1第一章 飞行管理系统（ FMS）概述2FMCS FMS ASWHAT TO LEARN?Ø 是现代飞机上的飞行管理设备; Ø 是最先进的机载电子设备的代表; Ø 在飞机上是一个完整、独立的系统; Ø 执行自动飞行管理的功能3n未安装FMCS飞行时Ø飞行员必须参考地图,飞机性能手册,航图,各种 图表和计算器,以此获得导航和性能的信息数据 .Ø领航员 4n装上FMCS后Ø现在这些数据都存储在FMC内.FMC内存储的与杰普逊航 图一样的数据,称为导航数据库.飞行员使用CDU与FMC通 信,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CDU上显示出来,还能在水平 状态指示器(HSI)上显示. Ø实现了全自动导航,不但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,更主要的是FMC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.5飞行管理系统（FMS）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 行控制系统（AFCS），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， 保证飞机的飞行安全和飞行品质，而且可以大大提高 驾驶舱的综合化、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 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 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6n飞行航路Ø起飞机场,Ø目的地机场n起飞全重以及性能要求 Ø最经济速度Ø巡航高度Ø计算推力限期值 n定位n飞行时间n精度最佳飞行uTimeumoney7n FMS发展史- Ø飞行管理的概念最早可以追溯到20世纪20年代自 从1929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 行的重要性但飞行管理系统直到20世纪60年代才 真正开始发展起来，并大致经历以下5个发展阶段 ：Ø区域导航系统、性能管理系统PMS、飞行管理系统 FMS、四维导航和新一代飞行管理系统。
1.1 FMS引言8一、发展历程ü早期（60年代），装有一台数字计算机和一个专用控制显 示组件的高级区域导航导航系统：横向和垂直导航ü（70年代中期）为了对付石油短缺和价格的飞涨，引进性性 能能数据计算机： （增加）ü开环最优功率、巡航高度和当时飞行条件下的空速指引ü该系统仅计算一些原来可在《飞行手册》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9ü飞机性能管理系统（PMS）：耦合自动驾驶仪（巡航）、自动油门（纵向剖面） （80年代）¨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¨飞行员负责导航工作，以及起飞爬高和下降操纵ü高级区域导航导航系统+飞机性能性能管理系统（现在） ：¨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）¨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•首次安装：1981年12月试飞的Boeing767•1982年2月试飞的Boeing757及其后的各型现代飞机上10二、作用系统各组件、传感器和显示部分由ARINC-429数字数据联系起来。
FMC 性能处理机的为48K字;输入/出处理机为 32K字.最大存取时间为700纳秒 n便签存储器和数据库存储器-CMOS器件n早期,FMC使用硬盘存储器n最新型,磁泡存储器(MAGNETIC BUBBLE),体积小,存储量大n各存储器的特性参数见表2-188FMC内部通信(图2-3)n计算机内电源系统有过流和短路保护n数据传输采用ARINC-429格式,输入28个通道,输出12个通 道.n开路/接地离散信号有52个输入通道,3个输出通道.另外 还有27个晶体管-晶体管集成电路离散信号转入通道 n导航,性能,输入/输出处理机都是相互独立地工作,失效互不 影响.n三者之间通过公共存储器和内部处理器中断进行相互联系89一、导航处理机n功能:¨执行与导航计算，横向和纵向操作指引和CDU管理n组成:导航微处理器和存储器¨导航微处理器:n控制,协调所有导航部分元件的工作,执行一套微程序指令.¨4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n基本构造相同,只是存储器的容量小¨A17:程序存储器,便签存储器,高速RAMn组成:性能处理器和存储器¨性能处理器:根据传感器输入,CDU输入及性能数据库 的数据进行计算,n实现最佳纵向飞剖面的管理,包括飞行高度,速度,爬升/下降速率等；n并提供显示 91三、输入/输出（I/O）处理器n功能：¨有规则地在计算机和飞机各设备之间传输信息。
