1、中国民航大学空管学院,第十五章 飞行管理系统,一、概述,飞行管理系统（FMS）提供飞行的时间、距离、速度、经济剖面和高度的预测,可减小驾驶舱工作量，提高效率，省掉许多以前通常由飞行员执行的日常操作。,1.基本原理,飞机在FMS的控制下，可以实现全自动导航，可以以最佳的飞行路径、最佳的飞行剖面和最省油的飞行方式完成从起飞到进近着陆的整个飞行过程。,2.组成,（1）处理分系统飞行管理计算机系统（FMCS） FMCS包括FMC和CDU（2）执行分系统自动飞行系统（AFS） AFS包括AP、FD、A/T（3）显示分析统电子飞行仪表系统（EFIS） EFIS包括PFD、ND（4）传感器分系统惯性基准系统
2、（IRS）、大气数据系统（DADC）及无线电导航系统,3.功能,FMS的主要功能包括：（1）导航与制导功能（2）自动飞行功能（3）性能管理功能（4）咨询和报警功能,二、飞行管理计算机系统（FMCS）,FMCS由FMC和CDU组成。,1.飞行管理计算机（FMC）,FMC接收来自大气数据系统、惯导系统以及无线电导航系统的信息数据，再检查和利用飞机机组输入的飞行计划信息、飞机系统数据以及FMC导航数据库和性能数据库来计算飞机的导航和性能目标值，对飞行计划进行管理，以及提供在EFIS上显示的供飞行员使用的信息数据。,FMC包含性能数据库和导航数据库,2.控制显示组件（CDU）,CDU是机组与FMC之间
3、交互的接口，飞行员可以通过任意一部CDU向FMC输入数据。,CDU包括：显示屏功能方式键字母数字键发光通告器等。,三、FMS的功能实现,1. FMS导航功能,用来确定飞机当时位置，进行导航计算，以及导航台自动调谐管理等，完成飞机横向剖面的飞行管理，引导飞机按照预定航线飞达目的地。,包括：自动选择导航台和自动调谐；从起飞机场开始，根据要飞抵的目的地机场选择航线；确定距离目的地或飞越航路点的距离；预定到达的时间和速度等。,导航数据库分成两大类：标准数据-对各航空公司都适用。特定数据-仅与航空公司飞行航线的航路结构有关的数据。数据库中的数据每隔28天进行更新。,（1）导航数据库,导航数据库是为了飞机
4、从起飞到着陆整个过程都具备自动导航能力而设计的，它存放了整个区域的导航信息。,导航数据库的内容,导航设备 导航台的标识、位置、频率、标高等。机场 机场的位置、机场标高、跑道长度、跑道方位等。航路 航路类型、高度、航向、航段距离和航路点说明等。公司航路 由飞机用户规定，是航空公司负责飞行的固定航线数据。终端区域程序 SID、STAR、程序转弯、等待、复飞、进近程序等。,（1）实际导航性能（ANP）FMC对自身定位水平的预计，以95的准确性预计最大位置误差。（2）所需导航性能（RNP）FMC给起飞、航路飞行、越洋飞行、航站飞行和进近阶段提供默认的所需导航性能。实际导航性能（ANP）不得低于所需导航
5、性能（RNP）,（2）导航性能,2.FMS制导功能,制导是飞机沿预选航迹飞行时，受到扰动或导航不确定性引起偏离预选航迹后作出的一种决策。,制导分为：水平制导和垂直制导两种。,（1）水平制导,水平制导是按照一定的控制律对水平面内实际航迹相对预选航迹偏差进行控制。 当水平制导功能接通时，FMC提供航向控制指令，控制飞机沿预选航路飞行。 在LNAV（水平制导）方式下，飞行管理计算机的导航功能与飞行指引仪（FD）和自动驾驶仪（AP）相耦合,（2）垂直制导,垂直制导是按照一定的控制律对垂直面内实际航迹相对预选航迹偏差进行控制。 当垂直制导功能接通时，FMC提供速度和升降率控制指令，控制飞机沿预选的纵向路
6、径飞行。 在VNAV（垂直制导）方式下，FMC的性能与飞行控制系统（FCS）及自动油门（A/T）相耦合。,3.FMS性能管理功能,在飞行过程中，计算飞机的相关性能指标以达到最佳的垂直预选航迹。（燃油最省、成本最小、时间最短）,性能数据库是性能管理的基础，用于完成性能优化计算，包含对飞机垂直导航进行性能计算所需的有关数据。它们是与飞机和发动机有关的参数。,（1）性能数据库,性能数据库的内容,飞机部分：（1）机翼面积（2）发动机台数（3）飞行包线（4）升力特性曲线（5）飞机极曲线（6）飞机各种重量,发动机部分：（1）燃油消耗特性曲线（2）特性曲线（3）飞行各阶段性能数据（4）飞行控制模态数据,（2
7、）推力管理,自动油门根据FMC的指令进行工作。FMC为下列各方式计算预选基准推力：起飞减推力起飞爬升减推力爬升巡航复飞,4.FMS飞行计划管理,航路是由一系列的航段组成。每个航段是两个航路点之间的过渡路径。每个航路点位置用纬度、经度和高度给出。航路点来自于导航数据库或由飞行机组输入。每一航路点需要计算的数据有：预计高度 到达时间速度 剩余燃油航路点间的距离 航路点之间的飞行路径航道,5.咨询和报警,飞行员可以通过CDU获取很多咨询信息，如与飞行剖面有关的信息，与性能有关的信息，系统故障信息等。 同时，FMS还可以提供自动报警功能，如风切变警告、近地警告、TCAS警告等。,FMS在各个飞行阶段的
8、功用,（1）起飞阶段,驾驶员在起飞准备时，通过FMCS的CDU所输入的飞行计划（起飞/目的地机场、航路点、进离场程序等），FMC计算飞行路径。 同样，根据CDU上输入的飞机的全重、巡航高度、储备有两、外界温度等性能数据，FMC计算飞机的最佳起飞目标推力以及飞机飞行的垂直剖面。,（2）爬升阶段,飞机起飞高度400ft，驾驶员接通横向导航（L NAV）和垂直导航（V NAV）后，根据飞行路线对飞机进行横向和垂直导航和制导。 FMC根据驾驶员的选择确定目标推力和目标速度，提供最佳爬升剖面（即最佳爬升角度和速度），分段爬升和爬升顶点高度的建议。,（3）巡航阶段,FMS根据航线的长短和航路情况选定最佳巡航速度和最佳巡航高度。在两机场间采用大圆航线路径飞行。,（4）下降阶段,FMS根据驾驶员输入的和导航数据库中存储的数据确定飞机开始下降的顶点，并在下降过程中确定下降速度，最大限度地利用飞机的位能，以节省燃油。,（5）进近阶段,飞机在下降终点时，FMS以优化速度引导飞机到跑道入口和着陆点,飞机在下降终点时，FMS以优化速度引导飞机到跑道入口和着陆点,FMS在飞机飞行过程中，以最佳飞行路径操纵飞机，不但安全、可靠，而且使飞机节省了燃油，缩短了飞行时间，大大降低了飞行成本。,本章重点：,1.FMS的组成部分？2.FMS的功能？,
