CHAPTER 11

飞行管理与导航

Flight Management & Navigation -- 涵盖FMC、CDU、MCP、IRS、VOR/ILS、GPS及气象雷达的完整系统知识

参考文档: FCOM SP.11 / D6-27370-8GP-NBD 适用机型: B737-800
11.1

飞行管理系统概述 FMS Overview

系统简介

飞行管理系统（Flight Management System, FMS）是B737-800的核心导航和性能管理系统。FMS通过飞行管理计算机（FMC）和控制显示单元（CDU）实现航路管理、性能计算和自动飞行控制功能。

FMS与自动驾驶、自动油门系统协同工作，实现从起飞到着陆的全自动飞行管理，显著降低飞行员工作负荷，提高飞行效率和安全性。

FMS系统组成

FMC - 飞行管理计算机

Flight Management Computer，FMS的核心计算单元。双FMC配置（左FMC和右FMC），互为备份。存储导航数据库和性能数据库，计算最优飞行路径。

CDU - 控制显示单元

Control Display Unit，FMS的人机交互界面。双CDU配置，通过键盘和行选键输入和修改飞行计划、性能参数等。显示各功能页面。

MCP - 模式控制面板

Mode Control Panel，飞行员与AFDS的主要交互界面。用于选择飞行方式、设置目标速度、高度、航向等参数。

ADIRU - 大气数据惯性基准单元

Air Data Inertial Reference Unit，提供大气数据（空速、高度）和惯性数据（姿态、位置、航向）给FMC使用。

FMS主要功能

功能类别 具体功能 说明 导航管理航路规划与修改创建、修改飞行计划，航路点管理 导航管理位置计算与更新实时计算飞机位置，GPS/IRS更新 性能管理速度/高度优化计算最优爬升、巡航、下降速度 性能管理推力计算计算各阶段N1限制值 制导LNAV/VNAV横向和垂直导航制导 预测时间/燃油预测预测各航路点时间和燃油量
关键概念 FMS是飞机飞行管理的核心系统。正确理解和使用FMS是现代民航飞行员的基本技能。飞行员应能够识别FMS故障，并在必要时使用备用导航方法。
11.2

FMC功能模块 FMC Functional Modules

导航数据库

数据库内容

导航数据库（Navigation Database）包含全球导航设施、航路点、航路、机场、进近程序等信息，是FMS导航计算的基础。

  • 导航设施：VOR、DME、NDB、ILS等
  • 航路点：航路交叉点、终端区航路点等
  • 航路：航路结构、SID、STAR等
  • 机场：机场信息、跑道数据
  • 进近程序：各种进近程序数据
  • 公司航路：航空公司自定义航路
数据库周期 导航数据库每28天更新一次，与国际航空信息周期（AIRAC）同步。使用过期数据库可能导致导航数据不准确，飞行前应确认数据库有效期。

性能数据库

数据库内容

性能数据库（Performance Database）包含飞机性能参数，用于计算最优飞行速度、推力设置和燃油消耗。

  • 发动机性能数据：各推力等级的N1、EGT限制
  • 气动数据：阻力系数、升力系数
  • 燃油消耗模型：各飞行阶段的燃油流量
  • 速度限制：襟翼速度、VMO/MMO等
  • 优化参数：最优高度、最优速度算法

航路管理

航路构建

通过CDU输入起飞机场、目的地机场、航路点、航路等，构建完整飞行计划。支持公司航路调用和航路修改。

航路修改

支持直飞、航路点插入/删除、航路切断/连接、高度/速度限制修改等操作。修改后自动重新计算飞行路径。

垂直剖面计算

FMC根据航路点高度限制、飞机性能和ATC限制，计算最优垂直飞行剖面：

  • 爬升剖面：计算爬升速度、推力设置、爬升顶点（T/C）
  • 巡航剖面：计算最优巡航高度、巡航速度
  • 下降剖面：计算下降顶点（T/D）、下降速度、下降路径
  • 进近剖面：计算进近速度、着陆参考速度（VREF）
    • 11.3

    控制显示单元 CDU - Control Display Unit

    CDU概述

    控制显示单元（CDU）是FMS的人机交互界面，配备两台（左CDU和右CDU）。每台CDU包含一个显示屏、字母数字键盘和功能键。飞行员通过CDU输入和修改飞行计划、查看系统状态。

