第一章-自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)概述2

第一章

自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)概述1.1自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展1.2自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的分系統(tǒng)1.3自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的功用1.4有關(guān)飛行控制自動(dòng)化的爭(zhēng)議1.1自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)已有一百多年的發(fā)展歷史。首次由陀螺控制的兩軸自動(dòng)駕駛儀是由LawrenceSperry公司于1914年在巴黎演示成功的，所以這類自動(dòng)駕駛儀稱為“陀螺駕駛儀”，其功用是保持飛機(jī)的穩(wěn)定平飛，即穩(wěn)定飛機(jī)的角運(yùn)動(dòng)。它是一種基于反饋原理與飛機(jī)空氣動(dòng)力響應(yīng)形成閉合回路的自動(dòng)系統(tǒng)。1.1.1自動(dòng)駕駛儀1.1自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展自動(dòng)駕駛儀中的測(cè)量元件（陀螺）從氣動(dòng)陀螺發(fā)展為電動(dòng)陀螺。自動(dòng)駕駛儀中的伺服系統(tǒng)由過(guò)去的氣動(dòng)-液壓式發(fā)展為全電動(dòng)式；由3個(gè)陀螺分別控制3個(gè)通道（俯仰、橫滾、偏航）改用1個(gè)或2個(gè)陀螺來(lái)控制飛機(jī)，并可完成爬高及自動(dòng)保持高度等機(jī)動(dòng)飛行。有的轟炸機(jī)上的自動(dòng)駕駛儀還與轟炸瞄準(zhǔn)器連接起來(lái)，以改善水平轟炸的定向瞄準(zhǔn)精度。1.1.1自動(dòng)駕駛儀1.1自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展自動(dòng)駕駛儀中控制信號(hào)的處理與放大組件從機(jī)電放大器、磁放大器發(fā)展為電子管、半導(dǎo)體、集成電路以及微處理器和數(shù)字化。由于在通用航空飛機(jī)和大型運(yùn)輸客機(jī)之間對(duì)自動(dòng)飛行的要求不同，因而自動(dòng)駕駛儀的類型多種多樣，其發(fā)展極不平衡。在單發(fā)私人小飛機(jī)上，可能只用單獨(dú)的“橫滾穩(wěn)定系統(tǒng)”或“機(jī)翼改平系統(tǒng)”，而大型客機(jī)可有從起飛至接地和滑行的全自動(dòng)系統(tǒng)。1.1.1自動(dòng)駕駛儀1.1自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展20世紀(jì)60年代以前的自動(dòng)駕駛儀均以舵機(jī)回路（舵機(jī)是指在自動(dòng)駕駛儀中操縱飛機(jī)舵面（操縱面）轉(zhuǎn)動(dòng)的一種執(zhí)行部件）的穩(wěn)定系統(tǒng)為主，配合較少的輸入指令（如轉(zhuǎn)彎、升降、高度保持等）去操縱飛機(jī)。1.1.2從自動(dòng)駕駛儀到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)1.1自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展后來(lái)發(fā)展成為配合無(wú)線電導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航的橫滾指令輸入，增加了外回路控制部分。要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)近和自動(dòng)著陸，進(jìn)一步擴(kuò)大了外回路控制部分，并且和自動(dòng)油門結(jié)合后形成了較為完整的自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)（AutomaticFlightControlSystem，AFCS）。1.1.2從自動(dòng)駕駛儀到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)1.1自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展這時(shí)，AFCS的主要功能不再是角姿態(tài)的穩(wěn)定和控制，而是航跡選擇和保持以及速度的自動(dòng)控制。這時(shí)，方式控制板（ModeControlPanel，MCP）成為不可缺少的部件，飛行員通過(guò)方式控制板選擇自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的工作方式，并設(shè)置一定的參數(shù)。