数据库和导航课件.ppt

第二章飞行管理计算机,2010 年 12月,第二节 FMC的数据库,FMC的存储器内除存储有各种操作程序以外，还包含有许多数据。这些数据也是FMC正常发挥它的功能所不能缺少的。根据储存数据内容及性质的不同，数据库分为：导航数据库和性能数据库 导航数据库 用于：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。数据库内的数据是飞机飞行区域的机场、航路点、导航台的地理位置、结构以及航路组成结构等。,导航数据库（续）,导航数据库分成两大类：标准数据-对各航空公司都适用，一般都与美国杰普逊(Jeppeson)航图发行公司签订合同，由杰普逊公司定期提供。特定数据-是仅与航空公司飞行航线的航路结构有关的数据。这两类数据由导航数据库制造中心汇集、处理后，制成DC-300式盒式磁带或其它媒质，包装后分发到航空公司，每隔28天用数据装载机把数据装载到FMC中。导航数据库的内容:导航设备机场航路,导航设备,导航设备类别：导航台可分为测距机（DME）台；全向信标（VOR）和DME装在一起的VORDME台；VOR和DME装在一起，但VOR的频率为特高频（UHF）的塔康（TACAN）台等。位置：所有导航台在地球上的位置，都用经纬度来表示频率：各导航台的使用频率。标高：各导航台所在位置的海拔高度。识标：各导航台以3个英文字母作为各自的识标标志。级别：导航台分为低高度、高高度和终端级。,机场,归航位置：飞机归航的机场经纬度位置。登机门参考位置：机场候机楼各登机门处的经纬度位置。这个位置在飞机起飞前提供飞行员用于起始IRS。跑道长度和方位：每条跑道有两个方位数值，若一条为35，那么另一个方位为215。标高：机场的海拔高度。仪表着陆系统（ILS）设备。,航路,航路分为高空、低空航路和机场附近的终端航路等。航路数据包括:航路类型;高度;航向;航段距离;航路点说明等。公司航路由飞机用户规定，它们是航空公司负责飞行的固定航线数据。终端区域程序包括有ILS设备频率和识标，穿越高度、错过进近的飞行程序以及距离等数据。,导航数据库内的数据除导航台和机场所在地的标高不大可能改变以外，其它数据都有可能在经历一段时间以后有所变化，考虑到世界各地的导航台、跑道、有新建、扩建、为、停用、改换频率、制式等各种变化，航路的航站程序也有更新和增添规定，机场跑道延伸、候机楼改建、扩大等等。尤其公司航路有可能有较频繁的变动，因而国际组织规定导航数据库要定时进行更改。数据库的更新要28天进行一次，每个周期在开始前对数据库进行一次修正或用全部新数据重新输入一次。需要有专门的磁带数据装载机在飞机的驾驶舱内进行。,性能数据库,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型号有关的参数。性能数据库分为：详细的飞机空气动力模型 发动机数据模型,性能数据库-飞机空气动力模型,飞机基本阻力极面（即襟翼完全收好和放下到一定位置时的阻力极面），偏航阻力等；批准的飞机操作极限值，它们是最大角度爬高，最大速率爬高；最大速度，最大马赫数；一个冲击限制包络线；以及一些根据飞机和发动机型号而来的固定参数，如：远航程马赫数，单发停车飞行巡航马赫数，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等。,性能数据库-发动机数据模型,爬高和巡航单发停车连续飞行时的额定推力值的修正；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防冰系统工作时的引气量等。,性能数据库,性能数据基本上是固定的值，这些数据是在飞机机身和发动机设计好后就已确定了的，一般说来是不用更改的。