Cessna172SP虽然是一个小飞机,但是“麻雀虽小,五脏俱全”,Cessna172SP也有完整的飞行计算机系统(FMS)用于控制自动驾驶设备,可以实现自动驾驶巡航(Auto-politeCruising)和自动驾驶进近着陆(盲降)。
Cessna172SP自动驾驶在中间的操作面板上包含两部分控制组件:自动驾驶开关(FlightDIR)和自动驾驶面板,如图4.2.10:
自动驾驶开关用于开启自动驾驶,总共分成三档:OFF,ON,AUTO,以下逐一介绍三档的不同作用:
当自动驾驶开关开启到ON时,Cessna172SP的姿态仪上也会有所变化,左图4.2.11是自动驾驶开关在OFF时的姿态仪,可以看到最下面有一个“八”字形的黄色指示标识,看起来像飞机的两翼;当自动驾驶开关开到ON时,这个标识就会上升到姿态仪的中间,如右图4.2.12所示。这个黄色标识就是飞行计算机控制的飞机姿态显示。只要自动驾驶开关打开了,无论是ON还是AUTO,这个黄色标识都会根据飞行计算机计算的结果显示出飞机姿态调整的方向,无论爬升下降还是左右转向。在ON手工飞行状态时,模拟飞行员就可以根据黄色标识给出的建议,调整飞机飞行姿态,使得姿态仪中代表飞机的橙黄色三角与这个“八”字形黄色标识重合就好了。
当自动驾驶开关开启到AUTO状态时,飞机进入自动驾驶状态,接下来我们就来看看飞行计算机系统FMS如何管理控制巡航飞行的主要参数:巡航高度、巡航航向、巡航空速。
对于Cessna172SP而言,自动驾驶巡航的巡航空速不是飞行计算机直接控制的,巡航空速是由模拟飞行员自行调整节流阀或襟翼大小来控制的。如果模拟飞行员不去做任何操作,飞行计算机将会维持现有的动力和空速不变。调整空速变化会影响飞机姿态,但是飞行计算机会按照自动驾驶面板上设定的巡航高度和巡航航向自动控制飞行姿态,保证飞机按照自动驾驶设定的飞行姿态飞行。同样,姿态变换也会影响空速,飞行计算机则会在飞行姿态调整完成重新进入平直飞行后,保持平直飞行的空速。当然,要想保证持续飞行,必要的动力保证是需要的,直接关闭节流阀使飞机失去动力,自动驾驶也会很快自动中断,飞行计算机开始报警。
巡航高度和巡航航向则是自动驾驶仪表主要管理控制的参数。如图4.2.13所示,在自动驾驶面板最右边有两行数字,第一行就是巡航高度,第二行是巡航航向。面板下方有一排按钮用于选择自动驾驶控制,HDG(Heading)和ALT(Altimeter)用于自动驾驶巡航;LOC和G/S用于自动驾驶进近着陆。
进入自动驾驶状态时,通过点击自动驾驶仪面板上的HDG按钮,就可以将飞机设定为自动航向控制飞行。此时HDG按钮变为绿色,同时面板中间的指示灯“HDGSEL”也会亮起(如图4.2.13)。飞行计算机将会维持面板显示的巡航航向飞行。巡航航向的修改则是通过调整航向仪右下角的HDG旋钮来设定的(图4.2.14)。旋转这个旋钮(顺时针或逆时针都可以),自动驾驶面板的巡航高度数值就会变化,同时航向仪内有一个黄色的小箭头也会同步沿着航向仪内部罗盘转动,转到新的巡航航向时停止转动就可以了。然后飞行计算机就会根据当前航向和新的航向计算出最佳的姿态调整方案,自动控制飞机进行姿态调整,转到新的航向上去。
自动巡航的巡航高度虽然也是显示在自动驾驶面板上,但是巡航高度却完全不可以通过调整高度仪来调整,首先这将会导致实际飞行的高度指示错误,尤其是对于海拔高度变化较大的航线飞行,这么做是非常危险的,而且也可能会导致X-Plane系统混乱,飞机所有的仪表可能失灵,系统崩溃;其次,飞行计算机也是通过读取高度仪的来判断当前的飞行高度的,所以理论上来说,无论怎么调整高度仪,然后将高度仪上新的数值设定到自动驾驶面板上,对于飞行计算机来说,面板的数值和高度仪读数是一致的,所以还是会保持当前的实际飞行高度飞行,而不会做任何姿态调整。
因此Cessna172SP自动巡航的巡航高度只能由模拟飞行员手工驾驶调整飞行高度。每次要调整巡航高度时,都要先按一下ALT按钮,该按钮的灯由绿色变为橙色,同时自动驾驶面板中的”ALTSEL”指示灯也熄灭,然后将自动驾驶开关从AUTO转到ON上,再手工驾驶调整飞行高度,到达新的巡航高度后,再按一次ALT按钮,新的高度将会被设定到自动驾驶面板的巡航高度值上,同时”ALTSEL”指示灯也会重新亮起,最后将自动驾驶开关从ON转到AUTO上,重新进入自动驾驶状态,飞行计算机就会在新的高度上继续自动驾驶巡航了。