1.1.2從自動(dòng)駕駛儀到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)是在20世紀(jì)60年代中逐步發(fā)展起來(lái)的，70年代是模擬式AFCS盛行的時(shí)代，80年代開(kāi)始了AFCS從模擬式向數(shù)字式過(guò)渡。數(shù)字式的AFCS已和電子飛行儀表系統(tǒng)（EFIS）結(jié)合起來(lái)，自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的工作方式通過(guò)EFIS顯示器上的飛行方式通告牌顯示給飛行員看，用于飛行員監(jiān)控自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的實(shí)際工作狀態(tài)。1.1.2從自動(dòng)駕駛儀到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息綜合化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式的AFCS開(kāi)始和飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（FMCS）結(jié)合工作。在飛行管理計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理下的自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)和自動(dòng)油門配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)的自動(dòng)控制和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的自動(dòng)控制。1.1.2從自動(dòng)駕駛儀到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的許多先進(jìn)的作用和功能是早期自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)所不具備的。飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能如下：飛行計(jì)劃。性能管理。導(dǎo)航計(jì)算。對(duì)VOR（高頻全向信標(biāo)系統(tǒng)）/DME（測(cè)距儀）自動(dòng)調(diào)諧。自動(dòng)油門速度指令。1.1.2從自動(dòng)駕駛儀到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)飛行計(jì)劃。使用駕駛艙內(nèi)的CDU（控制顯示組件）可以提前在計(jì)算機(jī)中編制一個(gè)完整的飛行計(jì)劃。性能管理。該系統(tǒng)可以提供爬升、巡航、下降和等待航線的最佳剖面，使用最優(yōu)的爬升設(shè)置、巡航設(shè)置可以獲得最低的飛行成本。導(dǎo)航計(jì)算。FMC（飛行管理計(jì)算機(jī)）可以計(jì)算水平導(dǎo)航指令和垂直導(dǎo)航指令。1.1.2從自動(dòng)駕駛儀到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)AFCS（自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)）A/T（自動(dòng)油門系統(tǒng)）FMS（飛行管理計(jì)算機(jī)）CDU（控制顯示組件）IRS（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）VNAV（垂直導(dǎo)航）LNAV（水平導(dǎo)航）對(duì)VOR/DME自動(dòng)調(diào)諧。FMC可以自動(dòng)將VOR（高頻全向信標(biāo)系統(tǒng)）/DME（測(cè)距儀）調(diào)諧到最合適的臺(tái)上。VOR/DME導(dǎo)航系統(tǒng)是由VOR臺(tái),即高頻全向信標(biāo)(veryhighfrequencyOmnidirectionalradiorange)和測(cè)距臺(tái)DME(distancemeasuringequipment)結(jié)合在一起通過(guò)測(cè)角測(cè)距實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航定位的。一種用于航空的無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)。1.1.2從自動(dòng)駕駛儀到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)AFCS（自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)）A/T（自動(dòng)油門系統(tǒng)）FMS（飛行管理計(jì)算機(jī)）CDU（控制顯示組件）IRS（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）VNAV（垂直導(dǎo)航）LNAV（水平導(dǎo)航）自動(dòng)油門速度指令。