03第3章 自动飞行控制系统

AP有三套控制回路即通道(Channel)：
控制升降舵的回路，称为俯仰通道； 控制副翼的回路，称为横滚通道； 控制方向舵的回路，称为航向通道。
有的飞机上AP只控制副翼和升降舵，而方向舵由偏航阻 尼器控制。
2.AP的工作原理
自动驾驶仪
测量元 件 信号处理 元件 放大元 件 执行元 件 升降舵
2018年03月
第3章 自动飞行控制系统
自动飞行控制系统
中国民航大学 空管学院
一、概述
现代运输飞机安装自动飞行控制（AFCS）的目的：为了减轻 驾驶员的体力和精力，提高飞机飞行精度，保证飞行安全， 高质量地完成各项任务。 自动飞行控制系统 可在飞机除起飞外的离 场、爬升、巡航、下降 和进近着陆的整个飞行 阶段中使用。
三 第十六章 自动飞行控制系统
4.A/T的工作方式
（1）推力方式（EPR/N1/THR） TMC根据人工选择的推力或自动飞行时FMC(或FCC)计算的推力 和发动机的实际推力相比较，计算出他们的差值，再根据飞机 当前的高度、速度、大气温度、姿态等，计算出要维持选择的 N1(EPR)值所需油门位置的信号。 当需要推力来保持飞机 的飞行剖面或者飞行速 度时，自动油门处在推 力方式
3.自动推力的接通与断开
（1）自动推力的接通
油门杆处于A/THR 工作范围内（包括慢车位）时，按压FCU
上的A/THR 按钮，就可以起动自动推力。
油门杆位置决定可由A/T系统指令的最大推力。
（2）自动推力的断开
* 标准断开
－按下油门杆上的自然断开按钮，或
－两个油门杆放在慢车卡位。 * 非标准断开
二、自动驾驶（AP）
1.自动驾驶仪的基本功能
在飞行中代替飞行员控制飞机舵面，以使飞机稳定在某一状态 或操纵飞机从一种状态进入另一种状态。可实现飞机的： （1）自动保持飞机沿三个轴的稳定； （2）接收驾驶员的输入指令，操纵飞机以达到希望的俯仰角、 航向、空速或升降速度等； （3）接收驾驶员的设定，控制飞机按预定高度、预定航向飞 行； （4）与飞行管理计算机耦合，实现按预定飞行轨迹飞行； （5）与仪表着陆系统（ILS）耦合，实现飞机的自动着陆
飞机
AP自动飞行
三 第十六章 自动飞行控制系统
3.AP的工作方式
AP包含纵向通道和横侧通道。 纵向通道(俯仰通道)——可以稳定和控制飞机的俯仰角、高度、 速度、升降速度等。 横向通道（倾斜通道）——可以稳定和控制飞机的航向角、倾 斜角、偏航距离等；
（1）俯仰通道的工作方式
高度保持方式——ALTITUDE HOLD 升降速度方式——V/S 高度层改变方式——LEVEL CHANGE 高度截获或高度获得方式——ALTITUDE ACQUIRE 垂直导航方式——VNAV 下滑道方式——G/S （2）倾斜通道的工作方式 航向选择方式——HEADING SELECT 航向保持方式——HEADING HOLD 水平导航方式——LNAV 航向道方式——LOC
三 第十六章 自动飞行控制系统 （2）速度/马赫方式 TMC根据MCP板上给定的速度或FMC计算的目标空速(各飞行阶段 不同)和来自大气数据计算机的实际空速进行比较，计算出他 们的差值，再根据飞机当前的高度、姿态等，控制发动机推力， 改变飞机的速度，使飞机的速度达到预定速度。

控制飞机的飞行速度稳定在 某一速度值上，飞机既不失 速，也不使飞机超速。
∗ VMO/MMO
（2）机动速度： ∗ 绿点 ∗ S(最小收缝翼速度)速度 ∗ F(最小收襟翼速度)速度
三 第十六章 自动飞行控制系统 （3）ALPHA 平台保护 当飞机迎角很大时，迎角平台保护自动设置TOGA 推力， 而不管油门杆在何位。 （4）低能量警告
一个低能量音响警告“SPEED SPEED SPEED”，每5秒重 复一次，提醒飞行员飞机能量已经低于临界值，要加大 油门用俯仰控制恢复正的飞行航径角。
飞机按照预定的垂直剖面飞行；
垂直速度（V/S）——提供俯仰指令，使飞机以选择的升降
速率爬升或下降； （3）进近方式——提供俯仰和倾斜指令，使飞机跟踪所截 获的航向道（LOC）和下滑道（GS）。
三 第十六章 自动飞行控制系统
三 第十六章 自动飞行控制系统
5.FD的接通与断开
三 第十六章 自动飞行控制系统
－按下FCU 上的A/THR 按钮
三 第十六章 自动飞行控制系统
三 第十六章 自动飞行控制系统
五、飞行增稳
飞行增稳的基本功能：
（1）偏航阻尼功能 确保飞机在偏航轴的稳定和协调转弯 （2）配平功能 速度配平、 马赫配平 （3）飞行包线功能
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1.偏航阻尼（YD）
在飞机飞行的全过程中，YD用于提高飞机绕立轴的稳定 性。当航向平衡被破坏后，偏航阻尼器控制方向舵偏转，从 而抑制飞机绕立轴和纵轴的摆动，即抑制飞机的“荷兰滚” 运动。保持飞机的航向平衡和航向稳定性。
三 第十六章 自动飞行控制系统 偏航阻尼器工作原理
三 第十六章 自动飞行控制系统
（3）接通和断开
偏航阻尼器在起飞前接通，着陆后断开。因此在整个飞 行阶段均可使用。 偏航阻尼器可单独使用,也可和自动驾驶仪配合工作。
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（3）飞行包线功能
