机上使用个人电子设备的安全性问题研究

雍 巍

（南京航空航天大学金城学院民用航空系，南京 210016）

机上使用个人电子设备的安全性问题研究

雍 巍

（南京航空航天大学金城学院民用航空系，南京 210016）

对于民航飞机上不允许使用手机之类的个人电子设备（Personal Electronic Devices，PED）这一规定，一直以来很多人都怀疑它的合理性。近年来，有研究表明PED的使用并不会对飞机电子系统造成影响。本文举例说明了PED与飞机电子系统的电磁兼容问题并收集了各类组织关于机上PED使用的要求，进而探讨了2013年FAA解除PED使用禁令给行业发展所造成的影响。

民航飞机；个人电子设备；电磁兼容

飞机在飞行过程中通讯系统、导航系统、仪表系统、操纵系统等都会接收或向外发射一定的电磁波，当机上存在其他电子设备工作时，这些设备也会向外辐射出部分电磁能量，造成对上述系统的干扰，进而会引发险情，威胁飞行安全。20年前，美国联邦航空局FAA发布了机上个人电子设备（Personal Electronic Devices，PED）设备的禁令，其中明确禁止使用个人电子设备尤其是通讯设备，例如手机、无线通讯机等。欧洲航空安全局EASA和国际民航组织ICAO也表明在飞机上应该慎重使用个人电子设备。我国的《关于全飞行阶段个人电子设备的情况简介》中也禁止在飞机飞行的各个阶段使用个人电子设备，即使是飞行模式也不行。

1 PED设备对飞机的影响及相关法规

1.1 使用PED设备与飞机异常现象的关联性

PED设备可分为故意或非故意的电磁信号发射器。故意设备需要在设备外部传输信号才能正常工作。例如：手机、电子遥控玩具、双向寻呼机、双向无线电等。非故意的设备不需要发射电磁波信号就能完成功能并正常工作。但和其他任何电子设备一样，它们会释放出一定程度的辐射。而这些无意识的辐射特性，可能会干扰其他电子设备的正常运行。

飞机上所有使用的电子电气设备或系统都需要严格符合要求的电磁兼容性。它们需要在在不同的操作模式和安装配置下，都需要符合完善的电磁防护方面的安装限制、兼容性水平测试和预期的飞机环境噪声水平限制。符合这些要求将使飞机系统在复杂的电磁环境中更好的工作，为飞行安全性提供了保障。然而，如果一个不受控制的在标准之上的电磁能量辐射源在飞机上产生，那么就会出现电磁兼容性问题，使飞机系统的兼容保护发生退化。

尤其是，飞机系统的接收天线组件有一个额外的电磁兼容性要求。对天线接收系统进了一个全频段的射频（RF）辐射兼容试验和频率辐射敏感度测试时，发现乘客使用PED设备会在天线的工作频段发送噪声，非故意地干扰飞机，造成了EMI干扰。这是因为天线系统的基本功能是寻找和发现低水平的电磁信号，并在一定的频带内响应该信号。

飞机电子系统都有严格的电磁标准来建立和规划电子设备的电磁特性和这些系统的兼容性。然而，乘客的PED设备并没有经过这些电磁标准资格的认证。从旅客携带的便携式电子设备产生的电磁干扰已被多次报道在飞行过程中会引发异常事件。PED运行产生的不受控制的电磁辐射可能干扰飞机系统的正常工作，但是并没有确切有效的证据来证实这一观点。

事实上，很多航空公司都已经报道过便携式电子设备在飞行过程中影响飞机系统正常的的案例。这些PED设备包括笔记本电脑、掌上电脑、音频播放器、录音机、电子游戏机、手机、CD播放器、电子玩具、和激光指针等等，因为这些设备都有涉嫌造成飞机开关自动开关，飞行甲板不稳定的异常事件迹象。同时，还有一些飞机系统也会被PED设备干扰，比如全球定位系统、天气雷达和无线电高度表，可能会被一些PRD设备的高频波段和其谐波或其他噪声干扰飞机系统的工作频段，值得注意的是，老式飞机更容易受到这些PED设备的干扰，它安装的飞机系统的电子信号屏蔽能力远远不如新一代的飞机。