這一點(diǎn)通過(guò)EADI（高度顯示電子指示器）上目標(biāo)速度和實(shí)際速度之差顯示出來(lái)。所以，有些資料認(rèn)為自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)和自動(dòng)油門都只是飛行管理系統(tǒng)的執(zhí)行部件，它們都是在飛行管理計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一管理下完成了對(duì)飛機(jī)的控制和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的控制。1.1.2從自動(dòng)駕駛儀到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)AFCS（自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)）A/T（自動(dòng)油門系統(tǒng)）FMS（飛行管理計(jì)算機(jī)）CDU（控制顯示組件）IRS（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）VNAV（垂直導(dǎo)航）LNAV（水平導(dǎo)航）只要在飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存在有效的飛行計(jì)劃航路，并選擇自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)工作于水平導(dǎo)航和垂直導(dǎo)航方式，再加上自動(dòng)油門系統(tǒng)（Auto-Throttle，A/T）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的自動(dòng)控制，自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)就可以控制飛機(jī)沿飛行計(jì)劃航路的水平剖面和垂直剖面飛行了。1.1.2從自動(dòng)駕駛儀到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)AFCS（自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)）A/T（自動(dòng)油門系統(tǒng)）FMS（飛行管理計(jì)算機(jī)）CDU（控制顯示組件）IRS（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）VNAV（垂直導(dǎo)航）LNAV（水平導(dǎo)航）有垂直飛行剖面和水平飛行剖面，它們分別表示航跡在垂直面和水平面上的投影圖形。常用的是垂直飛行剖面(也稱飛行剖面)。它是制定飛行計(jì)劃的依據(jù)，用于計(jì)算完成具體航線任務(wù)需要的時(shí)間、燃油消耗量和備用油量。噴氣運(yùn)輸機(jī)典型飛行剖面(見(jiàn)上圖)以起飛機(jī)場(chǎng)為原點(diǎn)，縱坐標(biāo)為飛行高度，橫坐標(biāo)為飛行距離。飛行剖面圖標(biāo)出飛行任務(wù)和備用油計(jì)算兩部分。飛行任務(wù)包括：滑出、起飛并加速、爬升、巡航、下降、進(jìn)場(chǎng)著陸、滑入等幾個(gè)階段，具體航線對(duì)各段有明確的速度、高度或時(shí)間(滑出、滑入時(shí)間)規(guī)定；備用油計(jì)算部分包括備降油、應(yīng)急油和等待油。飛行剖面此時(shí)，F(xiàn)MS（飛行管理計(jì)算機(jī)）已成為水平導(dǎo)航和垂直導(dǎo)航的外回路“司令部”，如圖1.1所示。圖中的IRS是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，其主要作用是為飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供位置信號(hào)，并為自動(dòng)駕駛儀提供姿態(tài)和航向信號(hào)。1.1.2從自動(dòng)駕駛儀到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)AFCS（自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)）A/T（自動(dòng)油門系統(tǒng)）FMS（飛行管理計(jì)算機(jī)）CDU（控制顯示組件）IRS（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）VNAV（垂直導(dǎo)航）LNAV（水平導(dǎo)航）自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了模擬式自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)階段和數(shù)字式自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)階段。