飞行管理计算机水平导航功能的研究

赵东伟（中国国际航空股份有限公司运行控制中心运行业务室，北京 100621）

飞行管理计算机水平导航功能的研究

赵东伟
（中国国际航空股份有限公司运行控制中心运行业务室，北京 100621）

随着航空事业的不断发展，现代化航空科学技术水平的不断提升，计算机在飞行管理中的应用越来越广泛，飞机管理工作的质量和效率都在不断提升。飞行管理系统于上世纪八十年代被广泛应用于航空管制当中，为航空飞行管理水平的提升做出了巨大的贡献。在飞行管理系统的帮助下，不但能够降低机组所承担的负荷，完成全程自动飞行管理，还可以优化飞机驾驶舱的资源分配，促进飞行的优化升级。本文就飞行管理计算机水平导航功能开展初步研究。

飞行管理；计算机；水平导航；功能

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

由于飞行员训练需要理论与实际相结合，而采用真实飞机飞行就会增加训练的风险和消耗，因此，采取飞行模拟器开展飞行员的日常训练是最合理的方式。飞行模拟器在自动飞行时所用的导航装置为飞行管理系统，其具备航迹规划、航路管理、水平制导以及飞机位置的实时计算等功能。针对飞行管理计算机所具备的水平导航功能，本文对导航功能的实现过程进行了深入的剖析，研究其在建模、计算机语言表述的情况下如何与飞行模拟器系统的其他部分实现协调工作。

1　飞行管理系统初步介绍

飞行管理系统主要包括四大主系统：飞行管理计算机系统、自动驾驶指引系统、自动油门、传感器系统。以上四个主系统之间既是相互独立的，又能够以多种形式组合成不同的工作模式，其中，飞行管理计算机系统是整个飞行管理系统的核心部分。当在飞行管理计算机中输入相关航班的航线、起飞机场、目的机场等信息时，管理计算机系统所具备的惯性导航和无线电导航功能就能够即刻找到相关的航班信息，准确指出飞机的即时位置，向目的飞机发送相关指令，引导其到达目的机场。飞行管理系统能够根据飞机的所在位置、目的地、性能参数、导航台位置、航线等信息确定飞机合理的航向、速度、升降速度以及阶梯爬高和下降等指令，实现全自动导航，帮助飞机达到最好的飞行和降落状态。

2　飞行管理系统的结构组成

（1）飞行管理计算机系统。飞行管理计算机系统是飞行管理系统的核心部分，主要由飞行管理计算机和控制显示组件构成，承担着协调、处理和控制其他系统工作的任务。现阶段，很多民航使用的飞机中为了确保飞行管理系统的可靠性，一般都是装有两台飞行管理计算机，一台用于主要管理控制工作，另一台备用以防意外情况的发生。为了便于操作，控制显示组件被安置在驾驶舱靠近正、副驾驶的中央操纵台的前方。

（2）自动驾驶指引系统。自动驾驶指引系统也叫自动飞行控制系统，是飞行管理计算机系统的操作系统，能够综合操控自动驾驶等系统。其构成主要是两台或者三台飞行控制计算机、一个方式控制面板和其他的部分。飞行控制计算机能够接收来自飞机发出的各种信号，根据实际的要求对其作出信息处理，产生输出指令，操纵飞机的机翼、安定面、升降舱等。

（3）自动油门。自动油门系统由自动油门计算机和自动油门伺服机构构成，自动油门计算机负责接收传感器和方式控制面板传上来的数据，并对其根据要求进行适当的处理，一切数据处理结束后，再将输出的指令传输到油门机构中去。

（4）传感器系统。传感器系统主要包括惯性基准系统、大气数据计算机、测距仪、全向信标、全球定位系统、仪表着陆系统以及燃油总和器和飞行时钟等。有了这些系统的支持，将实际测量的飞行相关数据与导航的大气数据传向飞行管理计算机系统。

3　飞行管理系统的水平导航功能

（1）位置计算。飞机在飞行过程中的实时位置对指令的发布和操纵意义重大，计算机执行程序能够针对飞机的飞行位置进行精确定位，计算机执行程序对飞机上无线电导航接收机所接收到的地面无线电信号和惯性基准系统带来的信号进行综合计算，以达到最高的精确性和准确性。无线电导航接收机主要由两台DME接收机、两台VOR接收机和飞机在着陆时会用到的两至三台ILS设备组成，他们能够同时为中央计算机提供接收到的信号。

（2）IRS位置信号和无线电导航位置修正。飞行管理计算机首先接收惯性基准系统发出的飞机位置信号、航向、航速等信息，在这些综合信息的基础上进行导航工作。惯性基准系统的基本传感器是由三个激光陀螺和三个加速度计构成，这六个部件与飞机紧密固定，没有相对位移的影响，这样对感受转动量来说十分有利。

（3）位置校正。无线电导航接收机所接收到的地面无线电信号与惯性基准系统所产生的信号要综合起来进行计算以达到最高的信息精准度。无线电导航接收机的构成部分同样是两台DME和两台VOR，他们各自接收地面发射台发出的无线电波。两个及其以上的导航参数才可以确定飞机的实时飞行位置，飞行管理系统主要使用两种无线电定位手段，一种是测距定位，另一中是测距侧向定位。

（4）飞行管理系统导航功能的实现。飞行管理计算机系统的功能包括无线电位置计算、导航台选择、合成速度、惯性基准系统数据混合、本地地球半径计算以及位置、速度、高度、补偿过滤器等。经过一系列的综合计算，将数据计算结果输送到自动驾驶仪与显示组件中，帮助驾驶员完成一系列全自动操控。飞行管理计算机系统优先选择的无线电定位方式是测距定位，飞机上的DME询问机和地面的DME应答机是实现测距不可缺少的设备，各个部分配合从而实现飞行管理系统导航功能。

综上所述，在飞机飞行的整个过程中，每个阶段都由飞行管理系统进行全自动管理和控制，将飞机所处的位置、高度、飞机状态相关信息精确转换成动态数字显示给驾驶员，这种全自动的操作管理模式不仅安全、可靠，还给驾驶舱资源的配置提供了很大的空间，大大降低了飞行的成本和消耗，飞行管理系统已经成为现代化航空科技发展的新潮流，推动航空事业进入发展的新时期。

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