自动飞行控制系统：FMCS维护自检

1、第七章 飞行管理计算机系统维护自检CAUC-AMAEC 1飞行管理计算机系统维护自检 FMC的BITE功能是FMCS的主要功能之一。该功能对FMC和CDU进行连续监控，以防止系统工作不正常时，输出错误信号危及飞机飞行安全。一旦自检电路发现系统故障：关闭本机的工作；立刻以离散信号方式通知飞机其他系统，告知FMCS已经失效；故障部件上的失效指示器显示故障信号。在双通道的 FMCS中,重新组合为双CDU单FMC系统或CDU双FMC系统继续工作。2 BITE对与FMC接口的各传感器系统和部件进行连续的监控； BITE在FMCS的CDU上对一些接口系统起始自检，以协助操作者对系统进行故障寻找和故障隔离。

2、 BITE内的故障存储器能把多达10次飞行中的系统自检结果记录下来，在维护检修时可向检修机务人员显示。 飞机在地面时，BITE功能还能按照维护人员要求执行自我测试任务。在波音737300飞机上，FMCS系统装有综合BITE测试设备。3第七章 FMCS维护自检第一节 FMCS自检、监控概述第二节 双系统工作时的故障检测和重组安排第三节 重新同步和FMC自测试显示第四节 飞行管理计算机的维护页面第五节 综合内装自检（BITE）介绍第六节 FMCS系统自测试4第一节 FMCS自检、监控概述FMCS自检和监控功能包括：电源接通检查；飞行中监控；自检故障记录；自测试；处理机重新启动服务故障显示。 5电源

3、接通检查电源接通自检起动方法：在电源刚接到FMC上立刻起始的自检，确定FMC能否正常投入工作。此外，当电源中断时间大于200毫秒；或按压FMC装置前面板上的“起始试验” 电门，也能由处理机重新起动服务电路发出一个电源接通自检的要求，接通起动电源接通试验。 6电源接通检查内容处理器检查存储器检查通信检查数据库软件比较检查7处理器检查执行全部有效微处理器指令，对照经过计算得的和值，核实在寄存器和存储器里的预定和值进行比较检查。存储器检查包括两个方面：一是检查存储器壳体内温度不应超过85；另一是可靠性检查，用一个单独的16位总和检查器测试PROM，用其结果对照预先给定的和值进行比较，通过以后，才允许

4、微处理器检索存储器。8通信检查数据发送机试验：检查ARINC429发送机；程序销钉检查：负责检验当时飞机和发动机型号、性能选择的销钉实际输入信号是否与在性能数据库内储存的程序销钉数值一致；输入输出控制器检查：把输入数据送到输入输出控制器，使之执行数据测试，把其结果与已知的数值进行比较。FMCCDU接口试验：由FMC向CDU发出一个执行模拟键操作的交联测试。FMCFMC接口试验:在双FMC系统中进行。它与另一台FMC通过内部系统总线比较：程序销钉；数据库；软件等。 要求两台FMC完全一致。9数据库软件比较检查数据库软件比较检查是电源接通自检中的最后一种检验。这也是在双FMC系统中才进行的检查，它

5、接收来自另一台FMC发送的导航数据库，与它自己的数据库识别数据进行比较。此外，两台FMC的操作程序软件也进行比较，以确保两边装载的软件是一致的。10飞行中的监控飞行中的监控是FMC在正常工作中连续不停地进行的。这个监控功能作为FMC的后台任务来完成，它并不影响FMC软件的正常工作。飞行中监控除了执行在前面叙述的电源接通自检内所要完成的检查任务外，还要执行其他一些附加的监控检查项目。11飞行中的监控（续）在飞行中中监控检查的通信检查中，除了上述说明的检查项目外，还要进行数据接收试验。若测试接收机探测不到任何信号，就设想为一个传感器出了故障。飞行中的监控中所增加的传感器监控是对传感器工作状态进行检

6、查，它对所有传感器输入信号进行检测，其办法是在数据传输线上检查ARINC429符号状态矩阵。12工作检查 工作检查：是用一个硬件计时器在0-1.024秒时间内进行计数。在软件中有操作码，至少要在1.024秒内使博动监控器复原到零位。若在博动监控器计数超过1.024秒没有复原逻辑，博动监控器就送出一个软件故障信号到监控器自检电路。但这并不立即向外部电路送出一个FMC故障信号，而先经过处理器重新启动试验，再正式确定是否是故障。工作检查的另一个项目是数据比较试验。这也是在FMC工作中连续不停地进行的检查。主、从FMC对计算的飞机当时位置、制导缓冲器总和检查和键盘操作程序号码进行交叉比较，以确定主、从