20世紀(jì)70年代是模擬式AFCS的年代，80年代之后，是數(shù)字式AFCS的時(shí)代。目前，在大多數(shù)飛機(jī)上使用的都是數(shù)字式自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)。1.1.2從自動(dòng)駕駛儀到自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)1.1.3電傳飛行控制系統(tǒng)數(shù)字式AFCS和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展為電傳飛行控制（FBW）創(chuàng)造了條件。事實(shí)上，波音737飛機(jī)上AFCS的駕駛盤操縱（CWS）方式也是一種電傳操縱。電傳操縱又是以主動(dòng)增穩(wěn)控制技術(shù)發(fā)展起來(lái)的。如果不從余度和備份手段方面去考慮，當(dāng)今的自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)、電傳操縱或電傳飛行控制系統(tǒng)之間很難找出明確的界限。1.1.3電傳飛行控制系統(tǒng)目前空客公司有6種型號(hào)的飛機(jī)（A319、A320、A321和A330、A340、A380）采用FBW，波音公司的B-777和B-787飛機(jī)也采用FBW（電傳飛行控制）系統(tǒng)。FBW（電傳飛行控制）也稱電傳操縱，意為駕駛員指令飛機(jī)運(yùn)動(dòng)，而不是指令舵面偏轉(zhuǎn)。B-7871.1.3電傳飛行控制系統(tǒng)FBW（電傳飛行控制）和AFCS之間的不同在于，駕駛員扶桿操縱時(shí)的不同。AFCS依靠機(jī)械連接推動(dòng)舵面，飛機(jī)的響應(yīng)運(yùn)動(dòng)需由駕駛員通過(guò)儀表感知后改變自己桿上的操縱，因而駕駛員進(jìn)入了飛行控制回路；而FBW靠桿上傳感器的電信號(hào)和飛機(jī)運(yùn)動(dòng)傳感器的反饋信號(hào)疊加后操縱舵面和飛機(jī)運(yùn)動(dòng)，駕駛員不進(jìn)入飛行控制回路，在自動(dòng)飛行方式下兩者無(wú)多大差別。FBW（電傳飛行控制）和AFCS之間的不同1.1.4光傳飛行控制系統(tǒng)為了防止電磁干擾傳輸電纜，F(xiàn)BW（電傳飛行控制）采用雙絞線和屏蔽接地等技術(shù)，但尚不能完全抑制意外的電磁和電擊干擾，在此問(wèn)題上光傳輸具有極好的防護(hù)性能。用于光傳輸?shù)妮o助操縱系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)都已研制成功并投入實(shí)踐應(yīng)用。1.1.4光傳飛行控制系統(tǒng)CBL（光傳控制）和FBL（光傳飛行控制）在民用飛機(jī)上的應(yīng)用和發(fā)展始于1992年，1996年進(jìn)入實(shí)際使用，例如，MD-87飛機(jī)上采用光纖傳輸?shù)母币碚{(diào)整片控制系統(tǒng)（TBL）和雷神公司的比奇（Beechjet400A）飛機(jī)上采用光傳輸發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)（CBL）。1.1.4光傳飛行控制系統(tǒng)光傳控制除了像電傳控制一樣可減輕重量，增加業(yè)載，改善可靠性和維護(hù)性，提高性能和安全以外，在消除EMI（電磁干擾）、EMP（電磁脈沖）、HIRF（高強(qiáng)度輻射場(chǎng)）、火花、閃電、雷擊等干擾因素方面作用明顯，這是近代飛機(jī)上無(wú)線電射頻密集的情況下有利于防護(hù)的重要措施。1.1.4光傳飛行控制系統(tǒng)國(guó)外主要民用飛機(jī)使用飛控設(shè)備情況見(jiàn)表1.1。C-47B-241.1.4光傳飛行控制系統(tǒng)美國(guó)子爵號(hào)美國(guó)C-1301.1.4光傳飛行控制系統(tǒng)B-707MD-80協(xié)和號(hào)1.1.5自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展方向在管制員駕駛員數(shù)據(jù)鏈通信（CPDLC）即將在飛機(jī)上推廣使用的今天，有人提出為使民用飛機(jī)進(jìn)一步自動(dòng)化，應(yīng)該使機(jī)載計(jì)算機(jī)能夠讀出地面空中交通管制（ATC）的指令，并轉(zhuǎn)化為選定飛行路徑和速度的駕駛指令交給AFCS去執(zhí)行。這是一個(gè)外回路指令生成問(wèn)題，屬于FMC（飛行管理計(jì)算機(jī)）的工作，也是自動(dòng)化飛行的發(fā)展方向。