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国外民用飞机飞行管理系统发展现状与趋势 飞行管理系统( FMS )是大型飞机数字化电子系统的核心,它通过组织、协调和综合机上多个电子和机电子系统的功能与作用,生成飞行计划,并在整个飞行进程中全程保证该飞行计划的实施,实现飞行任务的自动控制。
现代飞机上广泛采用的飞行管理系统是综合化的自动飞行控制系统( AFCS ) ,它集导航、制导、控制、显示、性能优化与管理功能为一体, 实现飞机在整个飞行过程中的自动管理与控制。
装备了飞行管理系统的飞机,不仅可以大量节省燃油,提高机场的吞吐能力,保证飞机的飞行安全和飞行品质,而且可以大大提高驾驶舱的综合化、自动化程度,减轻驾驶员的工作负担,带来巨大的无可估量的经济效益。
目前,一个典型的飞行管理系统不仅能够根据飞机、发动机性能、起飞着陆机场、航路设施能力、航路气象条件及其装载情况,生成具体的全剖面飞行计划,而且能够实现多种功能,包括:通过主飞行显示系统显示和指示有关飞行信息;通过无线电通信与导航系统获得通信、空中交通和无线电导航数据;通过飞行操纵系统控制飞机的姿态; 通过自动油门系统调节发动机功率;通过中央数据采集系统收集、记录和综合处理数据;通过空地数据链系统收发航行数据; 通过机上告警系统提供系统监控和告警等功能。
1 飞行管理系统的发展历程 飞行管理的概念最早可以追溯到 20 世纪 20 年代。
自从 1929年杜立特上尉历史性的盲目飞行后, 人们感到借助一个系统摆脱完全依靠飞行员的感官进行飞行的重要性。
但飞行管理系统直到 20 世纪60 年代才真正开始发展起来,并大致经历以下 5 个发展阶段:区域导航系统、性能管理系统、飞行管理系统、四维导航和新一代飞行管理系统。
2 飞行管理系统的基本构成和功能 飞行管理系统通常由一个飞行管理计算机系统( FMCS )和所需的相关接口设备组成,如电子飞行仪表系统( EFIS )和自动飞行系统等设备。
( 而一个典型的 FMCS 通常由飞行管理计算机 FMC )和控制与显示单元( CDU )两种组件构成。
一个飞行管理系统通常能完成或辅助飞行员完成的基本功能包括:飞行计划、导航与制导、性能优化与预测、电子飞行仪表系统显示、人 / 机交互和空地数据链。
3 国外民用飞机飞行管理系统发展现状 目前,美国是世界上飞行管理系统的产品的主要供应方,核心技术主要掌握在美国霍尼韦尔公司等少数公司手中。
为保障欧洲电子核心产品逐渐进入民用飞机的装备领域,从上世纪 80 年代起,在航空电子系统承包时,欧洲空中客车公司就十分强调以欧洲公司为主,扶植研发欧洲自己的飞行管理系统,以凭借飞机平台的发展机会,为欧洲航空电子厂家创造掌握核心知识产权的机会和条件。
同时对于飞机的市场销售采取了灵活的应用方式, 即由飞机买主决定装备欧洲还是美国的飞行管理系统产品。
这样既削弱了美国供应商一家独大的局面,降低机载设备的装备成本,增强了市场竞争力,又在后继型号发展中不断深入消化、逐步吸纳霍尼韦尔的先进技术,提高欧洲的自研能力, 保障其飞机及航空电子系统的核心技术和知识产权效益不断增长。
4 世界主要的 FMS 生产商及其 FMS 系统 从当前世界上飞行管理系统的应用情况来看,目前生产飞行管理系统产品的公司主要有美国的霍尼韦尔有限公司、罗克韦尔 柯林斯公司和通用航空电子系统集团,英国的史密斯航空航天公司,法国的泰莱斯航空电子公司和加拿大的 CMC 电子组件有限公司。
具体情况如表 1 所示。
表 1 飞行管理系统产品应用情况国家 研制公司 FMS 型号 应用现状 FMZ-900/920 、 FMZ-2000 、 应用于多种类型的军用民用飞机,包括 霍尼韦尔有限公司 Primus EpicTM 、 Pegasus 、 quot 全球快车 quot 、 B717/727/757/767 、 等 MD-11/90 、 A320/330/340 等 适用于多种飞机,包括支线飞机、远程美国 罗克韦尔 柯林斯公 AMS-5000 、 FMS-800/ 公务机、轻 / 中型喷气机和涡轮螺旋 司 3000/4000/4200/5000/6000 等 桨飞机 通用航空电子系统集 UNS-1K 适用于多种支线飞机、其他型 UNS-1B/1E/1F/1K/1M 等 团 号均处于制造阶段 FMCS 处于制造阶段; FMS 处于制英国 史密斯航空航天公司 FMCS 、 FMS 等 造和服役阶段,应用于 B737/747 、 VC-25 和 E-6 等多种军用民用飞机 有 FMS 、 AFCS 、 