7、两台FMC工作是否准确一致。 13处理器重新启动试验 处理器重新启动试验是在某项测试失败或监控器探测到任何故障时进行。重新启动试验只是重复进行电源接通试验。若在5分钟内重新启动试验两次，处理器重新启动试验电路就确定FMC出现故障，立即把FMC锁定，并提供相应故障报告，故障显示状态会一直继续，直到把FMC供电电源切断，经过15秒以后，再重新接通。这时FMC又重新开始电源接通试验自检，若能通过，则FMC仍然再次正常工作。 14处理器重新启动试验（续）FMC故障显示：使FMC前面板上的红色液晶故障显示器亮。向FMC外发出一个FMC故障离散信号，使在CDU面板左下角的故障（FAIL）显示器亮；驾驶舱飞

8、行员警告牌（或ASA）上的FMC注意灯亮；在EICAS显示屏幕上显示“FMC FAIL”的信息；若EHSI正在与FMC配合工作，此时在EHSI上显示变为空白，有“MAP”字母显示在屏幕中央。15自检故障记录 自检故障记录把飞机每一次飞行中FMC自检状态储存在FMC的硬盘半导体或磁泡存储器里。这种存储器是非易失性的，它可以保留以前10次飞行中的FMC自检状态记录。飞机在每一次飞行结束时，把前面第11次的飞行状态记录首先洗掉，然后把当次飞行的FMC最新自检情况记入。除上述FMC自检和监控信息记录以外，还可把外部传感器情况记录下来，以帮助地面维护人员进行故障隔离和寻找。 16自检故障记录（续） FM

9、C本身自检的记录有：指令执行、程序存储器、ARINC429发送和接收机、程序销钉、输入输出控制器、离散输出、FMCFMC数据比较、存储器温度和工作以及程序监控等试验的通过或失败状态。外部传感器IRS、DME、VOR、ADC、燃油流量、燃油总量、ILS、时钟、TMC、EHSI、AFCS、MCP、CDU、内部总线、数据库装载机等发送的ARINC429数据的符号状态矩阵（SSM）是在正常状态、试验状态还是故障状态，以及外部传感器是实际故障还是无数据等等，也都储存在非易失性存储器里。 17双CDU双FMC系统 FMCS的系统安排：FMCS系统的结构一般是由两台FMC和两台CDU组成，即称之为双CDU双

10、FMC系统。 FMCS：一般机长一边的CDU和左边FMC组成一个系统，且该FMCS在运行中起主导作用；从FMCS：副驾驶一边的CDU和右边FMC组成一个系统，有时起从属作用。 主和从FMCS系统分别独立工作，但它们之间互相又有联系。各自在进行数据计算和控制飞机的作用上并不分主从关系;只有在进行数据比较、处理CDU请求、故障关断等一些工作时，才区分为主和从的关系。如此安排增加了系统可靠性。因为在双系统中，有一台FMC和一台CDU正常，仍能组成单FMCS系统而正常工作。18双CDU双FMC系统（续）双FMC系统中，两台FMC之间通过内部总线联系起来。在处理任一CDU起始请求时，先由主FMC进行后，

11、主FMC通过内部总线再通知从FMC进行处理。在电源刚接通时，两台FMC要通过总线进行一些软件比较。它们是操作程序、性能数据库、程序销钉结构安排以及导航数据库等项目的比较。一旦在两台FMC之间出现某项差异，立刻会在CDU的识别页面上显示。 19双CDU双FMC系统（续）双FMC系统正常工作期间，两台FMC还通过内部总线对各自所计算的各项数据进行比较，以确保两台FMC之间计算结果始终相同。数据比较的项目有：飞行计划；制导误差；制导指令；飞机当时经纬度位置；FMC计算速度等。 20双系统工作时的FMC故障检测如果探测到两台FMC的某项数值（飞行计划、制导指令、飞机位置和速度等信息）的比较差值超过了允

12、许值，那么，不论哪台FMC计算上出现问题，主FMC就要对从FMC进行重新同步。若在35秒的重新同步时间里，同步不成功，或在5分钟内出现4次重新同步活动，则主FMC就把从FMC关断，出现从FMC的故障显示，此时整个系统就只有一台FMC工作。这时的双系统已欠缺不全。但要转为双CDU单FMC工作系统，那么必须在失效FMC一边转动FMC仪表源选择电门，使之处于“转换”位。如此，仍然在工作的FMC与另一边的CDU也实现了正常的联系。21双系统工作时的CDU故障检测FMC和CDU之间在正常情况下主要是在同侧之间建立联系。各自的FMC都向它一侧的CDU以1赫兹的频率发送一个特殊的BITE询问字，由CDU向F

