客机安全飞行有新招

闫京原

为了减少飞机受控飞行坠地(CFIT)事故,美国联邦航空局(FAA)在l974年开始要求所有在美国空域飞行的飞机都必须安装近地警告系统(GPWS>。

受控飞行坠地,英文全称为Controlled Flight Into Terrain。其含义是:在飞机系统工作正常的情况下发生的坠地事故。这主要是由于飞机系统设计的警告时间不够充分,在飞机接近危险地形时,没有足够的反应时间来进行避让;一般都发生在机场附近,即发生在飞机进近的最后阶段。

与之对应的为NON—CFIT,即非受控飞行坠地,是指在飞机系统发生故障,产生不正确的操作或不受飞行员的控制而发生的坠地事故。

近地警告系统已经对保障飞行安全做出了重大的贡献,见图1。尽管如此,飞机受控飞行坠地事故仍为影响飞行安全的首要因素,见图2。因此,为了进一步减少这类事故,近地警告系统一直在不断地进行改进,例如减少虚假警告,增加了飞行高度报告功能及飞机倾斜角警告功能等,但最为重要的改进即是增强型近地警告系统(EGPWS)的开发使用。

由美国霍尼韦尔公司生产的增强型近地警告系统,已于l996年在飞机上使用。由于该系统具有独特的地形显示功能,所以自使用以来,已越来越引起适航当局及各航空公司的重视,采用该系统的飞机也越来越多。

目前,虽然美国联邦航空局及各国适航当局对飞机安装增强型警告系统还没有强制的规定,但自1998年以来,一些飞机制造厂及航空公司对其新出厂的飞机,都已开始安装这种系统了。

系统的特点

飞机安装增强型近地警告系统的目的,是为了解决传统的近地警告系统力所不能及的问题,以进一步避免受控飞行坠地事故的发生。而且,由于该系统具有地形显示功能,所以可直接为飞行员提供视觉上的警告。

增强型近地警告系统主要可解决以下两方面的问题:

第一,可减少不能进行警告的情况。例如,以往使用的近地警告系统,在飞机放下起落架并放出襟翼后,如果发生意外,就不再进行警告。而增强型近地警告系统仍能进行警告,这就可为飞机的着陆安全提供充分的保护。

第二,可防止警告不及时或产生不适当的响应。传统的近地警告系统,往往在已经紧急的时刻才发生警告,致使机组的反应相对滞后,这样机组处置的时间就不够充分。增强型近地警告系统,通过引入地形数据库和地形显示预警功能,则可提前60秒对危险的地形进行预警。

增强型近地警告系统的成功开发和使用,得益于以下3项新技术:

卫星全球定位系统及其它精密导航系统,因为它们能够提供精确的飞机地理位置;

高速及大存储容量的计算机技术,因为它可以对繁琐的数据进行快速处理;

精确而复杂的世界范围的地形数据库,因为此地形数据库包括了世界上跑道大于1068米的所有机场/跑道的数据,以及一些已知的危险地形的数据。

正是这些新技术的出现及应用,为成功开发增强型近地警告系统奠定了可靠的基础。

系统的功能

传统的近地警告系统,是通过处理来自无线电高度表及其它传感器的数据信号,对飞机接近危险地形时发出音响警告的。它有以下7种工作方式:

l>过大的下降率警告。当飞机在一定高度飞行时,如果相对地面有较大的下降率,系统就会发出“下降率”(SINK RATE)及“拉起”(PULL UP)的警告声音。

2>过大的地面接近率警告。当飞机相对地面的接近率过大时,系统就会发出“地面”(TERRAIN)或“拉起”(PULL UP)的警告声音。

3>起飞后掉高度警告。飞机在起飞后如果掉高度过量,系统就会发出“不要下降”(D0NT SINK)的警告声音。

4)不足够的地面间隔警告。当飞机与其下面的地面间隔不足够充分时,在不同的飞行状态下,将有“距地面太低”(T00 L0W TERRAIN),“太低的襟翼”(T00 L0W FLAP)或“太低的起落架”(T00 L0W GEAR)的警告声音。

5>低于下滑道警告。飞机在进近时,如果飞行轨迹低于下滑道,将会有“下滑道”(GLIDE SL0PE)的警告声音。

6)高度提醒报告。当飞机超过预定的低飞行高度时,近地警告系统将报告具体的高度值以提醒机组注意。

7>风切变警告。该系统具有反应式风切变功能,对风切变有敏感的反应。如果启用此功能,当飞机遭遇风切变时,系统就会发出“风切变”(WINDSHEAR)的警告声音。

与传统的近地警告系统相比较,增强型近地警告系统除了对上述7种工作方式加以改进和完善,以减少不能发出警告的情况和对不及时警告进行改进外,重要的是还增加了地形显示功能。

这种地形显示,根据警告的危险程度不同,可以用不同的颜色来表示,见图3。图中,点状的绿色、黄色和红色显示图案,表示与飞机的相对距离均不构成威胁的地形,只是距飞机的距离各不相同而已,这些情况均不需要机组采取措施。

但是,如果该系统在计算后,认为这些地形与飞机的距离会对安全飞行构成危险时,显示图案就会从点状的显示图案变为实心的显示图案。其中,实心的黄色显示区域为60秒内可能与飞机相撞的地形,并伴有“小心地面”(CAUTI0N TERRAIN)的音响警告,以提醒机组注意观察;实心的红色显示区域为30秒内可能与飞机相撞的地形,并伴有“地面,地面,拉起”(TERRAIN,TERRAIN,PULL UP)的音响警告,机组就应马上采取措施进行回避。

为了更好地区分各种类型的地形,还有其它的显示颜色可供选择,例如,将海水的颜色以青绿色来表示等。

我国航空公司的使用状况

从l998年下半年开始,我国各航空公司在新引进的波音公司及空中客车公司的飞机上,已陆续安装增强型近地警告系统,这些飞机包括波音747-400、737-700/-800、777飞机,以及空客公司的A340和A320/A32l飞机。有的机型由于取证方面的原因,虽然在飞机出厂时其地形显示功能没有启用,但随后都有相应的通告对其进行改装,以启用其全部功能。

对已经安装了增强型近地警告系统的飞机,由于种种原因,在使用过程中,也发现了一些问题,主要是由于地形数据库中的数据不准而产生的一些虚假警告,严重的曾导致飞机复飞。因此在一段时间,有些航空公司为避免产生虚假近地警告,在某些飞机上解除了该系统的地形显示功能。

据分析,造成这种情况大致有两方面原因,一是地形数据库中已有的部分国内机场/跑道的数据与实际情况存在误差,另外就是有些新启用的机场数据没有及时输入到所使用的地形数据库中。

针对这种情况,有关部门已对地形数据库的准确性进行了核查和协调;同时将地形数据库数据更新,将需要使用的机场/跑道的数据,及时输入到地形数据库中。另外,增强型近地警告系统的生产厂家,霍尼韦尔公司也正在针对使用中发现的一些问题,进行不断的改进和完善,对其硬件部分和软件部分(包括操作软件和地形数据库)进行改装和更新升级。因此,各航空公司在收到来自生产厂家的改装信息后,应及时对该系统进行改装升级,以保证使用的可靠性。

到目前为止,中国民航总局对增强型近地警告系统的使用,还没有强制性的要求,所以各航空公司对其未安装这种系统的飞机也还没有具体的改装计划。但可以相信,由于增强型近地警告系统的优越性能,加上美国联邦航空局及生产厂家的积极推动,在不久的将来,安装该系统必将在我国民航成为一种强制性的适航要求,从而对飞行提供更可靠的安全保障。

责任编辑:空友 ■