飞行控制系统及其使用
航天飞机的制导与控制(ppt 70页)
天 飞 机 首 飞 记 录 片
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哥 伦 比 亚 ” 号 航
航天飞机系统整体外形结构如图10.1所示。轨道器 驮在外储箱上，两台固体火箭助推器则平行地挂在外储 箱的两侧。当航天飞机竖立在发射台上时，整个系统依 靠助推器的尾裙支撑。整个系统全长56．14 m，高 23.34 m，起飞总质量2 000 t多，海平面的起飞总推力 为31,400 kN。航天飞机系统的整体几何尺寸也如图 10.1所示。下面分别针对航天飞机系统的三大部件：轨
轨道器由前、中、尾三段机身组成，如图10.2所示。 前段结构可分为头锥和乘员舱两部分，头锥处于航天飞 机的最前端，具有良好的气动外形和防热系统，前段的 核心部分是处于正常气压下的乘员舱。这个乘员舱又可 分为三层：最上层是驾驶台，有4个座位，中层是生活舱， 下层是仪器设备舱。乘员舱为航天员提供宽敞的空间， 航天员在舱内可穿普通地面服装工作和生活。一般情况 下舱内可容纳4至7人，紧急情况下也可容纳10人。
9．加速度计
在轨道器前电子设备舱装一套横向和法向加速度计， 用来测量和控制航天飞机的过载。加速度计量程为±1g， 精度为±0．06g。
总之，航天飞机上共配置以上9种敏感器30套，共 40个。
10.2.2 航天飞机系统的执行机构
1．主发动机和外储箱
航天飞机的主发动机采用的是当今世界上最先进的 高压补燃氢氧发动机。航天飞机的主发动机是一种可重 复使用的、高性能、可调节推力的液体推进剂火箭发动 机，它为航天飞机提供主要推力。每一架航天飞机上装 有三台主发动机，发动机的结构完全一样，它们的配置 位置如图10.2所示，位于轨道器的尾部。为了严格监控 三台主发动机的工作状态并调节其推力的大小和方向， 每台主发动机都有一套可整体更换的发动机电子控制器，
飞行器控制算法及性能分析
飞行器控制算法及性能分析随着科技的不断发展，飞行器已经成为人们越来越重要的交通工具。
但是，在使用飞行器的过程中，往往需要通过一定的控制算法来保证它的稳定性和安全性。
本文将介绍飞行器的控制算法及其性能分析。
一、飞行器控制算法概述飞行器控制算法是指通过相关的计算和控制方法，对飞行器的动态和静态特性进行控制和调节的过程。
飞行器控制算法可以分为传统控制算法和现代控制算法两种类型。
1. 传统控制算法传统控制算法主要包括PID（比例-积分-微分）控制算法和LQR（线性二次型调节）控制算法。
PID控制算法是一种经典的控制算法，其基本思想是通过对比实际输出量和目标输出量之间的误差，来调节飞行器的控制量。
具体来说，PID控制算法中包括比例控制、积分控制和微分控制三个主要部分，以实现对目标量的控制。
比例控制部分通过调节误差的大小来产生控制量，积分控制部分主要对误差进行积分，以消除静态误差，而微分控制部分则主要对误差进行微分，以消除动态误差。
LQR控制算法是一种现代控制算法，其主要思想是通过对系统状态进行加权和评估，来调整控制量以实现目标控制。
LQR控制算法适用于对非线性、多变量、时变等复杂系统进行控制。
2. 现代控制算法现代控制算法主要包括模糊控制算法和神经网络控制算法。
模糊控制算法是一种基于模糊逻辑原理的控制算法，其主要思想是通过对控制变量的模糊化处理，来实现对目标变量的精确控制。
模糊控制算法可以处理模糊和非线性问题，具有很好的鲁棒性和适应性，因此被广泛应用于飞行器等自动控制领域。
神经网络控制算法是一种基于神经网络原理的控制算法，其主要思想是通过建立神经网络模型，来对系统进行建模和控制。
神经网络控制算法可以很好地处理非线性和时变问题，具有很好的自适应性和强鲁棒性，因此被广泛应用于飞行器等自动控制领域。
二、飞行器控制算法性能分析飞行器控制算法的性能分析是评价其优劣的关键依据。
