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[34导航] 惯导漂移1:明明已经刹车,为何还有地速?

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发表于 2021-2-9 00:56:50 | 显示全部楼层 |阅读模式

与“惯导漂移”有关的文章之一。很大程度上是学习笔记,难免有错误,还望读者朋友能指正。


问题


B737NG,设置停留刹车之后,地速还显示1节,没问题吧?


简答


此时显示的是“剩余地速”(redisual ground speed),它是惯导系统长时间运行之后的一个“积累误差”。1节很小,没问题的,一会儿就归零了。


以下展开说。从这个问题开始,先说说检查标准,再说概念和运用,最后讲原理。


01

剩余地速的标准是多少?如何检查?


实际上,剩余地速的标准比想象中的要宽松许多。通常情况下并不要求检查,然而如果怀疑惯导系统有过大的漂移,或者有与惯导精确度相关的CDU提示时(例如UNABLE REQD NAV PERF – RNP、IRS POS/ORIGIN DISAGREE、IRS-L DRIFT等),应检查剩余地速是否超出标准。可用限制如下:


a. 如果运行两个连续航班:在每个航班结束时小于 15 节。

b. 如果运行一个航班:在航班结束时小于 21 节。


如果超出标准,则可能需要更换计算机ADIRU(空气数据惯导组件)。


为了检查剩余地速,对于飞行员而言,波音推荐的时机是每个航班在达到最终停机位之前的5分钟之内。(FCOM 通告:ADIRU P/N HG2050BC02 Position Drift and Ground Speed Errors)


惯导漂移1:明明已经刹车,为何还有地速?-1.jpg


而对于维修检查,标准是相同的。AMM指出,这个时机是航班结束、飞机静止之后的3分钟之内。(然而我们知道这不太可能有操作性,除非维修人员跟飞并且能进入驾驶舱。)


惯导漂移1:明明已经刹车,为何还有地速?-2.jpg


因此我们总结一下,在飞机停好的前5分钟到后3分钟,都是检查剩余地速的时机。


02

地速是什么?有什么用?


地速是飞机相对于地面的水平速度,因此在空中和在地面都有地速。


B737NG的许多系统的工作需要使用地速,例如自动飞行系统的姿态控制、自动刹车系统、自动防滞系统、自动油门的计算。


又例如“飞行航段(flight leg)”概念,它的开始和结束条件包含了空地状态和空速,当飞机落地且地速小于20节,航段结束,CDU维修人员熟悉的这个MAINT入口就显示出来了,而飞行中,它被NAV STATUS所替代。(曾和机组同事讨论:这个MAINT入口在空中能看到吗?现在答案找到了。)


惯导漂移1:明明已经刹车,为何还有地速?-3.jpg


而对于飞行员,在PFD的速度带上,当空速小于0.4马赫时显示地速;而在ND的左上角则始终显示。而在HUD上,它也是始终显示在速度带上。


惯导漂移1:明明已经刹车,为何还有地速?-4.jpg


那么什么时候要使用到地速呢?


在地面滑行时,地速代表了飞机的真实滑行速度。而合适的滑行速度取决于转弯半径和地面状况。某些滑行速度,通常在10-20节之间,会增加飞机的抖动,尤其是在道面不平的滑行道上滑行时。(FCOM NP.22 地面操纵)


中断起飞的速度以空速为准,但如果空速不可用,地速也是一个速度信息源。(FCOM NP.23 起飞和初始爬升)


五边进近时,进近图上推荐的垂直速度根据飞机的地速不同而变化。(FCOM NP.25 进近和复飞)


而在沙尘天气运行时,滑行时使用双发并以低速滑行,限制地速到 10节并尽可能保持推力低于 40%N1。(FCOM SP.16 恶劣天气)


惯导漂移1:明明已经刹车,为何还有地速?-5.jpg


而在空中的大多数阶段,显示在ND上的地速通常不需要被运用于指导操作(主要是看着很爽)。不过,通过观察地速(GS)和真空速(TAS)的关系,可以帮助理解风速和风向(其实计算机都已经算好显示出来了)。


03

地速如何获得?为什么积累误差?


现在我们知道,B737NG的地速是由惯性导航系统的计算机ADIRU的IRS部分测量和计算得出,然后由FMC进行二次计算之后,显示在各个显示器上。(AMM 34)


然而如果我们回顾整个航空史,地速并非是惯导系统诞生之后才有的概念。测算地速的历史实际上就是导航手段的发展史,在惯性导航得以运用之前,无论是使用地标还是无线电导航台,都是先知道飞机相对于地表的位置,而后推算出地速。


惯性导航系统加入以后,计算机ADIRU内部的加速度计获得的第一批原始数据是3个轴的加速度,它们由计算机IRS部分的芯片处理得出各种速度,其中就包括了地速。最后飞机的位置是由速度数值积分得出。但是,这个位置数据是IRS位置。而FM位置、GPS位置、无线电位置这些也是不同情况下需要运用到的,它们由不同的方式获得。


由于惯性导航的原理是不依赖于外界任何参照物的“盲目”测量和计算。最终输出的数值就随着时间而不断累计误差。最终体现为地速和位置的误差。在每次飞行之前,飞行员都通过完全校准或快速校准惯导来消除误差。


关于惯导系统如何“盲目”工作,欢迎回顾以下这两篇文章。



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