自动驾驶空中失效的影响分析与决策

2022-09-11

B-737飞机方式控制面板 (MCP) 作为机组最常用的一个操作面板, 对于飞机自动飞行系统的指令传输起着重要作用。曾有一架波音737飞机在巡航时, 出现自动驾驶断开, M C P面板上高度指示显示为50000FT, 飞机其他系统工作正常。机组在自动驾驶无法重新接通情况下, 使用人工操作继续飞往目的地, 并在空中向维修基地及目的地机场汇报情况。按照MEL虽然可以放行, 但人工操作会增加机组负担, 考虑到天气, 航班密度和其他不工作系统的影响等诸多因素, 应排故找出失效原因, 及时修复相关系统。

1 系统原理

以B-737飞机的数字飞行控制系统 (DFCS) 为例 (文献[1]) , DFCS包括方式控制面板 (MCP) , 飞行控制计算机 (FCC) 和将输入数据传给飞行控制系统的作动器。方式控制面板 (MCP) 是机组操作DFCS的主要操作界面, 方式控制面板的控制功能包括衔接控制, 方式选择控制, 以及控制与高度警告、自动驾驶、飞行指引、自动油门等相关的参数选择。MCP面板失效将导致相关系统的控制/指示功能失效, 下面从系统原理方面分析一下MCP。

(1) 机组使用MCP面板完成以下功能接通自动驾驶, 接通飞行指引, 选择操作模式, 选择航道和航向, 选择目标速度和目标高度。另外, 机组通过MCP上以下的按钮给FCC传输指令:自动驾驶 (A/P) 脱开按钮, 起飞/复飞按钮, CWS强制转换器, 自动飞行状态通告 (ASAs) 。

(2) FCC接收来自MCP及其他系统的数据, 通过计算将处理好的数据传给以下系统组件使用: (1) 方式控制面板 (MCP) :MCP面板将来自主FCC的数据显示在MCP面板的显示窗上, 另外在MCP面板上将与FCC数据相关的方式选择按钮灯点亮。 (2) 电子显示组件 (DEU) :DEU将FCC传输来的数据传给显示组件, 将飞行指引命令和DFCS状态显示给机组。 (3) 飞行数据采集组件 (FDAU) :FDAU将FCC传送来的数据保存在飞行记录器里。

(3) MCP面板和FCC的关系:机组通过方式控制面板 (MCP) 衔接自动驾驶, 打开飞行指引, 选择飞行方式和目标值。并将这些命令和数据实时传送给FCC。当自动驾驶可接通的条件满足时, FCC就将数据传送给MCP。自动驾驶可接通的条件:FCC能发送出一个高电平信号和一个低电平信号给MCP。其中, 高电平信号显示的是FCC中CPU 1正常, 低电平信号显示的是FCC中CPU 2正常。同时, 每部FCC也告诉MCP谁是主FCC, 然后MCP接收来自主FCC的数据并将主FCC的数据传送给其他系统。

(4) 自动驾驶空中失效MCP面板不能使用的情况下 (文献[2]) 将影响以下6个系统。

(1) 飞行控制计算机 (FCC) :MCP面板与FCC交互传输的数据非常多, 包括导航数据、飞行姿态数据、模式控制数据等等。故MCP面板失效将直接导致FCC输入数据不全, FCC将不能发挥正常功能。

(2) 通用显示系统 (CDS) :MCP面板失效将导致预选航向和预选航道数据无法传输给CDS。因预选航道和预选航向数据不是机组需要的重要飞行参数, 故MCP面板失效对CDS系统没有太大影响。

(3) 近地警告系统 (GPWS) :MCP面板失效将导致预选航道数据无法传输给GPWS。GPWS使用以下部件的输入来计算警告条件:襟翼起落架警告电门、襟翼起飞警告电门、起落架手柄电门、无线电高度表、FMC、ARIRU、失速警告偏航阻尼计算机、ILS接收机。因此, MCP面板失效对GPWS无影响。

(4) 自动油门系统 (A/T) :MCP面板将飞行参数、导航参数、发动机参数、扰流板位置等数据传送给A/T。故MCP失效将导致A/T无法正常工作。

(5) 飞行管理计算机系统 (FMCS) :MCP面板将预选航道、预选空速、预选马赫数、预选高度、襟翼位置、自动驾驶飞行指引系统的离散字符1和3等数据传送给FMC。FMC使用这些参数计算决定DFCS的模式和状态。若MCP失效, 与自动驾驶相关的数据将不能传送到FMC, 但FMC仍然可以使用来自大气数据惯性基准系统、无线电导航系统等其他系统的数据来计算导航、性能和指引参数。因此, MCP失效对FMC影响不大。

(6) 偏航阻尼系统 (SMYD) :MCP传送自动飞行指引系统的离散字符4给SMYD, 用以告知SMYD自动驾驶仪中的一台或是两台接通在CMD或CWS模式。而偏航阻尼从ADIRU得到飞机的偏航率和水平加速度经过相关处理后送出指令给方向舵动力控制组件, 使其驱动方向舵防止荷兰滚。故MCP失效对偏航阻尼系统无影响。

2 分析结论

在空中引起MCP面板失效的可能原因有: (1) 飞机穿云飞行, 在机翼上积聚过多的静电。静电不能及时放掉, 导致FCC死机, 从而使MCP也不能工作。 (2) MCP面板内部的静电通过风挡的接地端 (文献[3]) 放掉 (以B737NG飞机为例, 风挡和MCP面板共用一个GD977-ST的接地端) 。如果风挡接地端接地不良, 会导致MCP面板死机失效。 (3) MCP面板通过电插头与其他系统传输数据, 如果电插头有损, 也将会导致MCP面板失效。