波音公司曾建议，在飞机起飞和着陆的关键飞行阶段，禁止使用这些设备，因为他们怀疑这些PED设备会在所有的飞行阶段故意发送电磁信号，如手机，导致一些异常发生。波音公司已经接到了许多乘客从运营商发来的相关报告。这些报道大部分都是关于小型PED设备的，其中报告涉及的飞机异常情况可分为三类∶

（1）飞机发生干扰异常的时候，乘客正在使用操作小型电子设备；

（2）操作小型设备与飞机异常之间存在明显的关联事件，当异常问题消失时，正好是小型设备关闭的时候或关闭不久；

（3）当飞机电子系统异常问题消失的时候，乘客的小型电子设备是关闭的；然而异常问题发生的时候，小型电子设备的使用恢复；

不过这些报告仅仅只能提出PED设备能够涉及飞机异常的假设，事实上，经过研究表明只有少数报告能显示出飞机的异常反应和小型设备的使用有很强的相关性，所以需要进一步讨论。即使有这些调查，波音仍然不能找到乘客的PED设备和相关报道的飞机异常之间有什么固定的相关性。

许多 PED 电子设备的应用技术都在迅速发展，PED 设备的体积也在缩小，因此，这些设备只需要较少的功率就能运行，而一项飞机技术的实际使用却需要漫长的时间。虽然可以从提高飞机系统的敏感性水平和PED设备的排放标准来防止一些干扰，但一些PED设备应用了更多新技术，可以在新频段进行操作，并兼备了多个功能，使飞机电子系统更难区分这些设备故意或是非故意发送的干扰信息。

1.2 针对PED设备干扰的法规与对策

1.2.1 美国航空无线电技术委员会（RTCA）

美国航空无线电技术委员会RTCA的注意力都集中在PED设备对飞机天线接收系统的兼容性问题上。RTCA文件“携带设备对飞机电子设备的潜在干扰”中列出了八种PED设备对飞机天线接收系统干扰的情况。美国航空无线电技术委员会总体上认为PED设备干扰飞机接收系统的概率是非常低的。1988 年，RTCA报告发布（RTCA DO-199）建议如下：

（1）制订了PED设备辐射接受标准和相关测试方法。

（2）FCC应该指定一个可以在飞机上操作的PED设备分类。

（3）美国联邦航空局应着手修订91.19监管项目，提供符合可接受的方法的指导，培养方法，提高公众意识。

（4）由PED设备引起的疑似涉嫌干扰的报告应被调查实施。

1.2.2 美国联邦航空局（FAA）

1993年，美国联邦航空局颁发了文件91.21-1 “便携式电子设备在飞机上的使用。”此通知为航空公司依从91.21文件提供了指引，为厂家的航空公司和制造商提供了测试标准和推荐程序。对于手机的使用，联邦通讯委员会禁止在空中使用和操作手机。这主要是因为在空中手机比在地面上将有更大的覆盖范围（在相同的频率上能发送到多个接收器）。如果运营商已经完全确定手机将不会干扰导航或通信系统，那么美国联邦航空局不会禁止在飞机上使用手机。

1.2.3 美国联邦通信委员会（FCC）

美国联邦法规，第47标题，第22部分，H部分中指明禁止在空中使用蜂窝无线通信，在美国乘坐飞机时不能操作或使用手机（未着陆时）。当任何飞机离开地面后，飞机上所有的手机都必须被关闭，并且在空中使用手机是禁止的。在地面和飞机里使用手机也应该符合美国联邦航空管理局的规定。