飞行器控制算法的性能分析可以从以下几个方面进行。
FMCS飞行管理计算机系统
第一章1.什么是飞行管理系统？FMS的组成？并简述各组成部分之间的关系？飞行管理系统是由许多计算机，传感器，无线电导航系统，控制板，电子显示仪表，电子警告组件以及执行机构联系起来的大设备系统。
主要四大部分FMCS、IRS、AFCS、A/TFMCS-包括FMC和CDU，是系统中枢。
IRS是FMC基本传感器，向FMC提供2/3台IRU输出的导航数据，FMC进行加权平均，主要参数有PPOS、GS、TRK、WIND等AFCS是FMCS的执行部分，FMC对A/P、F/D、STB/TRIM、SPD/TRIM、A/T提供综合控制。
AFCS-MCP给FMC提供L NA V、V NA V制导衔接，选择目标空速、目标马赫数，FMC 向FCC提供经济目标空速、目标马赫数。
A/T是FMCS的执行部分，FMC通过FCC向A/T提供目标推力，从而控制飞行速度。
A/T 包括油门伺服机构（放大器、电机）和油门杆。
2.简述FMS在各飞行阶段中的性能功能。
起飞——飞行员通过FMCS的CDU输入飞机全重和外界温度，FMC进行计算，为飞机提供最佳起飞目标推力。
这个起飞目标推力使飞机在规定时间内达到起飞速度，不会损伤飞机发动机。
爬高——根据飞行员的选择和FMC确定的目标推力和目标速度，FMS提供最佳爬高剖面，（在规定的爬高速度和规定的发动机推力下，以最佳爬高角度到达规定的高度）。
FMC还根据情况向飞行员提供分段（阶梯）爬高和爬高顶点高度的建议，供飞行员选用。
这些建议一旦实施可使飞行进一步节省燃油。
巡航——FMS根据航线长短、航路情况等选定最佳巡航高度和最佳巡航速度。
在飞行的两机场之间采用大圆弧路径，结合无线电甚高频导航获得最优巡航飞行。
采用大圆弧路径使两点之间的飞行距离最短。
下降——FMS根据飞行员输入或储存的导航数据确定飞机开始下降的顶点。
飞机在下降阶段时，由FMS确定下降速度，最大限度地利用飞机的位能，节省燃油消耗。
进近——FMS在下降结束点，在既定高度、确定航距上，以优化速度引导飞机到跑道上的着陆点。
2024年航空电子与飞行控制培训资料
意识。
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效率。
分工协作能力
明确团队成员的分工和 协作方式，提高团队协
作能力。
解决团队冲突
学会处理团队中出现的 冲突和矛盾，维护团队
和谐氛围。
06
法律法规与标准要求解读
国际民航组织相关规定
1 2 3
国际民航公约及其附件
人工智能技术概述
介绍人工智能技术的基本原理、发展历程及在航空电子领域的应用前景。
航电系统中的人工智能技术
详细解析航电系统中常用的人工智能技术，如机器学习、深度学习等，并介绍其工作原理及在航电系统中的 应用方式。
人工智能技术应用案例
分享人工智能技术在航电系统中的实际应用案例，如飞行控制系统优化、故障诊断与预测等，并分析其对提 高飞行安全和运营效率的重要性。
研发流程优化
建议企业优化研发流程，加强项目管理和团队协 作，提高研发效率和质量，同时注重知识产权保 护和技术创新。
质量管理体系完善
建议企业加强质量管理体系建设，包括质量方针 、质量目标、质量控制、质量保证等方面，以确 保产品质量和可靠性满足客户需求和法规要求。
培训与人才培养
建议企业加强员工培训和人才培养工作，提高员 工的专业素质和管理能力，为企业发展提供有力 的人才保障。
、智能飞行控制等功能。
安全性考虑
在优化设计中始终注重安全性 原则，确保系统在各种情况下
均能保障飞行安全。
04
先进技术应用案例分享
自动驾驶辅助系统（Autopilot）
自动驾驶辅助系统概述
介绍自动驾驶辅助系统的基本原理、功能及在航空领域的 应用。
导弹控制原理作业参考答案
