[22自动飞行] 如何理解MCP速度方式？

这篇关于B737NG的自动飞行系统。作为成功的先行者，A320和其他后来者也借鉴了它的许多理念和设计。

01 “桨舵配合”

飞行（flight）是什么？飞行是油门杆和驾驶盘的配合；是发动机和操纵面的配合；是动力控制和姿态控制的配合。一言以蔽之：桨舵配合。而自动飞行就是“桨舵配合”的自动化。

02 自动飞行的最基本功能

对于B737NG，自动飞行（autoflight）包含了自动油门（autothrottle）和自动驾驶（autopilot）两个基本方面。

以自动驾驶为核心功能，加上飞行指引（flight director）、高度警告（altitude alert）、速度配平（speed trim）、马赫配平(mach trim）这四项功能，实现功能的部件，构成“数字化飞行控制系统”（DFCS）。这个系统的大脑是飞行控制计算机（FCC）；较早的B737NG有独立的自动油门计算机（autothrottle computer），后来这一功能被FCC吸收。因而对于较新的B737NG，DFCS还有第6项功能：自动油门（autothrottle）。更新的还有“横滚指令警告”（Roll command alerting）功能。方向舵的自动控制与其他舵面相对独立（偏航阻尼yaw damper），并且有独立的计算机（YDSM）。

以上8项，是飞机系统上的分解，体现于AMM第22章的章节划分。飞行操作上，自动驾驶和飞行指引共同构成“自动驾驶飞行指引系统”（AFDS，Autopilot Flight Director System），可以理解为DFCS的一个简化版或飞行操作适用版，AFDS再加上自动油门系统，就构成飞行员通常理解的自动飞行系统，这体现于FCOM系统描述部分第4章。

但是，不管采用哪一种划分方法来理解自动飞行，都应该把自动油门和自动驾驶——即对动力和舵面的自动控制，理解为最基本的功能。

舵面的自动控制区分了横滚控制（副翼）和俯仰控制（升降舵）。因此自动飞行是自动油门方式、横滚方式、俯仰方式三者的配合，对应到主飞行显示器（PFD）上面，就是飞行方式信号牌（FMA）的3栏。

03 MCP速度方式

自动油门方式、横滚方式、俯仰方式这三者各自有不同的设定。对于自动油门，根据控制的参数、目的和阶段不同，又可以划分出N1方式和速度方式等类别，其中N1方式是以某个参考值为目标来控制动力，速度方式是以某个飞行速度为目标来控制动力。体现在FMA上，则可以有N1、GA、RETARD、FMC SPD、MCP SPD、THR HLD等不同的显示。类似地，根据控制的参数、参考、目的、阶段等，横滚方式和俯仰方式又各自有很多种显示。

自动油门方式、横滚方式、俯仰方式这三者在FMA的三栏里分别如何显示，在自动飞行生效的每个时刻，由飞行管理计算机（FMC）根据飞行的阶段和状态自动设定，或者因飞行员在方式控制面板（MCP）的操作而改变。

一般来说，FMA的这3栏的相似总是不相同的。但是，细心的飞行员会发现，在所有这些不同的显示里，“MCP SPD”（MCP速度方式）比较特立独行。保持高度时（ALT HLD）时它是自动油门的方式，但是手动改变高度时，它突然出现在俯仰方式里，快到新的高度时，瞬间又“跳”回到了自动油门栏里。飞行员问：MCP SPD不应该一直是自动油门的方式吗？

其实，此MCP SPD和彼MCP SPD不是一回事。这两者只是在命名上体现了相同的目标——不管怎么控制，都把飞机的速度保持在MCP上的数值；但是实现这个目标的方法不同。

在爬升阶段，飞机必须被不断抬起，获得更多的重力势能。为此，发动机增大推力，把燃油的化学能转化为飞机的重力势能，这就要求较高的发动机转速，此时自动油门方式是N1方式。N1方式是以FMC提供的一个相对固定的N1参考值为目标来控制动力。具体的实现方法，是管理飞行的大脑（FMC）给发动机的神经中枢（EEC）发出指令，而后者（EEC）调节推力控制的最终执行机构（HMU）内部的燃油计量活门FMV，通过调节燃油流量来控制推力。

在这个基础上，FCC也控制升降舵来实现目标速度——MCP速度。升降舵的作用是什么？我们第一反应觉得它是为飞机实现爬升和下降，然而在这种场景下，它既让飞机以向上的姿态飞行，也配合油门以保持飞机的速度。因此，升降舵的控制方式（俯仰方式）叫做MCP速度方式（MCP SPD）。

而当爬升到了目标高度，飞机的重力势能不需要再提高，因此升降舵收回以保持高度。假如此时继续保持油门，那么原先用于提高飞机重力势能的发动机功率，就会转化为使飞机加速的能量。因此，为了保持速度，则反过来要求油门配合升降舵而收小。保持高度以后，FCC以MCP上的速度为目标，指令EEC调节燃油计量活门FMV的开度，从而控制推力。因此，油门的控制方式同样叫做MCP速度方式（MCP SPD）。

无论哪个阶段，为了保持飞行速度，都要求油门和舵面做好配合。升降时，油门为主，舵面为辅；平飞时，舵面为主，油门为辅。桨舵配合，平稳飞行。

总是以速度为控制目标，这是FCC的思维定式。要问为什么？请看导航显示和管制雷达，许多匀速飞行的飞机，是否比许多忽快忽慢的飞机要更好管理？这大概就是MCP SPD方式的最大意义吧。