但是，包含在性能数据库范畴内的飞机阻力系数和发动机燃油流量系数是可能会有一些变动的，这可由工程维护人员在CDU上进行修正。,阻力系数:飞机在飞行中的阻力与飞机本身新旧程度是有关的。飞机较新时，表面光滑，具有最佳流线型的机身。此时，飞机飞行阻力最小。飞机机身经较长时间飞行后，由于受力、摩擦等原因，飞机表面慢慢变粗糙，飞机机身也会有一些变形，这时飞机的阻力变大。燃油油量系数:发动机的燃油流量系数也是同样的情况。发动机较新时，发动机效率高，产生一定的推力所需的燃油相对于旧发动机所需的燃油量要少一些。,性能数据库,虽然飞机阻力系数和发动机燃油流量系数的稍微一点变化对性能数据的计算不会产生太大的影响，但为了性能计算更精确起见，维护工程人员可以输入新的飞机阻力系数和发动机燃油流量系数数值。这两个系数的更改将在维护页面里详细介绍。,FMCS导航数据库装载,FMC非易失的只读存储器（NV RAM）内含有56天有效的导航数据，分成2个有效日期。为了保证数据库28天更新的顺利进行，FMC内可存储2个不同的有效日期的数据库:一个是现用的数据库;另一个是以前28天有效的或下一个28天有效的数据库。当前有效周期的导航数据库作为实际导航数据库使用，每当现用数据库有效日期到期的那天，须把下一个有效周期的数据库交换变为现用的数据库。,数据库装载机是个向FMC装载信息的便携式组件，在737飞机上，使用两个ARINC规范控制数据库装载机。遵守ARINC603规范将磁带数据传送至FMC（B767只使用这种）遵守ARINC615规范将35英寸塑料磁盘数据传送给FMC。数据库装载机一般通过P181板上的FMCS数据传输组件插孔与FMC相联。数据库装载机接收115V交流，400赫兹电源，在装载机上的开关和指示器控制装载过程和数据装载过程显示。,导航数据库的更新,不同类型的装载机，其装载过程是类似的：当电源开关扳到“通（ON）”位，使用FMC内电源数据库装载机起始自测试；自测试时如发现有故障则会使前面板上灯亮或有信息显示；当磁带或磁盘插入到数据库装载机后，数据装载过程自动进行。一旦在装载过程中有故障出现，则在FMC（CDU）上有信息显示，同时数据库装载机前面板上的故障灯亮或有信息显示。,导航数据库的更新,导航数据库的更新,导航数据库的更新,数据库的识别显示在CDU的“识别（IDENT）”页面上,在屏幕左边靠近行选键2L处显示的是导航数据库的编号，靠近行选键2R处显示的是现用数据库的有效日期。上图的现用有效日期为1987年3月18日到4月17日；靠近右边行选键3R显示的是另一个数据库有效日期，图上为1987年4月18日到5月17日。若到了该年的4月18日，现用数据库已过时，要把下一个有效日期的数据库变换为现用数据库。首先，按压右边第三个行选键（3R），把即将变为现用数据库日期抄写到CDU的便签行，接着按下右边2R行选键。这样，2个数据库就实现了交换，第2个日期的数据库变成了现用数据库。使用满一个导航数据库使用周期后，FMC需要更新导航数据，新的导航数据库必须在下一个周期有效，飞机在地面时，用数据库装载机把新的数据库装载到FMC上。,数据库装载机使用过程,用数据库装载机如何装载导航数据库，确切的操纵过程取决于所使用的数据库装载机的类型，但是任何类型的装载机的操纵都是类似的。（一）数据传输准备和电源接通（二）装载数据（三）脱开（四）故障指示,（一）数据传输准备和电源接通,打开115伏交流电路跳开关取消从FMC来的电源，将数据库装载机上的电源开关指引“关（OFF）”位。注意：一定保证数据库装载机电源开关置于“关（OFF）”位，并且FMCS接头连接到数据传输组件插孔之前FMCS不供电，这样做是防止设备受损。用电缆连接装载机与FMCS数据传输接头，转接器电缆是用于把ARINC615塑料磁盘装载机连接到飞机插孔，如果使用磁带装载机，将功能电门置于位置“1”给FMC供电。