课程作业参考答案第一章飞行控制系统及其研究方法概论1、作用在飞行器上的力和力矩有哪些？答：作用在飞行器上的力是发动机推力、空气动力和重力。
其中发动机推力和空气动力属于可控力，可分为切向力和法向力两个分量；重力属于不可控力。
作用在飞行器上的力矩包括控制力矩与干扰力矩，控制力矩由操纵机构产生相对飞行器质心的力矩，干扰力矩包括发动机推力偏心及各种生产误差以及风干扰和操纵机构偏转误差。
2、法向控制力的建立方法有哪几种？如何实现法向控制力的作用方向？答：建立法向力有三种方法：第一种方法是围绕质心转动飞行器，使导弹产生攻角，由此形成气动升力；第二种方法是直接产生法向力，这种方法不须改变飞行器的攻角；介于两种方法之间的一个方法是采用旋转弹翼建立法向力。
建立法向力作用方向的方法有两种，分别为“极坐标控制”和“直角坐标控制”。
其中“极坐标控制”指飞行器仅能在一个纵平面内产生法向力，为了改变法向力的方向飞行器需相对自身转动；而“直角坐标控制”指飞行器能在两个垂直的纵向平面上产生法向力，为了改变法向力的空间方向不需转动飞行器。
3、为什么开环自动控制系统一般不适合与飞行控制？答：开环自动控制系统一般不适用于飞行控制，这可由下述两个原因来说明：1）假设要按给定弹道飞行：在开环控制系统中，操纵机构偏转和弹道参数之间所要求的相互联系，在随机干扰力和力矩作用下，经常是保持不了的。
2）假设要求保证将飞行器引向运动目标区域：若对目标运动事先不知道，那么，给出保证完成给定任务的操纵机构偏转程序是不可能的。
除此之外，和上述情况一样，在飞行器上作用着各种干扰力和力矩。
4、制导系统主要分成哪几类？答：如果将制导系统作用原理作为分类基础，以在什么样的信息基础上产生制导信号，利用什么样的物理现象确定目标和飞行器的坐标为分类依据，那么就可按下述广泛采用的制导系统进行分类：①自主式制导系统；②自动寻的制导系统；③遥控系统；④复合系统。
5、飞行控制系统的研究和设计方法有哪些？它的基本动力学特性和品质标准是什么？答：控制系统的整体综合问题是十分复杂的，因而在实际中采用了逐次接近法和解决同一问题的不同可能方案优选的比较分析法。
飞机光传操纵系统
1、概述1.1 光传操纵系统产生的背景·电传操纵及其缺陷目前新一代高性能军用、民用飞机上已广泛采用电传操纵系统（FBW：Fly-By-Wire)，电传操纵系统的优点是明显的，减轻了操纵系统的重量，减小了体积，提高了飞机操纵系统的可靠性、生存性，大大改善了飞机的操纵品质。
但电传操纵系统也有其自身的缺陷，其中最主要的是它不能防御雷电、电磁干扰(EMI:Electro Magnetic Interference)和电磁冲击(EMP: Electro Magnetic Pulse)等。
为了解决飞行控制系统的可靠性问题，现代飞机普遍采用多余度技术，无论采用多少重余度均不能防止雷电等干扰在信号传输线和电子器件中产生冲击电流和感应电压，使电传操纵系统烧毁或不能正常工作。
未来的飞机期望用复合材料代替现在使用的铝合金，这对于减轻飞机的重量、提高飞机机动性是极有利的，可减少飞机总重的15%～40%，但作为飞机蒙皮的铝合金外壳起着屏蔽罩的作用，它可以大大减轻飞机遭雷击等电磁干扰时对飞控系统的影响。
铝合金材料应用的减少甚至被复合材料完全替代意味着上述屏蔽作用的削弱乃至消失。
另外，现代飞机上电子设备日趋复杂，性能要求越来越高，飞机的大型化使各硬件间的距离又相当远，因而采用电传操纵系统进行信号传输必然导致电缆用量大增，线路布局复杂，不仅使飞机重量增加，而且也增加了各线路间串扰、地环流的相互影响。
·光传操纵的提出本世纪六十年代，英国标准电信研究所华裔科学家高锟（C.K.Kao）博士首先预言光导纤维用于信号传输的前景。
1970年美国康宁(Corning)公司研制成功20dB/km的低损耗光纤，正式揭开了光纤通信的序幕。
