[科普中國]-飛行指引儀

組成結(jié)構(gòu)

飛行姿態(tài)指引儀主要由飛行指引計(jì)算機(jī)、飛行指引方式選擇板、動(dòng)態(tài)通告牌、姿態(tài)指引指示器和輸入裝置等組成，如圖5．11所示。1

姿態(tài)指引指示器姿態(tài)指引指示器是飛機(jī)姿態(tài)指示與飛機(jī)姿態(tài)指引的綜合指示器。為了便于駕駛員觀察飛機(jī)上其他設(shè)備的指示，指示器內(nèi)也綜合有其他信息顯示，如無線電高度表的指示、儀表著陸系統(tǒng)的指示等。飛行姿態(tài)指引指示器目前使用的有兩種：一種是機(jī)電式姿態(tài)指引指示器ADI；另一種是電子姿態(tài)指引指示器EADI。飛機(jī)的姿態(tài)來自垂直陀螺或慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)。飛行姿態(tài)指引針受飛機(jī)姿態(tài)指引計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)，如圖5．12所示。1

飛行指引計(jì)算機(jī)飛行指引計(jì)算機(jī)FDc(Flight Director computer)是飛行姿態(tài)指引儀的核心部件，它為姿態(tài)指引儀提供飛機(jī)的俯仰和橫側(cè)指令、故障旗收放指令和飛行指引通告牌指示。在有的飛機(jī)上，飛行指引計(jì)算機(jī)是單獨(dú)的；在有的飛機(jī)上是與自動(dòng)駕駛儀的計(jì)算機(jī)合為一體，稱為飛行控制計(jì)算機(jī)。1

飛行指引方式控制板飛行指引方式控制板用于駕駛員接通，斷開飛行指引系統(tǒng)以及選擇飛行指引方式。不同型號(hào)的飛行指引系統(tǒng)，其控制板也存在差異。圖5．13是波音737—200飛機(jī)上的飛行指引方式控制板。

飛行指引方式控制板在下文有詳細(xì)介紹。

飛行指引方式通告牌飛行指引系統(tǒng)也有相應(yīng)的飛行指引方式通告牌，用于向機(jī)組通告飛行指引系統(tǒng)正在使用何種方式指引飛機(jī)的飛行姿態(tài)。詳細(xì)介紹見下文。

指引形式飛行指引儀將俯仰和橫滾引導(dǎo)信息以指引針的形式顯示在姿態(tài)指示器上。指引針有兩種：一種為十字指引針，另一種為八字指引針。十字指引針利用縱向指引針和橫側(cè)指引針來分別進(jìn)行俯仰指引和橫滾指引，如圖3.1(a)所示。當(dāng)兩針的交叉點(diǎn)位于飛機(jī)符號(hào)中央時(shí)，表示達(dá)到預(yù)定狀態(tài)；若縱向指引針在飛機(jī)符號(hào)上面，駕駛員應(yīng)操縱飛機(jī)抬頭，反之應(yīng)操縱飛機(jī)低頭，使縱向指引針與飛機(jī)符號(hào)對(duì)齊，以達(dá)到預(yù)定的俯仰角。若橫側(cè)指引針在飛機(jī)符號(hào)左邊，駕駛員應(yīng)操縱飛機(jī)向左壓坡度，反之應(yīng)向右壓坡度，使橫側(cè)指引針與飛機(jī)符號(hào)對(duì)齊，以達(dá)到預(yù)定坡度角。2

八字指引針又稱“V”形指引針。它利用八字指引針與飛機(jī)符號(hào)的上下關(guān)系來進(jìn)行俯仰指引，利用八字指引針與飛機(jī)符號(hào)的左右關(guān)系來進(jìn)行橫滾指引，如圖3.1(b)所示。當(dāng)八字指引針包圍飛機(jī)符號(hào)時(shí)，表示達(dá)到預(yù)定狀態(tài)。若八字指引針在飛機(jī)符號(hào)之上，駕駛員應(yīng)操縱飛機(jī)抬頭，反之則應(yīng)操縱飛機(jī)低頭，以達(dá)到預(yù)定的俯仰角。若八字指引針相對(duì)飛機(jī)符號(hào)右傾斜，駕駛員應(yīng)向右壓坡度，反之應(yīng)向左壓坡度，以達(dá)到預(yù)定的坡度角。2

指引針的移動(dòng)沒有偏離刻度指示，但是，指引針離開中立位置越遠(yuǎn)，需要做的修正應(yīng)越大 離得越近，需做的姿態(tài)修正量越小。2

通常，F(xiàn)D的俯仰指引指令限制為+25°/-10°的俯仰姿態(tài)，而橫滾指引指令限制為30°坡度。

需要注意的是，當(dāng)飛機(jī)沒有平直飛行時(shí)，指引針也可能定中。例如，轉(zhuǎn)向一個(gè)所選航向，當(dāng)達(dá)到需要的坡度時(shí)，橫滾指引針將定中，并在整個(gè)轉(zhuǎn)彎期間保持定中，當(dāng)接近預(yù)定航向時(shí)，橫滾指引針將指引一個(gè)反向的輸入以減少飛機(jī)的坡度，直到機(jī)翼改平，飛機(jī)達(dá)到所選航向上。2