13、MC作出响应。假若该CDU处于关断电源状态或有故障时，不能向FMC发送回答信号，FMC就认为该CDU出现故障。此时剩下的CDU与两边的FMC发生联系，组成一个单CDU双FMC系统。两台FMC的工作仍象正常双系统工作时一样，但失效CDU一边的FMC并没有数据输到CDU上去显示。但两台FMC仍然按正常安排分别向与之相联的FCC和TMC输出操纵指令等。22前述FMC/CDU故障检测方法缺陷不仅FMC和CDU本身失效，且内部数据总线因断路、短路或其他原因也可能使FMC之间接收不到飞机当时位置信号，FMC接收不到对BITE自检字的回答。在这种情况下，也同样把它们当作FMC或CDU故障来处理，由系统重新安

14、排组成单FMC或单CDU结构。一旦发生了此类故障就要求机务人员采取措施，准确判断，及时找出故障所在位置。 23表1 双系统失效复原方式序 单故障情况 探测方法自动复原方式1左FMC故障 右FMC从内部总线收不到当时飞机位置数据 单FMC工作 2右FMC故障 左FMC从内部总线收不到当时飞机位置数据单FMC工作 3左FMC故障 左FMC收不到对左CDU自检询问字的回答信号 双FMC单CDU 4右FMC故障右FMC收不到对右CDU自检询问字的回答信号 双FMC单CDU 5左FMC右FMC总线失效 右FMC从内部总线收不到当时飞机位置数据 单FMC工作6右FMC左FMC总线失效 左FMC从内部总线收

15、不到当时飞机位置数据单FMC工作7左FMC监听（左）CDU总线失效 左FMC收不到对监听CDU自检询问字的回答信号 双FMC单CDU 8右FMC监听（右）CDU总线失效 右FMC收不到对监听CDU自检询问字的回答信号 双FMC单CDU 9监听（左）CDU 左FMC总线失效 左FMC收不到对监听CDU自检询问字的回答信号 双FMC单CDU 10监听（右）CDU 右FMC总线失效 右FMC收不到对监听CDU自检询问字的回答信号 双FMC单CDU 11左FMC非监听（右）CDU总线失效 不探测 正常双系统 12右FMC非监听（左）CDU总线失效 不探测 正常双系统 13非监听（左）CDU 右FMC总

16、线失效 右FMC在输入口收不到对CDU自检询问字的回答信号，但能在内部系统总线上收到 双FMC单CDU 14非监听（右）CDU 左FMC总线失效 左FMC在输入口收不到对CDU自检询问字的回答信号，但能在内部系统总线上收到 双FMC单CDU 24第三节 重新同步和FMC自测试显示 双FMCS工作的系统中，两台FMC之间要保持同步。如果两台FMC的计算结果、发出的操纵指令等有差异，那么，说明系统内起码有一台FMC的工作出了问题，需要采取措施在两台FMC之间进行重新同步工作。否则，双系统的FMCS会出现工作不协调，危及飞行安全。 25同步方式“主”FMC对“从”FMC进行重新同步正常工作的FMC对

17、断电的FMC进行重新同步使用IRS位置数据以及无线电位置数据重新同步26“主”FMC对“从”FMC进行重新同步 为了及时探测出FMC或CDU问题，双系统的FMCS在正常工作中，两台FMC之间要不断地对飞行计划、制导指令、飞机位置和速度等信息进行比较。当在两台FMC之间的误差超出规定的允许值时，作为“主”的FMC要对“从”FMC进行重新同步。在这种情况下，作为“主”FMC的是左FMC，被同步的FMC是右FMC，而不管到底那台FMC是否确有问题。 27正常工作的FMC对断电的FMC进行重新同步 若电源中断时间大于200毫秒，又重新接通电源，另一台正常工作的FMC此时作为“主”，通过内部系统总线对重

18、新接通电源的那台FMC进行同步。在这种情况下，不论左，还是右FMC，只要是仍在正常工作的FMC就是“主”FMC，经历了断电需要重新同步的FMC即为“从”FMC。由此看来，“主”和“从”FMC的确定是根据情况不同而定。只有当两台FMC出现数据差异而进行同步时，才总是以左FMC充当“主”的角色。 28使用IRS位置数据以及无线电位置数据重新同步如果断电的FMC 在电源重新接通的同时，另一台FMC也不在正常工作，那么，这台重新接通了电源的FMC会使用IRS位置数据以及无线电位置数据重新同步。若能同步成功，那么，为了使FMCS系统能正常工作，还必须由飞行员重新输入航路计划并使之实施。 29表2 重新同