    CDU主要页面

    页面名称 功能 使用场景 IDENT飞机/发动机型号识别飞行前检查 POS INIT位置初始化IRS校准 RTE航路页面航路构建和修改 CLB爬升页面爬升性能设置 CRZ巡航页面巡航性能设置 DES下降页面下降性能设置 LEGS航段页面航路点详细编辑 PROG进程页面飞行进程监控 APPR进近页面进近参考设置 NAV STATUS导航状态导航系统监控

    IDENT页面

    页面内容

    • 飞机型号：如737-800
    • 发动机型号：如CFM56-7B
    • 导航数据库有效期：当前和下一周期
    • 程序识别码：运营人程序版本
    • 拖拽系数：燃油消耗调整参数
    数据库有效期检查 飞行前必须确认导航数据库有效期覆盖飞行日期。使用过期数据库可能导致导航数据不准确。

    POS INIT页面

    IRS位置初始化

    IRS校准时需输入当前位置。可通过以下方式获取位置：

    • 机场参考点位置（如已知停机位置）
    • GPS位置（如可用）
    • 廊桥位置参考点
    • 导航设施方位/距离定位
    位置输入精度要求 IRS校准位置精度直接影响导航精度。建议使用最精确的位置源输入。GPS位置通常是最精确的选择。

    RTE页面

    航路构建

    • 输入起飞机场和跑道
    • 输入目的地机场
    • 选择或输入航路
    • 选择公司航路

    航路激活

    • 构建航路后按压EXEC键
    • 航路变为有效（ACTIVE）
    • 可随时修改有效航路

    LEGS页面

    航段页面显示航路点详细信息，是航路编辑的主要页面：

    航路点信息

    名称、航段类型、飞越/飞至

    高度限制

    航路点高度限制、约束类型

    速度限制

    航路点速度限制、约束类型

    PROG页面

    进程页面信息

    • 下一航路点：名称、距离、预计到达时间
    • 目的地：总距离、预计到达时间、剩余燃油
    • 备降机场：距离、燃油
    • 航路数据：总距离、飞行时间
    • 风数据：各高度层风数据
    11.4

    模式控制面板 MCP - Mode Control Panel

    MCP概述

    模式控制面板（MCP，也称FCP - Flight Control Panel）位于遮光板中央，是飞行员与自动飞行系统（AFDS）的主要交互界面。通过MCP选择飞行方式和设置目标参数。

    MCP控制元件

    控制元件 功能 操作方式 FD开关飞行指引仪开关ON/OFF 航向选择窗设置目标航向旋钮调节 航向选择旋钮调节航向值旋转 HDG SEL电门选择航向方式按压 LNAV电门选择水平导航方式按压 VOR/LOC电门选择VOR/航向道方式按压 APP电门选择进近方式按压 高度选择窗设置目标高度旋钮调节 高度选择旋钮调节高度值旋转（内圈100ft，外圈1000ft） ALT HLD电门选择高度保持方式按压 LVL CHG电门选择高度层改变方式按压 V/S电门选择垂直速率方式按压 垂直速率窗设置目标垂直速率旋钮调节 VNAV电门选择垂直导航方式按压 速度选择窗设置目标速度/马赫数旋钮调节 速度选择旋钮调节速度值旋转 N1 SET电门设置N1限制按压/旋钮 SPD INTV电门速度干预按压 A/P DISENGAGE杆自动驾驶脱开按压/扳动 A/T开关自动油门开关ARM/OFF TO/GA电门起飞/复飞按压

    常用操作程序

    航向选择

    1. 旋转航向选择旋钮设置目标航向
    2. 按压HDG SEL电门接通航向方式
    3. 观察FMA显示HDG SEL方式

    高度改变

    1. 旋转高度选择旋钮设置目标高度
    2. 按压LVL CHG或V/S电门
    3. 观察FMA显示相应方式
    11.5

    导航系统 Navigation Systems

    导航系统组成

    B737-800配备多种导航系统，相互配合实现精确导航：

    IRS

    惯性基准系统，提供姿态、位置、航向和加速度信息。

    GPS

    全球定位系统，提供精确位置更新。

    VOR/DME

    甚高频全向信标/测距设备，提供方位和距离信息。

    ILS

    仪表着陆系统，提供精密进近引导。

    ADF

    自动定向仪，提供无方向信标方位。

    标记接收机

    提供标记信标通过指示。

    导航系统优先级

    FMC位置更新按以下优先级使用导航源：

  • GPS（最高优先级）- 全球覆盖，高精度
  • DME/DME - 双DME更新，精度较高
  • VOR/DME - VOR/DME更新，精度中等
  • IRS（仅惯性）- 无外部更新，精度随时间下降
    • 导航源选择 FMC自动选择最佳导航源进行位置更新。当GPS不可用时，自动切换至DME/DME或VOR/DME更新。飞行员可通过NAV STATUS页面查看当前使用的导航源。
    11.6