1.1.5自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的發(fā)展方向在管制員駕駛員數(shù)據(jù)鏈通信（CPDLC）即將在飛機(jī)上推廣使用的今天，有人提出為使民用飛機(jī)進(jìn)一步自動(dòng)化，應(yīng)該使機(jī)載計(jì)算機(jī)能夠讀出地面空中交通管制（ATC）的指令，并轉(zhuǎn)化為選定飛行路徑和速度的駕駛指令交給AFCS去執(zhí)行。這是一個(gè)外回路指令生成問(wèn)題，屬于FMC（飛行管理計(jì)算機(jī)）的工作，也是自動(dòng)化飛行的發(fā)展方向。自上世紀(jì)七十年代以來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)、文化全球化進(jìn)程的不斷加快,民用航空業(yè)已經(jīng)成為20世紀(jì)以來(lái)發(fā)展最為迅速、對(duì)人類社會(huì)影響最大的科學(xué)技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。而民航業(yè)的飛速發(fā)展不僅對(duì)空中交通管制的實(shí)時(shí)性與高效性提出了越來(lái)越高的要求,也使現(xiàn)行的無(wú)線電話音管制通信方式顯現(xiàn)出使用頻率擁擠、抗環(huán)境干擾能力差等種種弊端,因此,管制員飛行員數(shù)據(jù)鏈通信(CPDLC)應(yīng)運(yùn)而生。CPDLC使用地空雙向數(shù)據(jù)鏈(TWDL)為管制員和飛行員提供數(shù)據(jù)通信,它可以提供包括標(biāo)準(zhǔn)的放行、期望放行、申請(qǐng)和報(bào)告等在內(nèi)的全部管制指令。更為重要的是CPDLC有效地克服了很多話音通信當(dāng)中存在的問(wèn)題和缺陷。1.2自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的分系統(tǒng)按照ATA-100（AirTransportationAdministration，ATA，航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)）對(duì)飛機(jī)系統(tǒng)內(nèi)容分類的編排，自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)屬于ATA-22章的內(nèi)容。該系統(tǒng)包含了為自動(dòng)控制飛機(jī)飛行提供手段的所有內(nèi)容。1.2自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的分系統(tǒng)現(xiàn)代大中型飛機(jī)上的自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)包括:自動(dòng)駕駛儀（AutomaticPilot，AP）飛行指引儀（FlightDirector，F(xiàn)D）自動(dòng)油門系統(tǒng)（AutomaticThrottle，AT）偏航阻尼系統(tǒng)（YawDamper，YD）自動(dòng)俯仰配平系統(tǒng)（AutoPitchTrim），如圖1.2所示。1.2自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的分系統(tǒng)自動(dòng)駕駛儀的功用是通過(guò)自動(dòng)地控制飛機(jī)的飛行，減輕駕駛員的工作負(fù)擔(dān)，它還可以在惡劣的氣象條件下完成飛機(jī)的自動(dòng)著陸。飛行指引儀的功用是在PFD（主飛行顯示器）或ADI（飛機(jī)的姿態(tài)指示器）上顯示駕駛指令桿，以指導(dǎo)駕駛員人工駕駛飛機(jī)或監(jiān)控飛機(jī)的姿態(tài)。偏航阻尼器的功用是在飛機(jī)的整個(gè)飛行過(guò)程中，通過(guò)增加飛機(jī)繞偏航軸的阻尼來(lái)改善飛機(jī)繞偏航軸的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，并將荷蘭滾運(yùn)動(dòng)減小到乘客可接受的程度。1.2自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的分系統(tǒng)自動(dòng)俯仰配平系統(tǒng)的功用是在所有飛行階段，通過(guò)自動(dòng)調(diào)整水平安定面，以保持飛機(jī)的俯仰穩(wěn)定性。自動(dòng)油門系統(tǒng)的功用是自動(dòng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，以減輕駕駛員的工作負(fù)擔(dān)。自動(dòng)俯仰配平系統(tǒng)和偏航阻尼器結(jié)合在一起，稱為增穩(wěn)系統(tǒng)。它改善了飛機(jī)的穩(wěn)定性，提高了飛行安全和旅客乘機(jī)的舒適性1.2自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的分系統(tǒng)飛行管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（FMS）的功用是為飛機(jī)完成最佳飛行、進(jìn)行導(dǎo)航和飛行剖面的計(jì)算。