Система самолетовождения
Система самолетовождения (FMS) является фундаментальной составляющей бортового оборудования современного авиалайнера. FMS — это специализированная компьютерная система, автоматизирующая широкий спектр задач в полете, снижающая нагрузку на летный состав до такой степени, что современные гражданские самолеты обходятся без бортинженеров или штурманов. Основной функцией является управление планом полета в полете. Используя различные датчики (такие как GPS и INS, часто подкрепленные радионавигацией) для определения местоположения самолета, FMS может направлять самолет по плану полета. Из кабины пилота управление FMS обычно осуществляется через блок управления дисплеем (CDU), который включает в себя небольшой экран и клавиатуру или сенсорный экран. FMS направляет план полета для отображения в электронную бортовую приборную систему (EFIS), навигационный дисплей (ND) или многофункциональный дисплей (MFD). FMS можно резюмировать как двойную систему, состоящую из компьютера управления полетом (FMC), CDU и шины перекрестных помех.
Современный FMS был представлен на Boeing 767, хотя ранее навигационные компьютеры существовали. В настоящее время системы, подобные FMS, существуют на таких небольших самолетах, как Cessna 182. В своем развитии FMS имела много различных размеров, возможностей и средств управления. Однако некоторые характеристики являются общими для всех FMS.
Все FMS содержат навигационную базу данных. Навигационная база данных содержит элементы, из которых строится план полета. Они определены с помощью стандарта ARINC 424. Навигационная база данных (NDB), как правило, обновляется каждые 28 дней, чтобы обеспечить актуальность ее содержимого. Каждый FMS содержит только подмножество данных ARINC / AIRAC, относящихся к возможностям FMS.
NDB содержит всю информацию, необходимую для построения плана полета:
-
Путевые Точки / Пересечение
-
Воздушные пути
-
Средства радионавигации, в том числе дальномерная аппаратура (DME), УКВ всенаправленного диапазона (VOR), ненаправленные маяки (NDB) и приборные системы посадки (ILS).
-
Аэропорты
-
Полосы
-
Стандартное отклонение прибора (SID)
-
Стандартный терминал прибытия (STAR)
-
Схемы удержания (только в составе IAP — хотя могут вводиться по команде Управления воздушным движением или по усмотрению пилота)
-
Инструментальный заход на посадку (IAP)
-
Путевые точки также могут быть определены пилотом (пилотами) вдоль маршрута или путем ссылки на другие путевые точки с указанием места в виде путевой точки (например, VOR, NDB, ILS, аэропорт или путевая точка/пересечение)
План полета обычно определяется на земле, перед вылетом либо пилотом для небольших самолетов, либо профессиональным диспетчером для авиалайнеров. Он вводится в FMS напрямую либо выбирается из сохраненной библиотеки общих маршрутов (маршрутов компании), либо через канал связи ACARS с диспетчерским центром авиакомпании.
Во время предполетной подготовки вводится другая информация, имеющая отношение к управлению планом полета. Это может быть информация о производительности, вес брутто, вес топлива и центр тяжести. Он будет включать в себя высоты, включая начальную крейсерскую высоту. Для самолетов, не имеющих GPS, также требуется исходное положение.
Пилот использует FMS для изменения плана полета в полете по целому ряду причин. Значительное инженерное проектирование сводит к минимуму нажатия клавиш, чтобы минимизировать нагрузку пилота в полете и исключить любую запутанную информацию (опасно вводящую в заблуждение информацию). FMS также направляет информацию о плане полета для отображения на навигационном дисплее (НД) бортовых приборов электронной бортовой приборной системы (EFIS). План полета обычно отображается в виде Пурпурной линии с другими аэропортами, радиоаппаратурой и маршрутными точками.
Специальные планы полетов, часто для тактических требований, включая схемы поиска, места встречи, орбиты заправки танкера в полете, расчетные точки выпуска воздуха (CARP) для точных прыжков с парашютом — это лишь некоторые из специальных планов полетов, которые могут рассчитать некоторые FMS.
После выполнения полета основной задачей FMS является определение положения самолета и точность определения этого положения. Простые FMS используют один датчик, как правило GPS, для определения местоположения. Но современные FMS используют как можно больше датчиков, таких как VOR, чтобы определить и подтвердить их точное положение. Некоторые FMS используют фильтр Калмана для объединения позиций различных датчиков в единую позицию. Общие датчики включают:
-
В качестве основного датчика выступают GPS-приемники авиационного качества, так как они обладают высочайшей точностью и целостностью.
-
Радиотехнические средства, предназначенные для навигации самолетов, выступают в качестве датчиков второго качества. К ним относятся:
-
Сканирующее DME (оборудование для измерения расстояний), которое проверяет расстояния от пяти различных станций DME одновременно, чтобы определить одно положение каждые 10 секунд.
-
VOR (VHF всенаправленный радиочастотный диапазон), которые обеспечивают пеленг. Положение самолета определяется с помощью двух станций VOR, но точность ограничена.
-
Инерциальные системы отсчета (IRS) используют кольцевые лазерные гироскопы и акселерометры для расчета положения самолета. Они очень точны и независимы от внешних источников. Авиалайнеры используют средневзвешенное значение трех независимых IRS для определения позиции «тройной смешанной IRS».
FMS постоянно проверяет различные датчики и определяет положение и точность одного самолета. Точность описывается как фактические навигационные характеристики (ANP) круга, в пределах измеренного диаметра в морских милях, где может находиться самолет. Современное воздушное пространство имеет набор требуемых навигационных характеристик (RNP). Самолет должен иметь свой ANP меньше, чем его RNP, чтобы работать в определенном воздушном пространстве высокого уровня.
Учитывая план полета и положение самолета, FMS рассчитывает курс следования. Пилот может следовать этим курсом вручную или настроить автопилот.
Режим FMS обычно называется LNAV или боковой навигацией для бокового плана полета и VNAV или вертикальной навигацией для вертикального плана полета. VNAV обеспечивает скорость и тангаж или высоту цели, а LNAV обеспечивает команду управления по крену для автопилота.