miniatura|FMC (Ordinador de gestió de vol) Honeywell sobre el Boeing 767–300 Un sistema de gestió de vol (FMS) és un component fonamental de l'aviònica d'un avió de passatgers modern. Un FMS és un sistema informàtic especialitzat que automatitza una àmplia varietat de tasques en vol, reduint la càrrega de treball de la tripulació fins al punt que els avions civils moderns ja no porten enginyers de vol ni navegants. Una funció principal és la gestió del pla de vol durant el vol. Utilitzant diversos sensors (com ara GPS i INS, sovint recolzats per la navegació per ràdio) per determinar la posició de l'aeronau, l'FMS pot guiar l'aeronau al llarg del pla de vol. Des de la cabina de pilotatge, l'FMS normalment es controla a través d'una unitat de control de visualització (CDU) que incorpora una petita pantalla i un teclat o pantalla tàctil. L'FMS envia el pla de vol per a la seva visualització al sistema electrònic d'instruments de vol (EFIS), a la pantalla de navegació (ND) o a la pantalla multifunció (MFD). L'FMS es pot resumir com un sistema dual que consisteix en l'ordinador de gestió de vol (FMC), la CDU i un bus de diafonia.
L'FMS modern es va introduir al Boeing 767, tot i que ja existien ordinadors de navegació anteriors. Ara, existeixen sistemes similars a l'FMS en avions tan petits com el Cessna 182. En la seva evolució, un FMS ha tingut moltes mides, capacitats i controls diferents. Tanmateix, certes característiques són comunes a tots els FMS.
Navigation database Tots els FMS contenen una base de dades de navegació. La base de dades de navegació conté els elements a partir dels quals es construeix el pla de vol. Aquests es defineixen mitjançant l'estàndard ARINC 424. La base de dades de navegació (NDB) s'actualitza normalment cada 28 dies per garantir que el seu contingut estigui vigent. Cada FMS conté només un subconjunt de les dades ARINC/ AIRAC, rellevants per a les capacitats de l'FMS. miniatura|Introducció de punts de referència al sistema de gestió de vol per a l'aproximació de descens continu. Científics del Centre Aeroespacial Alemany (DLR) estan provant nous procediments d'aterratge automàtic i posicionament basat en satèl·lits en proves de vol amb l'Airbus A320 D-ATRA (Advanced Technology Research Aircraft) a Braunschweig. Les aproximacions corbes i els aterratges d'alta precisió poden reduir el soroll i protegir el medi ambient. Els investigadors van investigar específicament la combinació d'ajudes a l'aterratge basades en satèl·lits i tradicionals, així com procediments basats únicament en la navegació per satèl·lit. L'NDB conté tota la informació necessària per construir un pla de vol, que consisteix en:
Punts de referència/Intersecció Viatges aèries Ajudes per a la radionavegació, incloent-hi equips de mesura de distància (DME), abast omnidireccional VHF (VOR), balises no direccionals (NDB) i sistemes d'aterratge per instruments (ILS). Aeroports Passarel·les Sortida estàndard per instruments (SID) Arribada estàndard a la terminal (STAR) Patrons d'espera (només com a part dels IAP, tot i que es poden introduir per comandament del control de trànsit aeri o a discreció del pilot) Procediment d'aproximació instrumental (IAP)
Els punts de referència també poden ser definits pel(s) pilot(s) al llarg de la ruta o per referència a altres punts de referència amb l'entrada d'un lloc en forma de punt de referència (per exemple, un VOR, NDB, ILS, aeroport o punt de referència/intersecció).
Pla de vol El pla de vol generalment es determina a terra, abans de la sortida, ja sigui pel pilot en avions més petits o per un despatxador professional en avions de passatgers. S'introdueix a l'FMS escrivint-lo, seleccionant-lo d'una biblioteca desada de rutes comunes (Rutes de l'empresa) o mitjançant un enllaç de dades ACARS amb el centre de despatx de la companyia aèria.
Durant la prevol, s'introdueix altra informació rellevant per a la gestió del pla de vol. Això pot incloure informació sobre el rendiment com ara el pes brut, el pes del combustible i el centre de gravetat. Inclourà altituds, inclosa l'altitud de creuer inicial. Per a les aeronaus que no tenen GPS, també es requereix la posició inicial.
El pilot utilitza l'FMS per modificar el pla de vol durant el vol per diverses raons. Un disseny d'enginyeria significatiu minimitza les pulsacions de tecles per tal de minimitzar la càrrega de treball del pilot durant el vol i eliminar qualsevol informació confusa (informació perillosament enganyosa). L'FMS també envia la informació del pla de vol per mostrar-la a la pantalla de navegació (ND) del sistema electrònic d'instruments de vol (EFIS) d'instruments de la cabina de vol. El pla de vol generalment apareix com una línia magenta, amb altres aeroports, ajudes de ràdio i punts de referència.
Alguns FMS poden calcular plans de vol especials, sovint per a requisits tàctics, com ara patrons de cerca, trobades, òrbites de reabastecimiento de combustible en vol de vols cisterna i punts d'alliberament d'aire calculats (CARP) per a salts en paracaigudes precisos.