,（二）装载数据,把磁带或塑料磁盘插入数据库装载机，并打开数据库装载机上电源开关，这时，装载过程自动进行，不需操作者投入更多的工作。数据库装载机工作最初是检查磁带或塑料磁盘，对于磁带型装载机，包括导带测试，即：快速将磁带从头正向运行到尾，然后再返回到头。检查好磁带或塑料磁盘后数据库装载机指示“准备（READY）”。下一步是建立数据库装载机与FMC的通讯，建立好通讯后装载过程开始。FMC检查导航数据库相容性，即导航数据库的长度是否有适合的存储空间，然后测试将要占用的存储器位置。如果一切正常，FMC发出信号给数据库装载机开始传输数据，数据库装载机指示出装载正在进行。磁带上第一记录内容传输后，CDU显示切换到FMC数据装载状态页，页面显示当前记录号码，要装入的总记录和装载状态。每装载一个记录后，当前记录号码就要更新。当所有记录都读出后，CDU显示“装载完成”并且数据库装载机指示“传输完成：。,（三）脱开,当完成数据装载后，将磁带或塑料磁盘从装载机上取出，关断装载机电源，关断FMC电源，并取下插头。,（四）故障指示,在装载过程中有可能发生如下问题和故障，则在CDU和数据库装载机上显示出通告：1数据库装载机硬件故障，装载不能进行。在数据库装载机上指示硬件故障。2数据库装载机探测到磁带或塑料磁盘有问题，在数据库装载机上指示出读出失效。3FMC探测到接收的ARINC 429数据字有问题（如奇偶性误差），则装载过程停止，CDU显示“检查数据库装载机或接口（CHECK DBL OR INTERFACE）”并且数据库装载机指示数据传输失效。4磁带或塑料磁盘上的导航数据库与FMC部件号码不匹配，装载不能进行，CDU显示“导航数据库OFP 不匹配（NDB-OFP INCOMPATIBLE）”同时数据库装载机上指示数据传输失效。,（四）故障指示（续）,5磁带或塑料磁盘上的导航数据库容量对于FMC内存储器来说太大，装载不能进行，CDU显示“导航数据库超出FMC存储器（NDB EXCEEDS FMC MEMORY)）”同时数据库装载机指示数据传输失效。6FMC发现与从数据库装载机接收来的数据有问题，CDU显示下列信息之一：“检查介质（CHECK MEDIA）”:有些数据是好的，有些数据是坏的，表明磁带或塑料磁盘有问题。“导带计数已超过（RESET COUNT EXCEEDED）”:表明装载机装载次不正确，和数据库装载机两者之间之一有问题或经常出现电源干扰。“检查数据库装载机或接口（CHECK DBL OR INTERFACE）”:对特殊部件存在的问题不能隔离。在这三种情况下，数据库装载机指示出数据装载机失效。,导航数据库的交叉传输,装有两台FMC的飞机上，另一台FMC的导航数据装载可通过驾驶舱的另一装载插座用数据库装载机再装一次。但是，简便的方法是通过两个CDU进行数据交输。两台计算机之间的数据交输只能在两台计算机数据不同时实现，且只有当飞机在地面时才能进行。若要进行数据交叉装载，首先使用CDU的行选键，把显示选到导航数据交输页面，若此时在CDU显示屏底部的便签行有信息显示，则首先使用“清除（CLR）”键清除信息。,导航数据库的交叉传输,再用字母键把“ARM（准备）”打入2个CDU的便签行内，再按压2个CDU右第6行的行选键，使字母ARM输入到第6行的数据显示区内。然后，按下数据发送FMC的CDU左边靠近有“发送（TRANSMIT）”提醒词的行选键；再按下接收FMC的CDU右边靠近有“接收（RECEIVE）”提醒词的行选键，数据交输立即开始。发送数据的CDU上显示“传输正在进行”信息；而在接收数据的CDU上显示FMC失效信息。大约经半分钟后，发送的CDU上显示“传输完成”。若用数据装载机直接装载到FMC，则装载工作约占10分钟时间。