FMS的輸出信號(hào)控制自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的工作，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)視。這樣，就防止了飛機(jī)在不正常條件下的自動(dòng)飛行。根據(jù)各種型號(hào)飛機(jī)的自動(dòng)化程度以及執(zhí)行的任務(wù)可以部分或全部選裝以上各部分。在大型運(yùn)輸機(jī)上幾乎安裝了以上所有的設(shè)備，但小型飛機(jī)上配置的自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)一般只包含自動(dòng)駕駛儀和飛行指引儀。1.3自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的功用按圖1.1和圖1.2配置的自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)可在飛機(jī)起飛、離場(chǎng)、爬升、巡航、下降和進(jìn)近著陸的整個(gè)飛行階段中使用，其主要作用有兩點(diǎn)：一是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的自動(dòng)飛行控制，二是改善飛機(jī)的性能。1.3.1實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的自動(dòng)飛行飛機(jī)的自動(dòng)飛行控制就是利用一套專門的系統(tǒng)，在無(wú)人參與的條件下，自動(dòng)操縱飛機(jī)按規(guī)定的姿態(tài)和航跡飛行，通常可以實(shí)現(xiàn)沿飛機(jī)三軸姿態(tài)角和飛機(jī)在3個(gè)方向空間位置的自動(dòng)穩(wěn)定和控制。Yaw(偏航)Pitch（俯仰）Roll（橫滾）1.3.1實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的自動(dòng)飛行例如，在完全無(wú)人駕駛的飛行器（如無(wú)人駕駛飛機(jī)或?qū)椀龋┥?，?shí)現(xiàn)完全的飛行控制；對(duì)于有人駕駛的飛機(jī)（如民用客機(jī)或軍用飛機(jī)等），雖然有人駕駛，但在某些飛行階段（如巡航階段），飛行員也可以不直接參與操縱飛機(jī)，而是用飛機(jī)上的自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)的自動(dòng)控制，但飛行員應(yīng)該完成自動(dòng)飛行指令的設(shè)置，并對(duì)自動(dòng)飛行的情況進(jìn)行監(jiān)督，而且要求飛行員能夠在必要時(shí)切斷自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)由自動(dòng)飛行控制到人工飛行控制的轉(zhuǎn)換。1.3.1實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的自動(dòng)飛行采用自動(dòng)飛行的優(yōu)點(diǎn)如下：（1）長(zhǎng)距離飛行時(shí)解除飛行員的疲勞，減輕飛行員的勞動(dòng)負(fù)荷。（2）在某些壞天氣或復(fù)雜的氣象條件下，飛行員難于精確控制飛機(jī)的姿態(tài)和軌跡時(shí)，自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)姿態(tài)和軌跡的精確控制。（3）當(dāng)氣象條件比較復(fù)雜，飛行員難于合理地操縱進(jìn)近著陸階段時(shí)，可以由自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)精確地完成進(jìn)近和著陸的機(jī)動(dòng)飛行。1.3.2改善飛機(jī)的性能一般來(lái)說(shuō)，飛機(jī)的性能和飛行品質(zhì)是由飛機(jī)自身的空氣動(dòng)力特性和發(fā)動(dòng)機(jī)的特性決定的。但是，隨著飛行高度和飛行速度的增加，飛機(jī)自身的特性會(huì)變壞。1.3.2改善飛機(jī)的性能比如，飛機(jī)在高空飛行時(shí)，由于空氣稀薄，飛機(jī)的阻尼特性會(huì)變壞，致使飛機(jī)的角運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生嚴(yán)重的擺動(dòng)，靠飛行員人工操縱飛機(jī)將會(huì)很困難。此外，設(shè)計(jì)飛機(jī)時(shí)，為了減小質(zhì)量和阻力，提高有用升力，常將飛機(jī)設(shè)計(jì)成靜不穩(wěn)定的，飛行員難于控制飛機(jī)。