Determinació de la posició Un cop en vol, una de les tasques principals de l'FMS és obtenir una posició fixa, és a dir, determinar la posició de l'aeronau i la precisió d'aquesta posició. Els FMS simples utilitzen un únic sensor, generalment GPS, per determinar la posició. Però els FMS moderns utilitzen tants sensors com poden, com ara els VOR, per tal de determinar i validar la seva posició exacta. Alguns FMS utilitzen un filtre de Kalman per integrar les posicions dels diversos sensors en una sola posició. Els sensors comuns inclouen:
Els receptors GPS de qualitat aèria actuen com a sensor principal, ja que tenen la màxima precisió i integritat. Les ajudes per a la ràdio dissenyades per a la navegació aeronàutica actuen com els segons sensors de més qualitat. Aquests inclouen; DME (equip de mesura de distàncies) d'escaneig que comproven les distàncies de cinc estacions DME diferents simultàniament per determinar una posició cada 10 segons. VOR (ràdio omnidireccional VHF) que subministren un rumb. Amb dues estacions VOR es pot determinar la posició de l'aeronau, però la precisió és limitada. Els sistemes de referència inercial (IRS) utilitzen giroscopis làser d'anell i acceleròmetres per calcular la posició de l'aeronau. Són molt precisos i independents de fonts externes. Els avions de passatgers utilitzen la mitjana ponderada de tres IRS independents per determinar la posició de "triple IRS mixt".
L'FMS comprova constantment els diversos sensors i determina la posició i la precisió d'una sola aeronau. La precisió es descriu com el rendiment real de navegació (ANP), un cercle dins del qual l'aeronau pot estar en qualsevol lloc mesurat com el diàmetre en milles nàutiques. L'espai aeri modern té un rendiment de navegació requerit (RNP) establert. L'aeronau ha de tenir un ANP inferior a la seva RNP per poder operar en cert espai aeri d'alta muntanya.
Guia Donat el pla de vol i la posició de l'aeronau, l'FMS calcula el curs a seguir. El pilot pot seguir aquest curs manualment (de manera molt similar a com seguir un radial VOR), o es pot configurar el pilot automàtic per seguir el curs.
El mode FMS normalment s'anomena LNAV o navegació lateral per al pla de vol lateral i VNAV o navegació vertical per al pla de vol vertical. El VNAV proporciona objectius de velocitat i pas o altitud i el LNAV proporciona el comandament de direcció de balanceig al pilot automàtic.
VNAV Els avions sofisticats, generalment avions de passatgers com l'Airbus A320 o el Boeing 737 i altres avions amb turbofan, tenen navegació vertical (VNAV) de ple rendiment. El propòsit de VNAV és predir i optimitzar la trajectòria vertical. El guiatge inclou el control de l'eix de pas i el control de l'accelerador.
L'FMS necessita tenir un model complet de vol i motor per tal de tenir les dades necessàries per fer-ho. La funció pot crear una trajectòria vertical prevista al llarg del pla de vol lateral utilitzant aquesta informació. El fabricant de l'avió sol ser l'única font d'aquest model de vol complet.
El perfil vertical el construeix l'FMS durant el vol previ. Juntament amb el pla de vol lateral, utilitza el pes inicial en buit de l'aeronau, el pes del combustible, el centre de gravetat i l'altitud de creuer. El primer pas en un recorregut vertical és ascendir fins a l'alçada de creuer. En alguns punts de referència SID hi ha limitacions verticals com ara "A 8.000 o PER SOBRE". La reducció de l'empenta, o l'escalada "FLEX", es pot utilitzar durant tot l'ascens per estalviar els motors. Cal tenir-ho en compte a l'hora de fer projeccions de perfils verticals.
La implementació d'un VNAV precís és difícil i costosa, però val la pena en l'estalvi de combustible, principalment durant el creuer i el descens. En creuers, on es crema la major part del combustible, hi ha múltiples mètodes per estalviar combustible.
A mesura que un avió crema combustible, es torna més lleuger i pot navegar més alt on hi ha menys resistència. Les pujades esglaonades o les pujades en creuer faciliten això. El VNAV pot determinar on s'han de produir els ascensos esglaonats o de creuer (en què l'aeronau ascendeix contínuament) per minimitzar el consum de combustible.
L'optimització del rendiment permet a l'FMS determinar la millor velocitat o la més econòmica per volar en vol estable. Això sovint s'anomena velocitat ECON. Això es basa en l'índex de costos, que s'introdueix per donar una ponderació entre la velocitat i l'eficiència del combustible. L'índex de costos es calcula dividint el cost per hora d'operació de l'avió pel cost del combustible. Generalment, un índex de costos de 999 proporciona velocitats ECON tan ràpides com sigui possible sense tenir en compte el combustible, i un índex de costos de zero proporciona la màxima economia de combustible sense tenir en compte altres costos horaris com ara el manteniment i les despeses de la tripulació. El mode ECON és la velocitat VNAV que utilitzen la majoria dels avions de passatgers en creuer.
L'RTA o temps d'arribada requerit permet al sistema VNAV apuntar a l'arribada a un punt de referència concret en un moment definit. Això sovint és útil per a la programació de franges horàries d'arribada a l'aeroport. En aquest cas, el VNAV regula la velocitat de creuer o l'índex de cost per garantir que es compleixi l'RTA.
El primer que calcula el VNAV per al descens és el punt superior del descens (TOD). Aquest és el punt on comença un descens eficient i còmode. Normalment això implicarà un descens al ralentí, però per a alguns avions un descens al ralentí és massa pronunciat i incòmode. L'FMS calcula el TOD "volant" el descens cap enrere des de l'aterratge a través de l'aproximació i fins al creuer. Ho fa utilitzant el pla de vol, el model de vol de l'aeronau i els vents de descens. Per a l'FMS de les companyies aèries, aquesta és una predicció molt sofisticada i precisa; per a un FMS simple (en avions més petits) es pot determinar mitjançant una "regla general", com ara una trajectòria de descens de 3 graus.