19、步期间部件显示 时间 部件 指示 0510秒主CDU 0510秒时间内在便签行上显示“单FMC工作”信息 （时间长短EICAS显示“FMC信息” 与因什么原因FMC注意器亮 引起同步有关）从CDU显示静止，不能更新从边EHSI正常显示 （0510秒）主CDU 便签行上显示“单FMC工作”信息后，接着显示“重新同步另一台FMC”信息 35秒 从CDU 显示静止，不能更新 从边EHSI空白，屏幕中央有“MAP”信息 主CDU 便签行显示“重新同步另一台FMC”信息 35秒以上 从CDU FMC故障显示 从边EHSI空白，屏幕中央有“MAP”信息 30FMC故障报告双FMCS系统在35秒的重新同步时

20、间内，若同步不成功或在5分钟内出现4次重新同步活动，那么，“主”FMC就把被重新同步的FMC关断，从FMC出现故障显示。无论在什么情况下出现故障，是电子部件本身还是数据总线失效而引起确定为FMC或CDU故障，都会有相应的故障指示，以帮助操作者隔离故障，或采取措施，使系统重新安排为单CDU系统或单FMC系统继续工作。 31表3 FMC故障显示 部件故障指示失效FMC面板上黄色故障信号灯常亮 CDU（失效边）35秒后屏幕空白，中间显示“ FMC”信息CDU左下角的故障指示灯亮EHSI（失效边）510秒后屏幕空白，中间显示“ FMC”信息 CDU（工作边）正常显示，便签行有“单 FMC工作”信息 E

21、ICAS显示显示“FMC信息”，说明CDU上有单 FMC工作信息“左右 FMC失效”指示相应的 FMC已失效FMC注意灯亮，说明单FMC工作 32CDU故障显示 如果是CDU装置故障，则故障显示比较简单：失效的CDU屏幕显示空白；CDU面板上的失效指示器亮；在EICAS或在EHSI上没有任何形式的指示。 33故障隔离与处理在双FMCS工作系统中，如果有一台FMC出现了故障显示，并不一定说明FMC确实出现了故障。地面维护人员需要对故障的情况进行分析，进行故障隔离步骤，找出出现故障显示的真正原因，再采取适当的措施排除故障。34故障隔离步骤 失效边CDU上显示“FMC”在地面正常边CDU上正常显示检

22、查“识别”页记下操作程序号码同时断开两台FMC的供电跳开关经过15秒后，接通失效FMC的跳开关硬件故障软件适配故障FMC失效指示仍存在更换FMC“识别”页上检查操作程序号码是否一致在“模拟离散维护”页上检查程序销钉连接是否正确在“传感器状态维护”页上检查各传感器，并使之正常工作更正任何差异后，接通另一台FMC跳开关35故障隔离与处理概括说来，FMC出现故障显示有两方面的原因：FMC硬件故障，一般说来都要求更换FMC软件配合故障。 软件配合故障不是FMC内本身元件或电路出了问题，有些是在两台FMC之间的操作程序或程序销钉出现不一致或其他一些非硬件偶然性问题造成的，可以通过机务人员实施地面维护手段

23、，使之更正，即可使FMC恢复正常工作。 36第四节 FMC的维护页面 FMC有5个维护页面，它们专供地面机务维护人员使用，因而，只有当飞机回到地面后，才能检查显示，在空中不能显示。 即是：“导航数据库交叉装载”页；“FMC传感器状态”；“FMC模拟离散”；“性能系数”；“IRS监控”页 。37FMC传感器状态38FMC传感器状态FMC传感器状态页的第1/2页上，左边一列从上到下列出向FMC输送信息的外场可更换件（LRU）。第2、3、4列分别显示第一列设备系统的左、中、右装置状态，这些状态只用四种字符来表示：“OK”表示装置输来数据以及总线都是正常的；“TEST”表示该设备正处于自测试状态；“F