為了解決這一類靜不穩(wěn)定問(wèn)題，可以在飛機(jī)上安裝不同類型的飛行控制系統(tǒng)，使靜不穩(wěn)定的飛機(jī)變成靜穩(wěn)定的，使阻尼特性不好的飛機(jī)變成阻尼特性好的飛機(jī)，這就是現(xiàn)代飛機(jī)上常用的增穩(wěn)系統(tǒng)或阻尼系統(tǒng)。這種系統(tǒng)也是一種控制系統(tǒng)，但它不是用來(lái)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的自動(dòng)飛行控制，而是用來(lái)改善飛機(jī)的某些特性，實(shí)現(xiàn)所要求的飛行品質(zhì)的。這類系統(tǒng)雖然不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)飛行控制，但仍用于飛行控制，所以，它們也是自動(dòng)飛行不可缺少的組成部分。1.4有關(guān)飛行控制自動(dòng)化的爭(zhēng)議飛行控制自動(dòng)化領(lǐng)域出現(xiàn)過(guò)兩次較大的爭(zhēng)議。關(guān)于自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度的爭(zhēng)議關(guān)于FBW（電傳飛行控制）是否需要機(jī)械連接作備份的爭(zhēng)議1.4.1關(guān)于自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度的爭(zhēng)議人機(jī)接口關(guān)系上曾提出過(guò)一些正面教學(xué)的觀點(diǎn)：（1）自動(dòng)飛行方式過(guò)多，在某些方式的自動(dòng)過(guò)渡中易使駕駛員模糊或誤解。（2）某些駕駛員過(guò)分依賴自動(dòng)化，造成盲目的安全感而導(dǎo)致意外失控。（3）駕駛員長(zhǎng)期依靠自動(dòng)化系統(tǒng)而缺乏手動(dòng)操縱實(shí)踐，技術(shù)熟練程度逐漸下降和荒廢，當(dāng)出現(xiàn)某些意外時(shí)，將手足無(wú)措，不能操縱改出。（4）高度自動(dòng)化使駕駛員在空中減少工作負(fù)荷，并過(guò)分空閑，造成惰性，從而喪失警覺(jué)性。1.4.1關(guān)于自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度的爭(zhēng)議（5）由于駕駛員知識(shí)水平不夠且訓(xùn)練不太充分，駕駛員對(duì)飛行自動(dòng)化的理解較膚淺，容易造成對(duì)某些飛行自動(dòng)化的曲解和誤操作。（6）輸入方式不再是通過(guò)分立的專用電門、旋鈕、手柄，而統(tǒng)一由方式控制板（MCP）和/或控制顯示組件（CDU）實(shí)現(xiàn)，容易發(fā)生輸入差錯(cuò)，這種差錯(cuò)將造成重大危害；應(yīng)急情況下容易慌神，更易輸錯(cuò)或使人機(jī)接口脫節(jié)，無(wú)法輸入控制。（7）信息量加大，輸入輸出數(shù)據(jù)加大，一方面減少了駕駛員體力負(fù)荷，另一方面增加了駕駛員對(duì)信息讀取理解、判斷決策上的腦力負(fù)荷，使得心理負(fù)荷更為沉重。1.4.1關(guān)于自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度的爭(zhēng)議（8）駕駛員成為管理員，脫離了對(duì)飛機(jī)的實(shí)時(shí)控制，靠編程計(jì)劃去實(shí)現(xiàn)飛行，對(duì)飛行中實(shí)時(shí)空情察覺(jué)的把握程度降低了，一旦發(fā)生意外，就不能立即進(jìn)入角色。（9）駕駛員和CDU(控制顯示組件)打交道太多，下視時(shí)間太久，影響了平視和對(duì)外部環(huán)境的感知。（10）玻璃駕駛艙中，存在兩套顯示部件、兩套側(cè)桿，正副駕駛員職責(zé)劃分上如何分工協(xié)調(diào)，兩人的操作意圖如何充分交流、互相理解，這里留下的空隙往往是引起事故的緣由之一。1.4.1關(guān)于自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度的爭(zhēng)議爭(zhēng)議的一般結(jié)論認(rèn)為：（1）設(shè)計(jì)AFCS的前提是為保證飛行任務(wù)圓滿完成，達(dá)到安全指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益，并不是單純?nèi)プ非蟾叨茸詣?dòng)化。（2）注意人機(jī)接口上的安排，遵照人的因素和工效學(xué)原則，考慮到駕駛員的理解和接受程度，設(shè)計(jì)中要盡可能降低復(fù)雜性，由于AFCS飛行工作方式過(guò)多，所以要在EFIS(電子飛行儀表系統(tǒng))屏幕的明顯位置顯示自動(dòng)飛行的工作方式，防止駕駛員不能很好地感知生效工作方式，造成互相矛盾的誤操作或操縱不當(dāng)。1.4.1關(guān)于自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度的爭(zhēng)議（3