（1）最小和最大速度： ∗ VSW(失速警告)
三 第十六章 自动飞行控制系统
“荷兰滚”运动
这种飘摆运动的飞行 轨迹呈S形，同时又左右 偏航左右滚转，很像荷兰 人滑冰的动作，故称荷兰 滚。
三 第十六章 自动飞行控制系统
三 第十六章 自动飞行控制系统
（2）工作原理
它根据空速和偏航角速度信号，经处理，适时提供指令使方 向舵相对飘摆、振荡、反向偏转，从而增大偏航运动阻力， 消除飘摆。
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（3）回收方式 将发动机油门杆按一定速度慢慢收回道后止挡位，控制发动机 进入慢车状态的工作方式。
三 第十六章 自动飞行控制系统
A/T的工作方式取决于AP的工作方式： 一般为保证飞机不至于进入失速或超速状态，要优先保证速度 控制； A/T和AP衔接工作时： 若AP控制飞机速度，A/T控制发动机推力； 若AP控制其他参数（如高度、升降速度），A/T控制飞机速度。
自动飞行控制系统（AFCS, Auto Flight Control System） 主要包括四部分内容： 1.自动驾驶（AP-AUTO PILOT） 2.飞行指引（FD-FLIGHT DIRECTOR）
3.自动推力（A/T-AUTO THROTTLE）
4. 飞行增稳系统（偏航阻尼(YD-YAW DAMPER)、安定面自动 配平(APT-Auto Pitch Trim)功能）
三 第十六章 自动飞行控制系统
3.FD的指引方式
（1）十字指引针 横向指引针进行俯仰指引
纵向指引针进行横滚指引
三 第十六章 自动飞行控制系统
三 第十六章 自动飞行控制系统
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三 第十六章 自动飞行控制系统 （2） “V” 形指引针 利用V字指引针与飞机符号的：
上下关系——俯仰指引；
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自动油门系统的示意图
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3.A/T的工作原理
推力管理计算机（TMC）根据自动油门控制板和推力方式选择控制 板来的输入信号，飞行管理计算机来的控制信号，引气信号，大 气数据计算机系统来的空速、马赫数、气压高度和大气全温信号， 惯性基准系统来的飞机姿态和加速度信号，发动机传感器来的N1 信号或EPR信号，飞机迎角传感器来的迎角信号，襟翼位置传感器 来的襟翼位置信号，无线电高度表来的无线电高度信号，空地传 感器来的空地逻辑信号，发动机附件装置来的反推信号，油门位 置的反馈信号，自动油门伺服作动器的转速和扭力电门状态信号 以及其他一些控制信号，经过计算，一方面输出信号到EFIS，进 行自动油门方式显示；另一方面输出信号至伺服放大器，经放大 后输至自动油门伺服装置，去操纵油门杆和燃油流量调节器，控 制发动机的EPR或N1，调节推力大小。
三 第十六章 自动飞行控制系统
1.飞行前，A/T预位
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2.起飞阶段，A/T在N1方式下，提 供最大起飞推力
3.滑跑速度大于80节时， A/T在THR HOLD方式下
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4.A/T在THR HOLD方式下， 推力保持直到达到400ft高度
三 第十六章 自动飞行控制系统
A320 自动飞行控制
A320
A320
A320
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本章重点： 1、AFCS的功用及组成 2、AP的主要功用
3、AP的使用范围
4、FD的使用范围。 5、试述FD的工作原理。 6、AT的基本工作方式是什么？ 7、说明AT的使用范围 8、说明AT在飞行中的作用
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2.FD的工作原理
FD的工作就是将飞机的实际飞行路线与目标路线进行比 较，并计算出进入目标路线所需要的操纵量，以目视的形式 在指示器上给出。指引信号直接显示出操纵要的指令是向上、 向下，还是向左、向右，驾驶员看到后，直接跟随指引杆操 纵飞机，保证飞机正确切入或保持在预定的航线上。 现代飞机上飞行指引指令的计算是由FCC来完成的
左右关系——横滚指引。
三 第十六章 自动飞行控制系统
三 第十六章 自动飞行控制系统
4.FD的工作方式
（1）水平方式——提供倾斜指令
航向选择（HDG SEL）——提供倾斜指令，使飞机转向并保
持在所选的航向上；
水平导航（LNAV）——FMC提供的横向制导指令，控制飞机
沿飞行计划航路飞行；
VOR/LOC——提供倾斜指令，控制飞机截获并跟踪VOR航道
或LOC航向道。
三 第十六章 自动飞行控制系统
三 第十六章 自动飞行控制系统 （2）垂直方式——提供俯仰指令