24、AIL”表示该设备工作不正常或没有连接或没有接通电源；“-”表示飞机上没有安装或者显示CDU一边的FMC不要求接收该装置的信号。所有显示的传感器状态只是说明了这些传感器的输出以及从传感器出发到FMC总线的情况。39FMC传感器状态（续）第2页最后一项内部总线（IBUS）：左边显示的是右FMC到左FMC内部总线的状态。是当FMC信号源选择电门都处于正常位置时的显示实例。若左或右 FMC仪表源选择电门已按下，那么，两个CDU上显示相同。 40FMC模拟离散显示的是与FMCS系统有关的电门、活门输来的当时离散信号的状态、程序销钉的选择情况，例如空调系统、防冰系统电门或空气活门位置、发动机工作状态等，

25、这些离散信号都是FMC计算性能数据时所需要的。“模拟离散信号”页也有两页。如果此时操作者操纵各相应的控制电门，使发出上述离散信号的活门或电门的状态进行转换，那么，在此页面上所显示的对应模拟离散信号也跟随发生变化。如此，可以检查各控制电门的可操纵性以及检查各活门和电门是否在它们应在的正确位置上。 41FMC模拟离散42FMC模拟离散（续）“模拟离散信号”第2页10排数据行显示FMC程序销钉选择情况以及一些电门位置。我们知道，各航空公司在购买飞机时，要根据本公司所奉行的制度和要求在FMC上选择相应的程序销钉，使FMC的工作能适应本航空公司使用的要求。若发生了因两台FMC程序销钉不一致而造成的软件配

26、合故障，可以在该页上检验各FMC程序销钉的连接情况是否一致。 43 IRS监控页 显示FMC对IRS监控数据的页面。在这个页面上显示各个IRS在飞行过程中，由所计算的飞机当时位置与FMC使用综合导航方式所确定的精确位置之间，每小时位置误差值。该页只在数据区2L、3L、4L分别显示左、中、右IRS的每小时海里的位置误差。我们知道，各IRS在进行位置计算时都会出现一定的误差。对于IRU来说，更严重的是系统的累积误差，也即飞行时间越长，其误差率也就越大。按照规定，每次飞行IRS计算的位置误差最大不允许超过3+3T海里，其中T为该次飞行的飞行小时。如果某次航行飞行3小时，则IRS位置的最大允许误差为9

27、海里。44IRS监控页45IRS监控页（续）FMC的IRS监控只对IRS位置计算的准确性进行监控，而对IRS的其他功能不起作用。目前，按照国内外的飞行员反映，在“IRS监控器”页上所显示的IRS的位置误差率为1.01.75海里小时。如果在3个或2个IRS中，有一个IRS的位置误差率逐渐变大，就应在每次航行后密切注意观察它的动态，了解它是否已出现故障。 “IRS监控器”页上显示的数据是FMC在飞机飞行结束，也就是飞机的地速小于20海里小时时计算出来的。由于显示的误差只是当次飞行的数值，所以，只要断开电源或飞机再次起飞升空，其数值立即消失，以准备下一次飞行结束时，再显示新的误差值。 46性能系数

28、显示当时FMC使用的进行垂直剖面计算的性能系数或限制值。这些数值还可在航空公司负责部门指导、组织下，在此页上进行适当的调整。要说明的是，这些数值的变化不会对垂直剖面参数计算产生很大的影响，因而有些航空公司可能对这些系数不加任何调整，仅使用飞机出厂时的固定数值。但若根据飞行条件、飞机和发动机的使用状态变化，对这些数值进行适当调整，那么，FMC的垂直剖面的运算可以达到更接近实际的优化。47性能系数48性能系数页面（续） “性能系数”页面的数据区：1L显示性能代码（PREF CODE），它显示的是四位二进制码。它表示在FMC后部插座上4个程序销钉的连接情况。销钉接地时，二进制码为1，否则为0。这个性

29、能代码与爬高减少推力有关，它说明能否减少推力以及在减推1和减推2方式时，降低推力的百分数。这个数值只向维护人员显示。一旦确定后，不能更改。在这里可以检查左、右两个FMC的性能代码是否一致。若不一致，会出现软件配合故障。49性能系数（续）2L：显示阻力系数（DRAG FACTOR）。飞机的阻力情况以飞机阻力极面的形式储存在性能数据库内。各FMC初始储存的阻力极面是一样的。这就是飞机设计的阻力极面平均值。但每架飞机由于制造上的差异，其阻力情况有所不同。此外，飞机使用了一段时间，或维修后，表面结构状态发生了变化，使阻力状态恶化或改善。为了使垂直剖面计算与飞机情况相适应，可在此页输入正确的阻力系数值，以便对储存的阻力极面作必要的修正。50性能系数（续）3L：显示燃油流量系数（FF FACTOR）。燃油流量因素的设计平均值也储存在FM