1975- 1 -年，2dB/km的低损耗光纤被开发成功，接着在1979年，被认为是接近理论极限值0．2dB/km的低损耗光纤再度开发成功。
从此光纤通信技术得到了飞速发展。
把光纤传输技术引入到飞行控制系统的信号传输，产生了光传操纵系统（FBL: Fly-By-Light)〖1，3〗。
第1章 无人机系统概述
第1章 无人机系统概述 无人机的性能指标
9.可靠性 可靠性是指在执行预期任务期间，无故障运行的可能性。 10.发射回收方式 常用的发射方式有轨道发射、火箭发射、滑跑发射、空中发射和 垂直起飞等几种常用的回收方式有降落伞回收、空中回收、拦截 网回收、起落架滑轮着陆、气垫着陆和垂直着陆等类型。
8
第无人1机章的用途 无人机系统概述 无人机的用途
13
11
第无人1机章的用途 无人机系统概述 军用无人机的发展
1.微型化无人机 微型无人机在军事领域的使用愈加广泛，由于其体积小，成本低，未来的 战场需要更多的这种无人机， 2.高空、高速无人机 对于无人机的发展，需要新型的高空、长航动力装置，实现无人机在高危 险高强度的条件下工作，能完成高空作业，高速作业。 3.隐形无人机 高隐蔽材料，防噪声控制是提高无人机的作战效能和战场生存能力的必要 条件。 4.攻击无人机 随着无人机在军事领域的广泛应用，攻击无人机的发展极为性能指标
5.本体尺寸 无人机机体的尺寸能够影响其使用性能和抵抗恶劣环境的能力。 6.有效载荷质量 有效载荷质量是衡量无人机能够携带任务载荷多少的重要指标。 7.爬升率 爬升率是指在一定飞行质量和一定的发动机工作状态下，无人机在单位时 间内上升的高度。 8.经济型 无人机的设计、制造和维护成本是一项重要的指标。
9
第无人1机章的用途 无人机系统概述 无人机的用途
5.无人机检测气体污染源 有助于我们更好地了解特定地点的污染气体排放量，得出更准确的分析 结果。 6.无人机电力巡检 进行电力杆塔、基站铁塔巡检，完成各类现场勘查工作，提升工作效率。 7.水下无人机 用于水下摄影，让使用者无需进入水中也能拍摄到水下画面，可以使用 它来探索神秘的水下空间。 8.无人机旅拍 能够通过运动预测软件和传感器确定自己的行进路线，同时具备360度 全景和跟踪模式，从而可以在空中跟随着用户进行拍摄，让用户轻松地 完成全方位的自拍。
航空级温度范围-解释说明
航空级温度范围-概述说明以及解释1.引言1.1 概述航空级温度范围是指航空航天领域内所要求的温度范围，以确保航空器和航空设备在各种极端温度环境下的正常工作和安全运行。
航空级温度范围通常由相关航空标准和规范来定义和规定。
在航空工程中，温度是一个重要的参数，它直接影响着飞机、航天器及其设备的性能和可靠性。
航空器常常需要在极寒的高空、极高的温室、甚至极端温差的环境下工作。
因此，航空级温度范围的确定和控制对于确保飞机和设备在各种条件下的正常运行至关重要。
航空级温度范围的应用范围非常广泛。
首先，在飞行过程中，航空器必须能够适应高温、低温和变温等复杂环境。
例如，飞机在高空飞行时，外界温度低于零下50摄氏度是常见的情况。
飞机的发动机、机翼、机身等各个部件必须能够在极寒的条件下稳定运行，并且不受低温影响而发生故障。
其次，航空级温度范围的定义和控制也对于飞机在地面和机场的使用具有重要意义。
在高温季节，机场地面温度可能会超过50摄氏度。
这时，飞机的地面操作、停靠和起降等都需要在高温条件下进行，并且各个系统的性能和可靠性都需要得到保证。
总而言之，航空级温度范围的定义和应用对于确保航空器和航空设备在各种复杂和极端温度环境下的安全运行至关重要。
它不仅仅是一个技术问题，更是一个关乎人们航空安全的重大问题。
随着航空技术的不断发展和进步，对航空级温度范围的研究和探索也将不断深入，为航空工程提供更加强大的保障。
1.2 文章结构本文将按照以下结构进行叙述和探讨航空级温度范围的相关内容。
首先，在引言部分，将对本文进行一个概述，简要介绍航空级温度范围的概念和背景。
