飛行管理計算機水平導航功能的研究

趙東偉（中國國際航空股份有限公司運行控制中心運行業務室，北京 100621）

飛行管理計算機水平導航功能的研究

趙東偉
（中國國際航空股份有限公司運行控制中心運行業務室，北京 100621）

隨著航空事業的不斷發展，現代化航空科學技術水平的不斷提升，計算機在飛行管理中的應用越來越廣泛，飛機管理工作的質量和效率都在不斷提升。飛行管理系統于上世紀八十年代被廣泛應用于航空管制當中，為航空飛行管理水平的提升做出了巨大的貢獻。在飛行管理系統的幫助下，不但能夠降低機組所承擔的負荷，完成全程自動飛行管理，還可以優化飛機駕駛艙的資源分配，促進飛行的優化升級。本文就飛行管理計算機水平導航功能開展初步研究。

飛行管理；計算機；水平導航；功能

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.118

由于飛行員訓練需要理論與實際相結合，而采用真實飛機飛行就會增加訓練的風險和消耗，因此，采取飛行模擬器開展飛行員的日常訓練是最合理的方式。飛行模擬器在自動飛行時所用的導航裝置為飛行管理系統，其具備航跡規劃、航路管理、水平制導以及飛機位置的實時計算等功能。針對飛行管理計算機所具備的水平導航功能，本文對導航功能的實現過程進行了深入的剖析，研究其在建模、計算機語言表述的情況下如何與飛行模擬器系統的其他部分實現協調工作。

1　飛行管理系統初步介紹

飛行管理系統主要包括四大主系統：飛行管理計算機系統、自動駕駛指引系統、自動油門、傳感器系統。以上四個主系統之間既是相互獨立的，又能夠以多種形式組合成不同的工作模式，其中，飛行管理計算機系統是整個飛行管理系統的核心部分。當在飛行管理計算機中輸入相關航班的航線、起飛機場、目的機場等信息時，管理計算機系統所具備的慣性導航和無線電導航功能就能夠即刻找到相關的航班信息，準確指出飛機的即時位置，向目的飛機發送相關指令，引導其到達目的機場。飛行管理系統能夠根據飛機的所在位置、目的地、性能參數、導航臺位置、航線等信息確定飛機合理的航向、速度、升降速度以及階梯爬高和下降等指令，實現全自動導航，幫助飛機達到最好的飛行和降落狀態。

2　飛行管理系統的結構組成

（1）飛行管理計算機系統。飛行管理計算機系統是飛行管理系統的核心部分，主要由飛行管理計算機和控制顯示組件構成，承擔著協調、處理和控制其他系統工作的任務?，F階段，很多民航使用的飛機中為了確保飛行管理系統的可靠性，一般都是裝有兩臺飛行管理計算機，一臺用于主要管理控制工作，另一臺備用以防意外情況的發生。為了便于操作，控制顯示組件被安置在駕駛艙靠近正、副駕駛的中央操縱臺的前方。

（2）自動駕駛指引系統。自動駕駛指引系統也叫自動飛行控制系統，是飛行管理計算機系統的操作系統，能夠綜合操控自動駕駛等系統。其構成主要是兩臺或者三臺飛行控制計算機、一個方式控制面板和其他的部分。飛行控制計算機能夠接收來自飛機發出的各種信號，根據實際的要求對其作出信息處理，產生輸出指令，操縱飛機的機翼、安定面、升降艙等。

（3）自動油門。自動油門系統由自動油門計算機和自動油門伺服機構構成，自動油門計算機負責接收傳感器和方式控制面板傳上來的數據，并對其根據要求進行適當的處理，一切數據處理結束后，再將輸出的指令傳輸到油門機構中去。

（4）傳感器系統。傳感器系統主要包括慣性基準系統、大氣數據計算機、測距儀、全向信標、全球定位系統、儀表著陸系統以及燃油總和器和飛行時鐘等。有了這些系統的支持，將實際測量的飛行相關數據與導航的大氣數據傳向飛行管理計算機系統。

3　飛行管理系統的水平導航功能

（1）位置計算。飛機在飛行過程中的實時位置對指令的發布和操縱意義重大，計算機執行程序能夠針對飛機的飛行位置進行精確定位，計算機執行程序對飛機上無線電導航接收機所接收到的地面無線電信號和慣性基準系統帶來的信號進行綜合計算，以達到最高的精確性和準確性。無線電導航接收機主要由兩臺DME接收機、兩臺VOR接收機和飛機在著陸時會用到的兩至三臺ILS設備組成，他們能夠同時為中央計算機提供接收到的信號。

（2）IRS位置信號和無線電導航位置修正。飛行管理計算機首先接收慣性基準系統發出的飛機位置信號、航向、航速等信息，在這些綜合信息的基礎上進行導航工作。慣性基準系統的基本傳感器是由三個激光陀螺和三個加速度計構成，這六個部件與飛機緊密固定，沒有相對位移的影響，這樣對感受轉動量來說十分有利。

（3）位置校正。無線電導航接收機所接收到的地面無線電信號與慣性基準系統所產生的信號要綜合起來進行計算以達到最高的信息精準度。無線電導航接收機的構成部分同樣是兩臺DME和兩臺VOR，他們各自接收地面發射臺發出的無線電波。兩個及其以上的導航參數才可以確定飛機的實時飛行位置，飛行管理系統主要使用兩種無線電定位手段，一種是測距定位，另一中是測距側向定位。

（4）飛行管理系統導航功能的實現。飛行管理計算機系統的功能包括無線電位置計算、導航臺選擇、合成速度、慣性基準系統數據混合、本地地球半徑計算以及位置、速度、高度、補償過濾器等。經過一系列的綜合計算，將數據計算結果輸送到自動駕駛儀與顯示組件中，幫助駕駛員完成一系列全自動操控。飛行管理計算機系統優先選擇的無線電定位方式是測距定位，飛機上的DME詢問機和地面的DME應答機是實現測距不可缺少的設備，各個部分配合從而實現飛行管理系統導航功能。

綜上所述，在飛機飛行的整個過程中，每個階段都由飛行管理系統進行全自動管理和控制，將飛機所處的位置、高度、飛機狀態相關信息精確轉換成動態數字顯示給駕駛員，這種全自動的操作管理模式不僅安全、可靠，還給駕駛艙資源的配置提供了很大的空間，大大降低了飛行的成本和消耗，飛行管理系統已經成為現代化航空科技發展的新潮流，推動航空事業進入發展的新時期。

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