管理系统的功能 6.3.1 导航功能导航数据库管理；位置计算：确定当前飞机精确位置。利用无线电信号与IRS信号综合使用。优选DME/DME信号，当仅有一个DME时，再使用同一台的VOR信号。当在空中收不到无线电信号时，才单独使IRS信号。速度计算：使用IRS速度分量计算地速及风速计算(与ADC空速)。高度计算：IRS的高度信号，并用ADC的气压高度

8、进行修正。6.3.2 性能管理功能 选择飞机纵向剖面 （高度、速度、爬升下降速度等。） 要完成如下计算： 最大高度 最佳高度 得到最低巡航成本，以最少油量爬升巡航高度，避开逆风，最大利用顺风高度飞行，在下降阶段最大利用位能等。最大速度或最小速度不同方式下最佳速度经济爬升剖面：依成本系数计算。 成本系数=(总运营成本-燃油成本)/ 燃油成本依当前飞行条件确定最好飞行路线：爬升下降顶点，阶梯爬升起点等。6.3.3 制导指令计算功能 飞行计划管理：路径计算及剖面预告 横向制导指令生成 (水平导航) 纵向制导指令生成 (垂直导航) 1 输入飞行计划和性能数据；2 实行水平及垂直导航；3 计算省油的速度推力指今；4 计算爬升顶点；5 以最经济