在人工飛行期間，F(xiàn)D提供的飛行姿態(tài)指令和自動(dòng)飛行期間提供的完全相同，只是坡度和截獲協(xié)議稍有不同

在自動(dòng)駕駛儀接通的同時(shí)，F(xiàn)D的指引針可以顯示，這樣容易從自動(dòng)飛行過渡到人工飛行。

工作原理飛行指引系統(tǒng)的核心是飛行指引計(jì)算機(jī)，其作用在于將飛機(jī)的實(shí)際飛行軌跡與預(yù)選路線進(jìn)行比較，算出應(yīng)飛姿態(tài)角。然后，再與實(shí)際的姿態(tài)角進(jìn)行比較，將其差值送給指引針?biāo)欧到y(tǒng)，使指引針偏離姿態(tài)指示器上的小飛機(jī)符號(hào)，指示出俯仰和橫滾指引指令的大小和方向。在飛行指引計(jì)算機(jī)中，用來計(jì)算橫滾指引指令的部分稱為橫滾計(jì)算機(jī)，用來計(jì)算俯仰指引指令的汁算機(jī)稱為俯仰指引計(jì)算機(jī)。 兩個(gè)計(jì)算機(jī)的輸入信號(hào)分別來自橫向和縱向?qū)Ш皆O(shè)備、人工控制指令和垂直陀螺系統(tǒng) 。它們組成的兩個(gè)通道，稱為橫滾通道和俯仰通道，如圖3.2所示。3

例如，假定飛行指引系統(tǒng)選定為航向模式，若未輸入預(yù)選航向，指引儀將工作在航向保持指引模式。如果飛機(jī)偏航，航向誤差信號(hào)進(jìn)入橫滾計(jì)算機(jī)，此信號(hào)經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)換成一個(gè)指引信號(hào)，駕駛員按指引操縱飛機(jī)，消除飛機(jī)的航向誤差，在消除的同時(shí)，指引信號(hào)為零。假如要改變飛機(jī)航向，在控制板上預(yù)選航向，該信號(hào)送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)經(jīng)過計(jì)算轉(zhuǎn)換成最佳坡度轉(zhuǎn)彎信號(hào)，然后與現(xiàn)時(shí)的飛機(jī)坡度相比較，得出一個(gè)操縱飛機(jī)的坡度信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放大處理后，輸至隨動(dòng)系統(tǒng)，由電動(dòng)機(jī)M帶動(dòng)測速發(fā)電機(jī)G和減速器，驅(qū)使指引針轉(zhuǎn)動(dòng)，形成相對(duì)飛機(jī)符號(hào)的指引。同時(shí)，測速發(fā)電機(jī)形成回輸信號(hào)，另外旋轉(zhuǎn)變壓器CT也形成回轉(zhuǎn)信號(hào)去抵消傾斜信號(hào)，使輸入至放大器的信號(hào)為零，駕駛員根據(jù)指引操縱飛機(jī)帶坡度轉(zhuǎn)彎。航向系統(tǒng)測得飛機(jī)的實(shí)際航向，當(dāng)預(yù)選航向與飛機(jī)現(xiàn)在的航向接近（或相等）時(shí)，計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)通過隨動(dòng)系統(tǒng)操縱指引針回中，駕駛員依據(jù)指引，操縱飛機(jī)回平，飛機(jī)就保持在新的航向上。3

十字指引針的基本使用下面以右轉(zhuǎn)彎到某一預(yù)定航向?yàn)槔?，說明橫滾指引針的操作。為了簡化，將俯仰指引針去掉。圖3.3給出了飛機(jī)保持在當(dāng)前航向上橫滾指引針的指示情況。2

當(dāng)飛行員選擇新航向時(shí)，橫滾指針朝右移動(dòng)，如圖3.4所示。如果航向變化不大，計(jì)算機(jī)指令一個(gè)小的坡度角；如果航向變化較大，將指令一個(gè)較大的坡度角，最大通?？蛇_(dá)30°。

當(dāng)飛行員右壓坡度時(shí)，橫滾指引針將朝中心位置移動(dòng)。隨著橫滾指引針指令的減小，飛行員應(yīng)減小橫滾控制輸入。當(dāng)坡度滿足飛行指引計(jì)算機(jī)的要求時(shí)，橫滾指引針定中，橫滾控制輸入減小為零 。如圖3.5所示。在穩(wěn)定轉(zhuǎn)彎過程中，橫滾指引針一直處于正中。2