    惯性基准系统 IRS - Inertial Reference System

    IRS概述

    惯性基准系统（IRS）是飞机姿态和位置信息的核心来源。B737-800配备两套ADIRU（大气数据惯性基准单元），每套ADIRU包含ADR（大气数据基准）和IR（惯性基准）两部分。

    IRS工作模式

    模式 说明 校准灯状态 OFF系统关闭灭 NAV导航模式，提供完整导航数据校准完成后灭 ALIGN校准模式，进行初始校准亮（稳定或闪亮） ATT姿态模式，仅提供姿态信息灭

    IRS校准程序

    全校准程序

    1. 将IRS方式选钮从OFF旋至NAV位
    2. 观察校准灯亮（稳定或闪亮）
    3. 在CDU POS INIT页面输入当前位置
    4. 等待校准完成（约5-17分钟）
    5. 校准灯灭，IRS进入导航模式
    校准时间 全校准时间取决于纬度。赤道附近校准最快（约5分钟），高纬度地区校准时间较长（最长约17分钟）。建议在发动机起动前开始IRS校准。

    快速重新校准

    程序说明

    当IRS已校准但需要更新位置时，可执行快速重新校准：

    1. 飞机必须停住不动
    2. 将IRS方式选钮旋至ALIGN位
    3. 观察校准灯稳定亮
    4. 在CDU输入现在位置
    5. 将IRS方式选钮旋至NAV位
    6. 观察校准灯30秒内熄灭

    IRS输出数据

    姿态数据

    • 俯仰角（Pitch）
    • 横滚角（Roll）
    • 航向角（Heading）

    导航数据

    • 当前位置（纬度/经度）
    • 地速（Ground Speed）
    • 航迹角（Track）
    • 风速/风向
    IRS校准注意事项 校准期间飞机必须保持静止。如校准灯持续闪亮，表示位置输入不一致或系统故障，需重新输入位置或执行维护检查。无意中选择姿态（ATT）模式时，需重新执行全校准程序。
    11.7

    VOR/ILS系统 VOR/ILS Systems

    VOR系统

    VOR频率范围

    甚高频全向信标（VOR）工作频率范围：108.00 - 117.95 MHz

    • 108.00 - 111.95 MHz：部分分配给ILS航向道
    • 112.00 - 117.95 MHz：VOR专用频段
    • 频道间隔：50 kHz（部分区域100 kHz）
    VOR类型 作用距离 用途 VOR（终端）约25海里终端区域导航 VOR（航路）约50-130海里航路导航 VORTAC约50-130海里VOR+TACAN组合

    ILS系统

    ILS组成

    仪表着陆系统（ILS）由以下部分组成：

    • 航向道（Localizer）：提供横向引导，频率108.10-111.95 MHz
    • 下滑道（Glide Slope）：提供垂直引导，UHF频段配对
    • 标记信标：提供距离指示（外标、中标、内标）

    ILS频率配对

    频率配对关系

    航向道频率与下滑道频率自动配对。选择航向道频率后，系统自动选择对应的下滑道频率。例如：

    • 航向道109.30 MHz → 下滑道332.6 MHz
    • 航向道110.30 MHz → 下滑道334.7 MHz

    ILS识别

    ILS识别要求 使用ILS前必须识别ILS信号。通过音频识别莫尔斯电码，确认识别码与航图一致。未识别的ILS信号不得用于进近。

    ILS进近能力

    ILS类别 决断高度(DH) 跑道视程(RVR) 自动驾驶要求 CAT I≥200ft≥550m单通道或双通道 CAT II100ft≤DH<200ft≥300m双通道 CAT IIIA<100ft或无DH≥175m双通道+自动着陆 CAT IIIB<50ft或无DH50m≤RVR<175m双通道+自动着陆
    11.8