,FMC导航计算基本原理（续）,FMC中2/3台IRS导航数据加权平均值，由无线电导航数据进行校正（每5分钟校正一次），惯性高度由ADC气压高度进行校正，综合计算获得要求的高度。FMC自动调谐，利用DME/DME进行e-e导航或利用VOR/DME进行e-导航。获得精确导航数据，以校正IRS导航数据。,另外，飞行成本指数是航空公司根据国家的经济政策确定的，由飞行员在CDU上引入。成本指数=（总运营成本-燃油成本）/分/燃油成本/千克，以百分数表示。即单位时间的净运营成本与单位重量燃油成本之比。成本指数取0，则FMC在规定航程飞行以耗油最少为基准计算发动机推力和爬升角度和速率，说明总运营成本中主要是燃油成本。例如：B737-300成本指数可在0-200之内选择。如选择200，则FMC在规定航程以节省时间为基准进行飞行纵向剖面的计算。B747-400可在0-999范围内选择。阻力系数-与飞机阻力相关的，平均每1NM飞行所消耗燃油的百分比。燃油流量系数-与发动机耗油相关的，平均每1NM飞行所消耗燃油的百分比。,除以上性能参数外，每次飞行前飞行员根据航路情况和环境情况可以自行引入飞机全重、备用燃油量、巡航高度，设定（选定）温度等。FMC参与性能计算的除引入的性能参数外，还有性能数据库数据，飞机传感器数据（ADC、FAU、N、EPR、襟翼位置、攻角、燃油流量、油门位置、风、空/地等）,飞机瞬时燃油量即剩油量=起始燃油量-耗油量。起始燃油量可以：人工引入FAU测量获得。所以飞机显示的油量可以FAU测量计算获得；也可以由FMC计算获得，即FMC从起始燃油总量减去燃油流量对时间的积分，故CDU上显示两个燃油总量，两者之差超过3000磅时，CDU便笺行显示“FUEL QTY ERROR-PROG 2/2”。提醒飞行员删去一个认为误差大的燃油量。FMC根据FAU测量计算的起始燃油总量和燃油流量可以计算出飞机到达各个航路点的剩油量，在CDU显示的PROGRESS页面上示出。,18.4CDU,18.4CDU,CDU功用-人-机联系的中间媒介，通过CDU操作者与FMC对话。通过CDU可以：建立飞行计划，飞行中航路修改检索显示页面和数据对FMCS和相关系统进行自检/监控实现对飞机进行自动控制，如等待、切入等。,18.4 CDU,CDU键盘功能外，显示部分与EFIS-DU相同，电源为115V400Hz单相交流电，有过热和过流保护电路。采用强制通风冷却方式。（一）前面板上的键和信号灯控键：功能键方式键行选键字母/数字键另外还有DEL、CLR、/、+/-键等。,二CRT显示屏 三警告/信息灯,注：文件上各行选键外侧，可能注有标记：S-该键具有标准选择功能S*-该键具有非标准选择功能E-该键具有标准引入功能E*-该键具有非标准引入功能D-该键具有“删除”功能 某一页面上，未标符号的行选键，在该页上没有功能。,FMCS起飞前的准备工作：,主要有6个页面：IDENT；POS INIT；RTE；PERF INIT；TAKEOFF REF；DEP/ARR INDEX及INIT/REF INDEX。,IDENT（识别）页,检索IDENT页上电INIT/REF INDEX上调出 由2R、3R数据区显示可以看出，导航数据库共存储56天的导航数据。,POS INIT页（位置起始）,位置起始即建立导航坐标系的原点（0）、（0），可以从IRS-ISDU上引入（0）、（0），也可以从CDU上引入（0）、（0）。CDU上引入有三种方法将起始位置引入到该页面的4R数据区-,POS INIT页（位置起始）（续）,利用上次飞行的最后位置引入登记门识标键盘引入起始经/纬度。IRS-MSU置ATT位时，POS INIT页5R数据区可以引入飞机当时的真航向，按下NEXT键获得“POS REF”页，显示FMC计算的上次飞行最后位置与各IRU最后位置，及着陆后的地速，供飞行员参考。