当自动驾驶开关就会自动从AUTO转到ON状态,此时在驾驶操作面板最上方的告警显示屏中就会提示“APDISCON”(“自动驾驶断开”)以及后台语音提示(图4.2.15):
二、自动驾驶进近着陆
自动驾驶进近着陆首先需要设定NAV1的工作频率为要降落跑道的ILS频率,并且在VOR1仪表上按照要降落跑道的磁方向设定好。必须是NAV1而不能是NAV2的原因很简单,因为飞行计算机内只能识别到NAV1,自动驾驶必须由飞行计算机控制,所以只能选择NAV1。
以下深圳机场RW33跑道为例来介绍自动驾驶进近着陆的操作。
首先是设定好NAV1和VOR1两个表,深圳机场RW33跑道的ILS工作频率是110.70,跑道磁方向为335度(图4.2.16)。此时VOR1两个指针都在正中间并不表示飞机进近下滑姿态正确,是因为此时飞机的位置还没有进入到深圳机场RW33的ILS工作范围内。
这两个仪表设定好了之后,确认自动驾驶开关(FlightDir)是开启在ON状态,然后按一下自动驾驶面板上的LOC按钮和G/S按钮。此时LOC和G/S按钮的灯是橙色的(由于X-Plane回放的问题,这里截图中G/S的灯是灭的,但是在正常飞行时,只要不在ILS工作范围内,按下LOC和G/S都是橙色的),同时自动驾驶面板上LOCARM指示灯也没有亮。注意G/S下滑指示在自动驾驶面板内是没有对应的指示灯的。
当飞机进入到待降落跑道RW33的ILS工作范围时(图4.2.17),首先是VOR1仪表的横竖两个指针都发生了偏移,表示飞机的航向和高度都不在ILS下滑通道内。此时自动驾驶面板上的LOC按钮灯就变绿了,而且LOCARM指示灯也亮起来了。请模拟飞行员注意,之前自动驾驶的HDG按钮灯和HDGSEL指示灯都灭了,表示飞行计算机从现在开始要按照ILS指示的航向飞,而不再按模拟飞行员在航向仪设定的航向飞了。但是此时G/S按钮灯还是没有变绿,所以飞机还没有开始进入自动驾驶进近着陆阶段,飞行计算机还是会沿着之前HDG设定的航向(此例中就是磁方向89度),高度维持在自动驾驶设定的高度(此例为3000英尺)继续飞。
请模拟飞行员注意图图4.2.17中的VOR横向指针,此时位置在最下面,说明ILS下滑通道的在飞机当前飞行高度的下方,飞机必须下降才能到达下滑通道的高度,而此时飞机还处在自动驾驶状态(如图4.2.18中,自动驾驶开关处在AUTO上)。因此必须关闭自动驾驶,将自动驾驶开关调到ON上,同时下压升降舵,由模拟飞行员人工操作飞机下降,逐步到达下滑通道的高度。此时不需要特别在意航向问题,尽量保持现有的航向不变,只要保证LOC按钮灯是绿色就好了,不需要特别去人工对准跑道。
模拟飞行员操作飞机下降直到G/S按钮灯也变绿为止(图4.2.19)。此时自动驾驶面板上就剩一个LOCARM指示灯还亮着,之前的ALTSEL指示灯和ALT按钮灯也都灭了,说明飞行计算机已经完全获取了跑道33的ILS全部工作信号,可以正确地自动控制飞机进入进近下滑通道了。
此时就可以将自动驾驶开关再从ON转到AUTO,模拟飞行员可以松开升降舵,只要控制节流阀就好了。
请注意图4.中的飞行航向是磁方向89度,而跑道33的磁方向是335度,飞机开始自动转向,同时开始沿ILS下滑通道下降。图4.是飞机自动调整姿态对准跑道后的状态,请注意航向仪、高度仪和空速仪的变化。垂直速度仪的指针基本就稳定在负5(百英尺每分钟)的位置上。
飞行计算机会自动控制飞机沿着ILS通道下滑,直到在跑道上着陆自动驾驶开关就会从AUTO转到ON状态,由模拟飞行员操控滑行。这个过程中,模拟驾驶员要做的工作就是逐渐减小节流阀,直至飞机进入跑道上空时,关闭节流阀,并手工操作收起襟翼。
以上就是完整的自动驾驶进近着陆(盲降)的操作过程,不过建议模拟驾驶员在最后着陆阶段不要完全依靠飞行计算机自动驾驶,关闭节流阀并收起襟翼后,最好还是把手放到升降舵上,必要的时候适当抬一些机鼻。另外,如果节流阀控制不好,造成落地空速过高,可能需要复飞时,也需要人工操作关闭自动驾驶,加大节流阀,抬起机鼻爬升。另外,航向和下降虽然由飞行计算机控制了,但是节流阀动力还是要人工控制,因此这也需要模拟飞行员多多练习,因为不同机场环境不同,飞机完全进入不同机场跑道的ILS下降通道的高度和距离肯定不同,那么节流阀的控制方法也不一样,这只能通过多联系和熟悉机场环境才能掌握。