然后，将介绍文章的结构和目的，以及对航空级温度范围的总结，为读者提供一个整体的了解。
接着，在正文部分，将重点探讨航空级温度范围的定义、重要性和应用。
在2.1节，将详细阐述航空级温度范围的定义，涉及液态燃料和气体的温度限制等内容。
在2.2节，将探讨航空级温度范围的重要性，包括对飞机、航空发动机等航空器件的影响和保障运行安全的必要性。
7飞行操纵系统(执照口试)
1. 飞机操纵系统包括哪几部分？飞机飞行操纵系统是飞机上所有于控制飞机的飞行姿态、气动外形由三个环节构成，即：中央操纵机构，用来产生操纵指 传动机构，用于传递操纵指令 驱动机构，用于驱动舵面运动2. 操纵系统的分类及各自特点？按操纵信号来源可分为：人工飞行操纵系统：操纵信自动飞行控制系统：操纵信号自动控制和结构振按信号传递方式可分为：机械操纵系统：操纵信号由电传操纵系统：操纵信号通按驱动舵面运动方式可分为：简单机械操纵系统：依靠驾助力操纵系统：常用液压助根据舵面类型不同可分为：主操纵系统：包括副翼、辅助操纵系统：包括增升装3. 飞行操纵系统的要求？1、 保证驾驶员的手、脚操纵动作与2、 驾驶杆既可操纵升降舵又能操纵3、 驾驶舱中的脚操纵机构应可以调4、 驾驶员是凭感觉操纵飞机的，力特别重要；脚蹬力与脚蹬也是如此5、 驾驶杆和或脚蹬从配平位置偏转回中。
驾驶杆力或脚蹬力随飞行速度6、 为防止驾驶员无意识动杆和减轻7、 操纵系统的间隙和弹性变形会产头处的活动间隙小及系统应有足够的8、 在中央操纵机构附近应有极限偏9、 飞机停在地面时，舵面应有内锁4. 软式传动与硬式传动优缺点？在软式传动机构中，操纵力只能靠一根主动，一根被动。
软式传动的优点：结构简单，缺点：钢索的刚度较小，受力后容振，钢索在转弯处绕过滑轮，产生较在硬式传动机构中操纵力是由传制成的，刚度较大。
传动机构中的铰接消除间隙。
硬式传动的优点：具有较佳的操大一些，尤其是副翼的操纵，如一边缺点：传动杆难于绕过飞机内部设 上所有用来传递操纵指令，驱动舵面运动的所有部外形、乘坐品质。
操纵指令，包括手操纵机构和脚操纵机构；指令；运动。
操纵信号是驾驶员发出的；纵信号是由系统本身产生的。
自动飞行控制系统动控制，协助驾驶员工作或自动控制飞机对扰动结构振动模态抑制系统。
信号由钢索、传动杆等机械部件传动；信号通过电缆传递。
：依靠驾驶员的体力克服铰链力矩驱动舵面运动液压助力器和电驱动装置，减轻了驾驶员的体力、方向舵和升降舵；增升装置、扰流板和水平安定面。
中大型无人机飞控系统功能设计通用要求及符合性验证方法-2023标准
中大型无人机飞控系统功能设计通用要求及符合性验证方法1范围本标准规定了中高风险民用大型无人驾驶航空器飞行控制、导航与管理系统的通用要求及符合性验证方法。
本标准适用于中高风险民用大型无人驾驶航空器飞行控制、导航与管理系统的设计、生产和审定等。
2术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
2.1无人驾驶航空器是指机上没有机载驾驶员，自备动力系统的航空器，按照性能指标分为微型、轻型、小型、中型和大型。
2.2民用无人驾驶航空器是指从事除用于执行军事、警察和海关飞行任务外的无人驾驶航空器。
2.3大型无人驾驶航空器指最大起飞重量超过150千克的无人驾驶航空器。
2.4飞行控制、导航与管理系统无人机飞行控制、导航与管理系统是无人机的关键核心系统之一。
2.5飞行控制与管理功能飞行控制与管理功能一般分为飞行控制功能、飞行管理功能和告警功能。
注1：飞行控制功能：产生和传输控制指令，使航空器达到给定的飞行状态、按预期的轨迹飞行，并实现干扰抑制、容错控制、飞行包线保护、自动应急处置等；注2：飞行管理功能：整个飞行过程中的管理，一般包括导航管理、健康管理、余度管理、飞参记录功能、其它系统或设备管理（如需）等；注3：告警功能：以确保在出现功能故障和功能间的耦合故障时，最大限度向地面机组人员提供准确和足够的信息。