注：粗略引入时，可将机场位置（2L数据）引入到4R数据区POS INIT页5L可以引入GMT，也可引入当地时间。,RTE页,检索RTE页 POS INIT页6R POS REF页6R DEP/ARR页6R 按下RTE键 航路是以“起飞机场”，通过一个个航路点（WPT）到达“目的机场”，包括起飞和着陆跑道及规定的标准仪表，进港/离港程序等在内的整个飞行过程的飞行计划。航路计划是FMCS进行L NAV制导的基础。如果导航数据内有现成的公司航路，直接选择公司航路识标，则整个飞行航路内容自动显示出来，按下ACT和EXEC键直接实施。如从KJFK飞至KATL。,RTE页（续）,1L 起飞机场识标（四个字符）1R-降落机场识标4R、5R第2页的1R、2R为到达WPT（注：引入的WPT，数据中必须存在）2L-公司航路识标（数据库中必须有，才能选择，选择后，其他过程自动显示出来，所以2L键具有非标准引入功能）3L-选用的跑道识标 VIA过度路径，包含在公司航路中。起飞后，首先VIA要与跑道对应的标准仪表离港程序（SID）一致。飞行员作飞行计划则在“离港页”上选择跑道和对应的SID。否则飞不到第一个WPT（CYN），在3L、4L之间数据区显示“DISCONTINUITY”，并在便笺行显示“RUNWAY N/A FOR SID”。如果在VIA数据区不作任何输入，则该数据区自动显示“DIRECT”，表示两个WPT之间直飞（大圆航段）。,RTE页（续）,飞机飞到最后一个WPT（TAL），应与地面台联系，进入“标准终端进港程序”（STARS）。如果选择公司航路，则不必引入。如果选择的STARS与着陆跑道不对应，则呈示DISCONTINUITY，同样，便笺行显示“RUNWANY N/A FOR STARS”。航路计划作完后，按下6R（ACTIVATE）键，此时EXEC键灯亮，按下EXEC键后，灯灭，计划航路被实施。标题“RTE”前显示“ACT”，说明航路计划已被实施（执行）。,离港/进港索引（DEP/ARR INDEX）和离港（DEPARTURE）,按下DEP/ARR键获得“DEP/ARR INDEX”页 注：先选跑道，后选SID/反向选择都可以。在选定的SID下边显示过渡航线/没有过渡航线而是直飞。按下6L（ERASE），显示复原，可以重新选择。,PERF INIT（性能起始页）,FMC纵向导航/制导程序所执行的飞行高度、速度、爬升速率、下降速率、燃油消耗，预计到达时间（ETA），爬高顶点、下降起点等，都需要在PERF INIT引入必要的数据才能计算出来。引入数据要根据航线长短及环境情况而确定。检索PERF INIT页：RTE页实施后，按下6L或INIT/REF INDEX页上按下3L获得。PERF INIT 页上方框行是必须填入的数据，虚线行是可选择填入的数据（也可以不填写）注：飞机全重（千磅/吨）无燃油重量，两者只引入一个即可。,TAKE OFF REF（起飞基准页）,检索TAKE OFF REF页PERF INIT页按下6R1L引入选择（假设）温度，以便FMC及TMC/A/T计算出起飞N1/EPR限制值，以满足经济飞行需要。飞机不满载，跑道较场，环境温度低的条件下，不需要全功率（发动机额定功率）起飞。为了延长发动机寿命，引入比环境温度高的假设温度；以计算N1或EPR限制值，进行减推力起飞（D-TO EPR）/（RED-TO N1）。所以，当时条件下全功率起飞时，不需要引入（TEMP SEL）。,FMCS自检/监控,（一）在FMC前面板上有FAIL 灯（R）TEST IN PROGRESS（Y）INITATE TEST/LAMP TEST（带灯的自检按钮）地面通电时，按下自检按钮，起动自检程序，自检有效时，按钮灯亮。