第1章 自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)概述《民航飛機(jī)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)》

《民航飛機(jī)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)》?精品課件合集自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)概述第一章目 錄CONTENTS1自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的分系統(tǒng)23自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的功用4有關(guān)飛行控制自動(dòng)化的爭(zhēng)議自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展第1節(jié)1.1

自動(dòng)駕駛儀“陀螺駕駛儀”：功用是保持飛機(jī)的穩(wěn)定平飛，即穩(wěn)定飛機(jī)的角運(yùn)動(dòng)。自動(dòng)駕駛儀中的測(cè)量元件（陀螺）從氣動(dòng)陀螺發(fā)展為電動(dòng)陀螺。自動(dòng)駕駛儀中的伺服系統(tǒng)由過去的氣動(dòng)-液壓式發(fā)展為全電動(dòng)式。自動(dòng)駕駛儀中控制信號(hào)的處理與放大組件從機(jī)電放大器、磁放大器發(fā)展為電子管、半導(dǎo)體、集成電路以及微處理器和數(shù)字化。由于通用航空飛機(jī)和大型運(yùn)輸客機(jī)對(duì)自動(dòng)飛行的要求不同，因而自動(dòng)駕駛儀的類型多種多樣，其發(fā)展極不平衡。在單發(fā)私人小飛機(jī)上，可能只用到單獨(dú)的“橫滾穩(wěn)定系統(tǒng)”或“機(jī)翼改平系統(tǒng)”，而大型客機(jī)卻有從起飛至接地和滑行的全自動(dòng)系統(tǒng)。1.2

從自動(dòng)駕駛儀到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息綜合化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式的

AFCS

開始和飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（FMCS）結(jié)合工作。在飛行管理計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理下的自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)和自動(dòng)油門配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)的自動(dòng)控制和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的自動(dòng)控制。飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能如下：飛行計(jì)劃性能管理導(dǎo)航計(jì)算對(duì)

VOR/DME

自動(dòng)調(diào)諧自動(dòng)油門速度指令1.2

從自動(dòng)駕駛儀到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)圖中的

IRS

是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其主要作用是為飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供位置信號(hào)，并為自動(dòng)駕駛儀提供姿態(tài)和航向信號(hào)。其中：——

整體的FMS工作條件：水平導(dǎo)航和垂直導(dǎo)航接通--

-

-單獨(dú)工作在飛行管理計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理下的自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)和自動(dòng)油門1.3

電傳飛行控制系統(tǒng)電傳飛行控制也稱電傳操縱，意為駕駛員指令飛機(jī)運(yùn)動(dòng)，而不是指令舵面偏轉(zhuǎn)。AFCS依靠機(jī)械連接推動(dòng)舵面，飛機(jī)的響應(yīng)運(yùn)動(dòng)需由駕駛員通過儀表感知后改變自己桿上的操縱，因而駕駛員進(jìn)入了飛行控制回路FBW靠桿上傳感器的電信號(hào)和飛機(jī)運(yùn)動(dòng)傳感器的反饋信號(hào)疊加后操縱舵面和飛機(jī)運(yùn)動(dòng)，駕駛員不進(jìn)入飛行控制回路，在自動(dòng)飛行方式下兩者無多大差別。FBW

和AFCS

之間的不同在于：駕駛員扶桿操縱時(shí)1.4

光傳飛行控制系統(tǒng)為了防止電磁干擾傳輸信號(hào)，F(xiàn)BW

采用雙絞線和屏蔽接地等技術(shù)，但尚不能完全抑制意外的電磁和電擊干擾，在此問題上光傳輸具有極好的防護(hù)性能。國(guó)外主要飛機(jī)使用自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的情況1.5

自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展方向在管制員駕駛員數(shù)據(jù)鏈通信（CPDLC）即將在飛機(jī)上推廣使用的今天，有人提出為使民用飛機(jī)進(jìn)一步自動(dòng)化，應(yīng)該使機(jī)載計(jì)算機(jī)能夠讀出地面空中交通管制（ATC）的指令，并轉(zhuǎn)化為選定飛行路徑和速度的駕駛指令交給

AFCS

去執(zhí)行。這是一個(gè)外回路指令生成問題，屬于

FMC的工作，也是自動(dòng)化飛行的發(fā)展方向。自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的分系統(tǒng)第2節(jié)2

自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的分系統(tǒng)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的分系統(tǒng)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的功用第3節(jié)3.1

實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的自動(dòng)飛行飛機(jī)的自動(dòng)飛行控制就是利用一套專門的系統(tǒng)，在無人參與的條件下，自動(dòng)操縱飛機(jī)按規(guī)定的姿態(tài)和航跡飛行，通?？梢詫?shí)現(xiàn)沿飛機(jī)三軸姿態(tài)角和飛機(jī)在

3

個(gè)方向空間位置的自動(dòng)穩(wěn)定和控制。采用自動(dòng)飛行的優(yōu)點(diǎn)如下:長(zhǎng)距離飛行時(shí)解除飛行員的疲勞，減輕飛行員的勞動(dòng)負(fù)荷。在某些壞天氣或復(fù)雜的氣象條件下，飛行員難于精確控制飛機(jī)的姿態(tài)和軌跡時(shí)，自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)姿態(tài)和軌跡的精確控制。當(dāng)氣象條件比較復(fù)雜，飛行員難于合理地操縱進(jìn)近著陸階段時(shí)，可以由自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)精確地完成進(jìn)近和著陸的機(jī)動(dòng)飛行。3.2