AFDS 等 应用于多种军用民用飞机、包括法国 泰莱斯航空电子公司 类型,包括 FMS-400 、 AFDS A400M 、 A330/340 等 95-1/2 等 应用于 B707/727/737/747 、 CMC 电子组件有限公加拿大 CMA-900/3000/2082M 等 DC9-30 、 DC9-50 、 EMB-110 和 司 MD-81/82/83/87 等飞机 泰莱斯航空电子公司国际合 用于空中客车的 FMS 和 New 应用于空中客车公司的多种机型,包 / 史密斯航空航天公作 FM 括: A318/319/320/321/330/340 司5 飞行管理系统的种类及其在各类民用飞机上的应用 不同用途、不同航程的飞机所采用的飞行管理系统也各不相同,例如罗克韦尔 柯林斯公司的 FMS 系列中, FMS-3000 是用于短程公务机的 FMS , FMS-5000 是用于中程公务机的 FMS ,FMS-6000 是用于远程公务喷气机的 FMS , FMS-4200 是用于支线 客 气 的 FMS 。
目 前 国 外 不 仅 大 型 民 用 客 机 均 采 用 了 新 一 代FMS ,公务机、军用运输机以及无人机也采用了 FMS 。
各航空公司可根据自己的需要选装某一公司的 FMS 产品, 同一型号的飞机不同国家、 不同公司甚至同一公司不同批次的飞机都可能选装不同的公司的 FMS 系统。
表 2 世界主要公务机采用的 FMS 系统 国家或公司 装备机型 FMS 型号 生产商Raytheon 公司 Hawker 800XP FMS-6000 Rockwell CollinsBombardier Canadair Challenger 604 FMS-6000 Rockwell CollinsGulfstream Gulfstream G100/G200 FMS-6100 Rockwell Collins法国达索公司 Falcon 20 FMS-6100 Rockwell Collins法国达索公司 Falcon 50EX FMS-6100 Rockwell Collins法国达索公司 Falcon 2000 FMS-6100 Rockwell CollinsBombardier CL604 Pro line 4/FMS-6000 Rockwell CollinsBombardier CL300 Pro Line21/FMS-5000 Rockwell Collins美国比奇公司 King Air 350 UNS-1E UniversalGulfstream 新 Gulfstream G150 Pro Line 21 Rockwell CollinsCessna Citation 750 NZ 2000 HoneywellGulfstream GV NZ 2000 HoneywellGulfstream G IV G IV-SP G 300 G 400 NZ 2000 或 NZ 900 HoneywellBombardier Global Express Primus 2000 XP/NZ2000 HoneywellBombardier Global 5000 Primus 2000 XP/NZ2000 Honeywell法国达索公司 Falcon 900EX NZ2000 HoneywellGulfstream G IV-X G 350 G 450 Epic FMS HoneywellGulfstream G V-SP G 500 G 550 Epic FMS HoneywellCessna Citation 560. GNS-XL FMS Honeywell法国达索公司 Falcon 50 amp EX GNS-XLS FMS Honeywell法国达索公司 Falcon 20 series UNS-1D FMS Universal Avionics法国达索公司 Falcon 50 amp EX UNS-1D FMS Universal AvionicsBombardier DHC-8 Series 300 UNS-1C with SCN 802.0 UniversalBombardier DHC-8 Series 400 UNS-1E with SCN 802.0 UniversalBombardier Learjet 60 UNS-1E with SCN 801.4 UniversalBombardi
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