2.6人工遥控操纵子系统人工遥控操纵子系统是指人工在地面用来传递操纵指令给无人机的所有部件的总称。
2.7控制方式无人机控制方式分为自动控制、人工遥控及它们的组合。
注1：人工遥控：在人工遥控方式下，地面机组根据无人机的状态信息和任务要求控制无人机的飞行。
要求人工遥控的输入与飞行控制、导航与管理系统的工作相兼容，不应导致失控或不稳定。
注2：自动控制：在自动控制方式下，飞行控制系统根据传感器获取的航空器状态信息和任务规划信息自动控制无人机的飞行。
注3：人工遥控和自动控制的组合。
3中大型无人机飞控系统功能设计通用要求民用大型无人驾驶航空器飞行控制、导航与管理系统应符合本标准要求。
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飞行控制系统及其使用
摘要 基于电传控制自动飞行控制系统和数字化的电子飞行仪表
系统，将飞行方式和飞行导引显示在主飞行显示器上，实时提供给
飞行员；并引入飞行管理系统（fms）作为导航源 。使用自动驾驶
仪可以减小飞行员工作量，特别是在仪器飞行规则（instrument
flight rules）的时候。你可以让自动驾驶仪帮助你完成一些辅助
工作（比如象保持航向和高度），可以让你集中精力去完成其他一
些与飞行安全相关的工作（比如空管信息，通话等等）。
关键词 自动飞行；控制系统；民用飞机
中图分类号v249 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）
93-0113-02
0前言
民用客机自动飞行控制系统的发展可以分为三个阶段，1914年首
次出现基于反馈原理与飞机空气动力响应行程的闭合回路的自动
驾驶仪，它是以舵机回路的稳定控制为主。然后从自动驾驶仪到自
动飞行控制系统，配合无线电导航，惯性导航等侧向指令的输入，
增加了外汇路控制部分，并与自动油门相结合控制飞机的速度。基
于电传控制自动飞行控制系统和数字化的电子飞行仪表系统，将飞
行方式和飞行导引显示在主飞行显示器上，实时提供给飞行员；并
引入飞行管理系统（fms）作为导航源 。使用自动驾驶仪可以减小
飞行员工作量，特别是在仪器飞行规则（instrument flight rules）
的时候。你可以让自动驾驶仪帮助你完成一些辅助工作（比如象保
持航向和高度），可以让你集中精力去完成其他一些与飞行安全相
关的工作（比如空管信息，通话等等）。
1飞行控制原理
飞机的控制系统是个闭环系统，如图1所示飞机控制原理如下：
当飞机偏离原状态或者目标状态（比如空速，高度，航姿等），飞
行员通过观察飞机上安装的仪表了解飞机当前的状态，操纵飞机的
操纵机构和油门杆，使飞机舵面偏转和油门增减，使飞机达到原状
态或目标状态。
自动飞行控制系统替代了飞行员的工作，由敏感元件感受偏离输
出信号给自动飞行计算机，计算机计算后发出指令给飞机的执行机
构。
图1 飞机控制原理框图
2自动飞行控制系统的系统构成
自动飞行控制系统的系统的控制回路包括以下5部分：
传感器和测量装置：如无线电高度表，航姿计算机，惯性导航计
算机，大气数据计算机，无线电导航设备等，测量飞机的运动参数
作为信号输入给自动飞行控制系统。
信号处理装置：自动飞行控制计算机，处理传感器和测量装置的
输入信号，并与输入基准指令进行比较，发出控制指令。
执行机构：根据信号处理装置数据的信号，控制舵面偏转和发动
机功率。
反馈回路：反馈飞机舵面运动和发动机数据给信号处理装置，与
基准信号比较，不断修正误差信号，以保证飞机运动的准确性和飞
行品质。
显示系统：提供飞行导引指令，系统接通断开和系统模式通告等
显示给飞行员。
3自动飞行控制系统的系统功能
自动飞行控制系统已经能够协助飞行员完成大多数的飞行任务，
从起飞，爬升，巡航，下降，再到着陆，自动飞行控制系统在整个