改善飛機(jī)的性能一般來說，飛機(jī)的性能和飛行品質(zhì)是由飛機(jī)自身的空氣動(dòng)力特性和發(fā)動(dòng)機(jī)的特性決定的。但是，隨著飛行高度和飛行速度的增加，飛機(jī)自身的特性會(huì)變壞?，F(xiàn)代飛機(jī)上常用的增穩(wěn)系統(tǒng)或阻尼系統(tǒng)也是一種控制系統(tǒng)，但它不是用來實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的自動(dòng)飛行控制，而是用來改善飛機(jī)的某些特性，實(shí)現(xiàn)所要求的飛行品質(zhì)的。這類系統(tǒng)雖然不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)飛行控制，但仍用于飛行控制，所以，它們也是自動(dòng)飛行不可缺少的組成部分有關(guān)飛行控制自動(dòng)化的爭(zhēng)議第4節(jié)4.1

關(guān)于自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度的爭(zhēng)議高度自動(dòng)化使駕駛員在空中減少工作負(fù)荷，并過分空閑，造成惰性，從而喪失警覺性。由于駕駛員知識(shí)水平不夠且訓(xùn)練不太充分，駕駛員對(duì)飛行自動(dòng)化的理解較膚淺，容易造成對(duì)某些飛行自動(dòng)化的曲解和誤操作。輸入方式不再是通過分立的專用電門、旋鈕、手柄，而統(tǒng)一由方式控制板（MCP）和/或控制顯示組件（CDU）實(shí)現(xiàn)，容易發(fā)生輸入差錯(cuò)，這種差錯(cuò)將造成重大危害；應(yīng)急情況下容易慌神，更易輸錯(cuò)或使人機(jī)接口脫節(jié)，無法輸入控制。人機(jī)接口關(guān)系上曾提出過一些正面教學(xué)的觀點(diǎn)：自動(dòng)飛行方式過多，在某些方式的自動(dòng)過渡中易使駕駛員模糊或誤解。某些駕駛員過分依賴自動(dòng)化，造成盲目的安全感而導(dǎo)致意外失控。駕駛員長(zhǎng)期依靠自動(dòng)化系統(tǒng)而缺乏手動(dòng)操縱實(shí)踐，技術(shù)熟練程度逐漸下降和荒廢，當(dāng)出現(xiàn)某些意外時(shí)，將手足無措，不能操縱改出。4.1

關(guān)于自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度的爭(zhēng)議駕駛員和

CDU

打交道太多，下視時(shí)間太久，影響了平視和對(duì)外部環(huán)境的感知。玻璃駕駛艙中，存在兩套顯示部件、兩套側(cè)桿，正副駕駛員職責(zé)劃分上如何分工協(xié)調(diào)，兩人的操作意圖如何充分交流、互相理解，這里留下的空隙往往是引起事故的緣由之一。人機(jī)接口關(guān)系上曾提出過一些正面教學(xué)的觀點(diǎn)：信息量加大，輸入/輸出數(shù)據(jù)量加大，一方面減少了駕駛員體力負(fù)荷，另一方面增加了駕駛員對(duì)信息讀取理解、判斷決策上的腦力負(fù)荷，使得心理負(fù)荷更為沉重。駕駛員成為管理員，脫離了對(duì)飛機(jī)的實(shí)時(shí)控制，靠編程計(jì)劃去實(shí)現(xiàn)飛行，對(duì)飛行中實(shí)時(shí)空情察覺的把握程度降低了，一旦發(fā)生意外，就不能立即進(jìn)入角色。4.1

關(guān)于自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度的爭(zhēng)議爭(zhēng)議的一般結(jié)論認(rèn)為：設(shè)計(jì)

AFCS

的前提是為保證飛行任務(wù)圓滿完成，達(dá)到安全指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益，并不是單純?nèi)プ非蟾叨茸詣?dòng)化。注意人機(jī)接口上的安排，遵照人的因素和工效學(xué)原則，考慮到駕駛員的理解和接受程度，設(shè)計(jì)中要盡可能降低復(fù)雜性，由于

AFCS

飛行工作方式過多，所以要在

EFIS

屏幕的明顯位置顯示自動(dòng)飛行的工作方式，防止駕駛員不能很好地感知生效工作方式，造成互相矛盾的誤操作或操縱不當(dāng)。加強(qiáng)對(duì)駕駛員的訓(xùn)練，通過訓(xùn)練充分掌握自動(dòng)飛行的機(jī)理和應(yīng)急處理程序?？傊懻摽隙孙w行自動(dòng)化深入發(fā)展，以提高飛機(jī)的穩(wěn)定性、操縱性和飛行品質(zhì)的必要性。這些都有利于緩解駕駛員操作緊張和疲勞，有利于飛行安全。4.2

關(guān)于

FBW

是否需要機(jī)械連接作備份的爭(zhēng)議這個(gè)問題起源于空客和波音兩大公司對(duì)

FBW

原理認(rèn)識(shí)上的差異。通過時(shí)間的考驗(yàn)，

證明了FBW是安全的，多余度電傳或光傳鏈接的可靠性在某些