當(dāng)接近所選航向時(shí)，橫滾指引針移動(dòng)，指令一個(gè)朝左的橫滾，也就是減小坡度，如圖3.6所示。

隨著飛行員左壓盤，減少坡度，指引針將定中。跟隨指引針給出的引導(dǎo)，飛機(jī)將改平機(jī)翼在所選新航向上，如圖3.7所示。

俯仰指引針的工作和橫滾指引針類似，當(dāng)滿足俯仰指令時(shí)，將定中。俯仰指引針與姿態(tài)指示器上的飛機(jī)符號(hào)平行，可以相對(duì)于飛機(jī)符號(hào)上下移動(dòng)。2

俯仰指引針移動(dòng)到飛機(jī)符號(hào)之下，要求機(jī)頭朝下的姿態(tài)變化；移動(dòng)到飛機(jī)符號(hào)之上，要求機(jī)頭朝上的姿態(tài)變化。俯仰指引針的操作如圖3.8所示。

模式控制板一種飛行指引儀的模式控制板如圖3.9所示。

1、模式選擇開關(guān)（MODE SELECTOR）

模式選擇開關(guān)有六個(gè)位置：GA、OFF、HDG、VOR/LOC、APP AUTO和APP MAN位。

GA位用于復(fù)飛姿態(tài)指引。FD將指引一個(gè)預(yù)定的復(fù)飛俯仰姿態(tài)，通常是機(jī)翼水平、15°的上仰姿態(tài)（或者單發(fā)時(shí)13°的上仰姿態(tài)） 。在許多現(xiàn)代飛機(jī)上，F(xiàn)D的復(fù)飛指引功能通過按壓油門桿上的復(fù)飛按鈕來激活。

OFF位用于關(guān)斷飛行指引儀，使指引針從顯示器上消失。2

HDG位用于引導(dǎo)飛機(jī)保持當(dāng)前航向或飛向預(yù)定航向并保持在預(yù)定航向上。指引針將指引所需的坡度角，然后保持在設(shè)定的航向上。坡度角通常限制在25°和30°之間。

VOR/LOC位用于指引飛機(jī)飛向所選的VOR徑向線上或調(diào)諧的LOC航向道上-

APP AUTO位用于指引飛機(jī)保持當(dāng)前的橫滾模式去截獲航向道并保持在航向道上，俯仰指引針保持當(dāng)前的俯仰功能，準(zhǔn)備去截獲下滑道并保持在下滑道上。在一些飛機(jī)上，在航向道截獲前，系統(tǒng)不能截獲下滑道。

APP MAN位用于指引飛機(jī)立即去截獲航向道和下滑道，超控其他任何的橫滾模式或俯仰模式 例如，如果飛機(jī)在下滑道之下，飛機(jī)將爬升去截獲下滑道，并以25°坡度轉(zhuǎn)彎建立45°的切入角去截獲航向道。在某些飛機(jī)上，該模式也稱為MAN G/S模式。2

2、ALT HOLD選擇開關(guān)(ALT HOLD)

此電門用于接通高度保持指引，使飛機(jī)的高度保持在接通電門瞬間的氣壓高度上。如果ALT HOLD接通時(shí)有顯著的垂直速度，F(xiàn)D將指引一個(gè)平滑的過渡防止沖出預(yù)定高度過多，然后回到預(yù)定高度。

3、俯仰選擇開關(guān)( PITCH SELECTOR)

在沒有其他模式控制飛機(jī)的俯仰時(shí)，駕駛員可用此鈕為飛行指引儀選擇一個(gè)人工俯仰基準(zhǔn)，轉(zhuǎn)動(dòng)此鈕，指引針將上移或下移。此模式可在起飛后的飛機(jī)爬高中使用。應(yīng)注意的是，當(dāng)飛機(jī)爬升到所需高度上改平后，指引針仍是指引上仰的。所以要用俯仰鈕及時(shí)地將指引針調(diào)回飛機(jī)符號(hào)上。

俯仰選擇開關(guān)允許飛行員設(shè)置期望的俯仰姿態(tài)，通常在10°下俯和15°上仰之間。一旦選擇，指引針將指引所需的俯仰姿態(tài)，以達(dá)到和保持希望的俯仰角。2

模式信號(hào)牌模式信號(hào)牌用于向機(jī)組通告飛行指引系統(tǒng)正在使用何種模式指引飛機(jī)的飛行姿態(tài)。它是一個(gè)十分重要的顯示，飛行指引系統(tǒng)的工作模式以信號(hào)牌為準(zhǔn)，而不是以接通了或者按壓了飛行指引模式控制板上的哪一個(gè)電門為準(zhǔn)。2

一種FD的模式信號(hào)牌如圖3.10所示。它使用顏色燈來指示當(dāng)前的指引儀狀態(tài)。例如：綠色的HEADING燈亮，表示指引儀工作在航向模式；琥珀色的GLIDESLOPE燈亮，表示FD準(zhǔn)備截獲下滑道；綠色的GLIDESLOPE燈亮，表示下滑道截獲。2