n组成:¨处理器，存储器，混合输入输出装置，ARINC控制器，ARINC接口，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n作用:三个处理器之间进行通信n组成：A9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 FMC数据库nFMC软件：操作程序、数据（库）n和数据库有关的操作：¨通过CDU选择飞行控制的各种工作方式¨选择各种航路结构¨进行各种数据计算n分类¨性能数据库（固定不变的）n与飞机性能有关的各种参数¨导航数据库（每28天更新一次）n飞机导航方面的数据94导航数据库n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 理n内容：¨飞行区域的机场、航路点、导航台的地理位置、结构以及航路组 成结构等n分类：¨标准数据：n适用于世界范围的机场、导航台的数据，根据公司飞机飞行区域选用 。
美国Jeppeson航图发行公司（合同）¨特定数据：n仅与航空公司飞行航线的航路结构有关的数据95导航数据库产生和装载过程（图2-4）n导航数据库产生过程：¨导航数据库中心汇集两类数据¨ARINC-424格式进行编码¨计算机进行处理¨磁带制造机制成DC-300式盒式磁带¨包装后送至航空公司n航空公司装载数据：¨每28天，数据装载机将数据库装到FMC96导航数据库所存储的内容1、导航设备nDME台；VOR/DME台；VOR台¨位置：导航台的位置用经纬度表示¨频率：¨标高：海拔高度¨识标：3个字母作为识别标志¨级别：低高度、高高度、终端极972、机场¨归航位置：经纬度¨登机门参考位置：飞行前起始IRS¨跑到长度和方位：每条跑道有两个方位数值¨标高：机场海拔高度¨ILS设备983、其他¨航路：n分为高空、低空航路和机场附近的终端航路¨航路数据：n航路类型、高度、航向、航段距离、航路点说明¨公司航路：n航空公司负责飞行的固定航线数据¨终端区域程序：n标准仪表离港、进港程序，过度和进近程序¨ILS进近：n设备频率和识标，穿越高度、错过进近的飞行程序和距离等数据99导航数据定期更新（特点）n导航台频率更改、更新n添加新的导航台n机场跑道延伸n候机楼改建、扩大n公司航路频繁变动100数据库更新过程n每28天进行一次更新n在地面进行，驾驶舱内n工具：专用数据装载机n通过数据装载机将新数据装到1FMC内n通过CDU把装好地2FMC的数据转输到另一台FMCn组成：数据磁带盒槽、连接插座、电门、指示灯、保险丝 （图2-5）101数据装载机面板（图2-6）n功能电门有5个位置n自测试：工作检查¨读出磁带4个连续轨道的数据，通过电缆传送到FMC，然后接收返回信号，译码比较¨发现驱动器、磁带、输送错误存在时，发出相应的指 示n位置“1”：进行导航数据库的装载或更新操作n其他电门不用1027个指示灯n接通：电源接通n准备：磁带已经装好，温度符合要求，自试成功n传输：数据正在传输n完成：传输结束，数据装载机上的磁带又绕回到起始位置n装置失效：自试失败n读出失效：20次尝试不能读出磁带上数据n数据传输失效：传输有误差103指示灯的工作过程n数据装载机接通电源后-接通n启动自检程序来检验RAM存储器，PROM存储器，内部I/O借口工作 是否正常，期间，各灯亮大约6秒钟后灯灭，除“接通”n倒带成功后-准备n功能电门置位置1，磁带上第一轨道读出开头数据，发送RTS，回答 CTS，证明接通，否则“传输失效”n文件结束标记EOF，然后“准备”和“传输”灯灭，传输结束-亮nCDU 上的显示2-7104数据库交叉输送显示n另一台FMC可通过数据装载机再装一次n通过CDU进行数据交输，飞机在地面（图2-8）¨清除CLR便签行的信息¨准备ARM打入2个CDU的便签行内¨按2个CDU右第6行的行选键，使ARM输入到显示区内¨按发送FMC的左边TRANSMIT¨再按接收FMC的右边RECEIVE¨显示“传输正在进行”n装载工作大约10分钟n磁带内存有56天有效导航数据，分为现用数据库和前28天 或后28天有效的数据库105性能数据库n内容：¨飞机纵向导航进行性能计算所需要的有关数据n分类¨详细的飞机空气动力模型¨本飞机上的发动机数据模型106n飞机空气动力模型飞机空气动力模型¨飞机基本阻力极面，偏航阻力¨批准的飞机操作极限值：n最大角度爬高，最大速率爬高¨最大速度，最大马赫数¨一个冲击限制包络线和一些飞机和发动机型号来固定参数n航程马赫数、进近速度、机翼面积、翼展、经济爬高速度、经 济巡航马赫数、襟翼放下时的规定速度107n发动机数据模型¨飞机爬高和巡航单发停车连续飞行时的额定推力值¨在各不同高度和速度下的额定推力值修正¨EPR或N1转速限制值¨推力和燃油流量关系参数¨发动机在客舱、驾驶舱空调系统工作以及各方并系统 工作时的引气量¨用于各参数计算、调节，从而推力进行修正1082010.4.26n性能数据基本是固定值，在飞机机身和发动机设 计好后就已经确定了；n飞机阻力系数和发动机燃油流量系数可能会有一 些变动（折旧）；¨机务人员可通过CDU进行修改。
性能数据库特点1092.3 FMC的导航功能n导航就是有目的地，安全有效地引导飞机从一地 到另一地的飞行横向控制过程n导航要从起飞机场开始，根据要飞抵的目的地选 择航线；确定离目的地或某个要飞越的航路点的 距离，预定到达时间，确定速度等概念 导航：着重于利用导航系统（IRS和无线电导航系统）信号准确地确定飞 机当时的位置 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 面飞行110导航系统需要解决的三个主要问题？n如何确定飞机当时的位置？n如何确定飞机从一个位置向另一个位置前进的方向？n如何确定离地面某一点的距离或速度、时间？导航：就是给飞行员提供飞机飞行中的位置、方向、距离和速度 等参量！111n现代飞机速度提高n航空交通拥挤n计算机输出连续的、适时的操纵指令¨AFCS：产生横向加速度来改变飞机的航向，产生垂直加速度来使飞机爬高或下降¨A/T：控制飞机由起飞机场以预定航线、经济的飞行方式飞向目的地nFMC的导航功能集合了惯性导航、无线电导航和ILS的功能，提供一个综合导。