飞行过程中扮演的角色越来越重要，先阶段典型的民航飞机自动飞
行控制系统的功能有：
自动驾驶仪（ap）：依据飞行导引指令，控制飞行姿态。
飞行指引仪（fd）：在自动驾驶仪工作时指示驾驶仪的工作状态，
在人工飞行时提供飞行导引给驾驶员的飞行动作。
偏航阻尼器（yd）：提供抑制荷兰滚和协调转弯的功能
自动油门（at）：结合自动驾驶仪，自动地控制发动机的油门而
控制飞机速度。
马赫数配平：飞机在达到一定马赫数后，会产生气动焦点后移，
导致飞机低头，通过马赫数配平功能调整水平安定面位置产生抬头
力矩抑制飞机低头。
自动着陆：自动飞行控制系统基于仪表着陆系统对飞机的下滑道
进行捕获，完成进近和着陆。
4自动飞行控制系统控制界面
飞行模式控制板是飞行员和自动飞行控制系统的主要人机界面，
大部分的自动飞行控制系统的控制指令是通过对飞行模式控制板
的操作发出去的。给自动飞行控制系统发指令对飞机进行操作依据
干线和支线飞机有不同，自动飞行控制系统的控制界面也不同，但
是大体的功能一致。以波音747为例，飞行模式控制板提供ap和
at接通断开，高度预选，速度预选，航向预选，飞行模式选择和切
换等功能。
图2 b747飞行模式控制板
5自动飞行控制系统模式
自动飞行控制系统提供不同的飞行模式来执行不同的控制任务，
涵盖了从起飞到着陆不同的任务需求。飞行模式分为纵向模式和横
向模式。纵向模式提供飞行指引仪和自动驾驶仪飞机纵轴控制的导
引指令，横向模式提供飞行指引仪和自动驾驶仪飞机横轴控制的导
引指令。
自动油门提供推力管理模式和速度管理模式，有的还提供了速度
保护模式，限制在自动飞行中飞机进入低速和过速。自动油门的工
作模式依照飞行导引的模式自动地选择来控制发动机的工作。表1
中列举了典型的自动飞行控制系统模式及其功能。
自动飞行控制系统提供fma（flight mode anounceation），在主
飞行显示器上显示自动驾驶仪，自动油门，偏航阻尼器的接通状态
和飞行模式显示。
自动飞行控制系统的飞行模式的执行需要横向和纵向的配合来
进行，操作时需要选择一个横向模式和一个纵向模式来执行飞行；
当选定一个横向模式或者纵向模式时，之前的横向模式或者纵向模
式将被取代。
6自动飞行控制系统的操作
飞行员是如何操作自动飞行控制系统进行飞行的呢？下面将举
三个例子来说明。
例1 高度选择和航向选择
控制目标：飞机从巡航状态下降到1000ft高度并以135°航向飞
行：
系统当前状态：高度30000ft；航向180°：ap、at、yd接通；
横向模式是航向保持；纵向模式是俯仰保持。
机上操作：纵向模式选择高度选择模式；横向模式选择航向选择
模式；预选高度29000ft，航向135°。
飞机响应：飞机自动下降到29000ft并保持（捕获后会自动转换
为高度保持模式）；飞机调整航向至145°。
例2 使用fms作为导航源飞行
飞行之前和飞行中飞行员可以给飞管计算机输入航路点指令，做
好一个飞行计划，再经过飞行管理系统处理的导航信息和航迹参数
优化信息在飞行计划的各个航段上解算出飞行导引指令给自动驾
驶仪、飞行指引仪和自动油门。
例3 使用仪表着陆系统（ils简称instrument landing system）
进近
仪表着陆系统可以给出飞机进近着陆的准确路线航作为导引输
入给自动飞行系统。航向信标台给出与跑道中心线对准的航向面，
下滑信标给出仰角2.5°～3.5°的下滑面，这两个面的交线即是仪
表着陆系统给出的飞机进近着陆的准确路线。
按压进近模式按钮（approach）按钮，自动驾驶仪先自动捕获loc
信号，当飞机对准跑道中心线后捕获gs信号确认下滑面。飞机沿
着下滑道下降至决断高度，然后断开自动驾驶仪目视着陆。
参考文献
[1]周其焕.民用飞机自动飞行控制系统的发展.2001.
[2]肖顺达.飞行自动控制系统.北京：国防工业出版社，1982.