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[22自动飞行] 如何理解MCP速度方式?

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实名认证在线王

发表于 2020-10-4 17:20:14 | 显示全部楼层 |阅读模式

如何理解MCP速度方式?-1.jpg



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。


执行机构

操纵装置(控件)

控制目标

发动机

油门杆

动力

操纵舵面

驾驶盘

姿态


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。


如何理解MCP速度方式?-2.jpg


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?


如何理解MCP速度方式?-3.jpg


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)。


如何理解MCP速度方式?-4.jpg


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。


如何理解MCP速度方式?-5.jpg



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发表于 2020-10-5 07:32:55 来自手机 | 显示全部楼层
老哥,方便留一个联系方式吗
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实名认证山东航空

发表于 2020-10-6 03:39:45 来自手机 | 显示全部楼层
737机组操作手册哪里有啊
我是醉舞半卷书,谢谢大家的支持。
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发表于 2020-10-6 12:22:08 来自手机 | 显示全部楼层
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发表于 2020-10-9 14:45:11 来自手机 | 显示全部楼层
大神给大家分享一下飞行各阶段的工作方式
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发表于 2020-10-24 08:26:43 来自手机 | 显示全部楼层
学习一下,感谢楼主!
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