自检程序周期20秒，故自检有效时，红色FAIL灯和黄色TEST IN PROG同时亮20秒，20秒过后，自检通过，所有灯灭；不通过，FAIL灯继续亮下去。,FMCS自检/监控（续）,自检过程中，EFIS-CP选择“MAP”/“PLAN”方式时，显示图象固定不动，屏幕中央显示“TEST FMC PASS”/“TEST FMC FAIL”。按下左FMC自检按钮，则左CDU显示固定，20秒内不能有任何修改；右CDU便笺行显示“SINGLE FMC OP”。,双FMC/双CDU,左CDU/左FMC组成一个系统，在工作中起主导作用，称主FMCS，右CDU/左FMC称从FMCS，两个系统各自独立工作，又有联系。在数据计算和控制飞机作用上不分主从，只在进行数据比较，处理CDU请求及故障隔离等工作时才分主从关系。,双FMC/双CDU（续）,一套系统正常工作，可以正确显示/控制飞机，两套系统增加了余度，提高了可靠性。两台FMC之间通过高速ARINC429总线相联系，两台CDU除向本边FMC交联外，还向另一边FMC传送信息，即一台CDU指令，两台FMC都进行处理，并在两台CDU上显示处理结果。,双FMC/双CDU（续）,两台FMC通过交叉总线进行数据比较，某一数据两边差值超过允许值时，无论哪一台FMC有问题，主FMC便对从FMC进行重新同步，若35秒内同步不成功，或5分钟内有4次同步过程，则主FMC将从FMC关断。此时，从FMC显示故障，自动转换仪表源“选择开关”。正常边FMCS的CDU便笺行显示“SINGLE FMC”，另一边CDU左边显示“FAIL”（灯亮）。任一FMC通电后自动进入自检程序。自检不通过，则进行重新启动，如果5分钟内重新启动两次便确定FMC有故障，FMC前面板FAIL红灯亮，CDU左边“FAIL”灯亮，主警告牌“FMC CAUTION”灯亮，EFIS-DU相应信息显示空白，并有警告旗“FMC”出现。,CDU便笺行可以显示三类信息。,三类信息按优先权顺序为警告信息（ALERTING MESSAGE）输入错误提醒信息（ENTRY ERROR ADVISORY MESSAGE）咨询信息（ADVISORY MESSAGE）便笺行一次只能显示一种信息，当同一类信息出现两个以上时，则显示最后出现的信息，并任一信息出现，则CDU右边“MSG”灯亮。,CDU便笺行可以显示三类信息（续）,ALERTING MESSAGE出现，说明FMC制导功能有问题，如：END OF ROUTE，DISCONTINUITY，NO ACTIVE ROUTE，ENTRY ERROR ADVISORY MESSAGE出现，说明飞行员引入数据需要更改，如：NO IN DATA BASE，RUNWAY N/A FOR SID，ARR N/A FOR RUNWAY，UNABLE CRZ ALTADVISORY MESSAGE出现，说明FMC工作状态不合理，虽然没有危险，但需要修改，如：RE-ENTER IRS POSITION，MAX ALT FL，VOR INVALID，NOT ON INTERCEPT HEADING（不在切入航向上）。,FMCS维护检查页面,一不同机型应用的FMCS型号/批号不同，顾维护页面显示格式也不同，书上为早批FMCS维护显示页面。检索维护页面，首先按下INIT/REF键，获得“INIT/REF INDEX”页，该页上按下6R获得维护页面索引页。,PERF FACTORS 页,PERF FACTORS 页面上6R具有非标准引入功能，改变性能函数时，将“ARM”打入便笺行，按下6R，则“ARM”显示在6R数据区。再把需要修订的性能系数值打入便笺行，并置到相应的数据区（2L/3L），但1L性能系数代码不能更改。这样便完成了性能系数的引入工作，并保留在性能数据库中。,这章内容到此结束，谢谢大家！,