    GPS导航 GPS Navigation

    GPS概述

    B737-800配备双GPS接收机，提供精确的位置更新。GPS是FMC位置更新的首选导航源，具有全球覆盖、高精度、全天候工作的特点。

    GPS特点

    GPS优势

    • 全球覆盖，无盲区
    • 高精度（通常<100米）
    • 不受地面设施限制
    • 提供三维位置和时间

    GPS限制

    • 依赖卫星信号可用性
    • 可能受干扰或欺骗
    • 太阳活动可能影响精度
    • 需要RAIM检测

    RAIM检测

    RAIM说明

    接收机自主完好性监测（Receiver Autonomous Integrity Monitoring, RAIM）是GPS接收机的自检功能，用于检测卫星信号异常。

    • 需要至少5颗可见卫星进行RAIM
    • RAIM故障时GPS不可用于精密导航
    • 飞行前应检查目的地RAIM预测
    RAIM预测 对于GPS进近，飞行前应检查目的地机场在预计到达时间的RAIM可用性。如RAIM不可用，应准备备用进近程序。

    GPS在RNAV/RNP进近中的应用

    GPS/RNAV进近要求
    • 双GPS接收机工作正常
    • RAIM检测通过
    • 导航数据库当前有效
    • FMC位置精度满足RNP要求
    • 水平偏离不超过1倍RNP值
    11.9

    气象雷达 Weather Radar

    气象雷达概述

    B737-800配备X波段气象雷达，用于探测前方降水和风切变。气象雷达图像显示在导航显示（ND）上，帮助机组识别和避开危险气象。

    雷达控制

    控制元件 功能 说明 方式选择选择雷达工作方式OFF/TEST/WX/WX+T/TURB/MAP 增益控制调节接收灵敏度CAL（校准）或人工调节 倾斜角控制调节天线俯仰角人工调节或自动 亮度控制调节显示亮度配合环境光调节

    雷达显示颜色

    降水强度显示

    • 绿色：轻度降水（轻度颠簸）
    • 黄色：中度降水（中度颠簸）
    • 红色：重度降水（严重颠簸）
    • 洋红色：极端降水（冰雹可能）

    湍流显示（TURB模式）

    • 白色/品红色：湍流区域
    • 显示降水中的湍流
    • 帮助避开颠簸区域

    预警式风切变系统

    PWS功能

    预警式风切变（Predictive Windshear System, PWS）在起飞和进近阶段探测前方风切变，提供早期警告。

    • 探测距离：前方约3海里
    • 工作阶段：无线电高度低于2300英尺
    • 警告方式：风切变注意/警告
    • 显示：ND上风切变符号

    气象雷达测试

    测试程序
    1. 选择ND地图、中心地图、VOR或进近方式
    2. 气象雷达方式选择TEST
    3. EFIS控制面板气象雷达开关接通
    4. 证实测试图样显示各种颜色（绿、黄、红、洋红）
    5. 如需测试PWS，先解除测试再重新选择
    6. 证实风切变警告信号瞬时显示
    雷达辐射安全 气象雷达发射微波辐射。在地面时，应避免在雷达前方有人时开启雷达。使用测试模式可减少辐射输出。
    11.10

    导航数据库管理 Navigation Database Management

    数据库周期

    AIRAC周期

    导航数据库遵循国际航空信息周期（Aeronautical Information Regulation And Control, AIRAC），每28天更新一次。

    • 更新周期：28天
    • 周期起始日：每28天循环
    • 数据库有效期：覆盖完整周期
    • 提前发布：通常提前一周可用

    数据库检查

  • 在CDU IDENT页面检查数据库有效期
  • 确认当前周期覆盖飞行日期
  • 如跨周期飞行，确认下一周期已装载
  • 检查数据库识别码正确
    • 过期数据库风险 使用过期导航数据库可能导致：航路点位置错误、导航设施频率错误、进近程序过时、SID/STAR程序错误。飞行前必须确认数据库有效。

    数据库更新程序

    更新方法

    • 数据装载机：通过数据装载机更新
    • ACARS：通过数据链远程更新
    • 便携式装载设备：使用便携设备更新
    更新注意事项
    • 更新前备份当前数据库
    • 更新后验证数据库完整性
    • 确认新数据库激活
    • 更新记录归档

    公司航路管理

    公司航路存储

    航空公司自定义航路存储在FMC中，可通过航路代码快速调用：

    • 航路代码：如CANPEK1
    • 包含完整航路信息
    • 减少飞行前准备时间

    航路修改

    调用公司航路后可根据ATC指令修改：

    • 直飞航路点
    • 绕飞天气
    • 改变高度/速度限制
    • 修改SID/STAR