1.2.4 波音公司

波音公司在1993年发布了全模型的服务信为运营商提供关于PED设备使用的指导。其中包含以下主题：

（1）禁止在任何时间使用故意的信号发射器。

（2）禁止在起飞和着陆阶段使用非故意的发射器（飞行关键阶段）。

（3）在飞行的关键阶段，除非飞机操作员另行决定， 非故意的发射机的工作只有在这种情况下允许使用。

（4）如果出现问题，航空公司应停止PED设备的使用。

（5）应该记录任何一个可疑的PED相关事件的数据。

当飞机在地面上时，波音公司已修订其服务以符合FAA关于手机使用的规定。

2 关于FAA放宽机上PED使用政策的讨论

2.1 FAA放宽机上PED设备使用政策及其造成的影响

美国联邦航空局（FAA）1993年发布了文件规定飞机上禁止使用PED设备，而在2013年的10月31日宣布，美国的航空公司可以让乘客在飞机飞行的各个阶段使用PED设备观看书籍电影或玩游戏，放弃了沿用20年规定，但是依然不允许拨打电话。该政策中一些主要内容概括为：

（1）详细的规定内容将交由各个航空公司自行来规定。在使用时，乘客使用的PED将被航空公司控制，飞行员有权力让旅客在紧急情况下关闭设备。

（2）不能使用手机的通话功能。

（3）移动电子设备的使用需要在飞行模式或网络断开状态下，但有些航空公司使用了WIFI服务，则不再考虑中。

（4）飞机起飞和着陆阶段时，一些重量较大的移动设备必须放在上方的行李架或座椅下。（超过80%以上的飞行事故中的机体震动是不会被准确预先察觉的）

（5）当机组通过无线电向乘客播报安全简报的时候，乘客需要妥善保管自己的PED设备。

（6）在一些低能见度下，一些仪表着陆设备的故障容错能力不能抵消PED的电磁干扰，此时机组需要让乘客关闭PED设备。

（7）对于安全重要还是娱乐重要，我们还是需要自己把握其中的关键。

美国联邦航空局FAA在2012年就成立了相关的研究小组，对PED设备干扰飞机电子系统做了详细的调查，经过很多专家的研究与论证，现在使用的大部分民用飞机的机上系统能够不被乘客的PED设备发出的电磁能量干扰，所以FAA将这些设备能否上飞机的决定权交给了各个航空公司。但是航空公司在出行新的规定之前，必须保证自己的飞机不能被旅客携带的PED设备所干扰从而造成飞行安全威胁。

不过，在飞机的起飞和着陆阶段，乘客需要听从机组人员的安排，关闭携带的PED设备，因为，在这两个阶段，PED 设备产生的电磁干扰可能会影响飞机的通讯系统和导航系统。乘客仍不被允许在全部飞行阶段里拨打和接听电话，而且只有在飞机高度超过1万英尺后才可以使用携带的PED设备。

面对美国联邦航空局的这一最新规定告，世界上许多国家都表示了欢迎。日本国土交通部表示将进一步讨论机上使用PED设备的问题，探讨放宽限制是否适用于日本的航空公司。2013年11月末，欧洲航空安全局EASA也规定允许旅客在一些特定的飞行阶段使用携带的PED设备。

国际民航组织表明支持欧洲航空安全局和美国联邦航空局出台的政策，更觉得应该在全球范围内实施这一规定。不过国际民航组织没有出台关于PED设备在飞机上使用的标准规定。对于全球范围来说，机上使用PED设备是一个十分困难的措施。因为各个国家航空政策法规并不相同，则是一个全方位，多领域的飞机安全课题，需要各国政府密切合作才有望攻破。

2.2 国内对PED解禁的态度

现阶段，中国境内的航空公司只允许乘客在3000m以上高度使用笔记本电脑和Pad，但移动电话仍然不允许被使用。由于PED设备种类繁多，技术更新快，民用航空行业无法确定各类新出现的手机对飞机的干扰影响，因此只能都禁止使用。因而机组人员需要就移动电话使用问题在客舱内不断的进行安全检查，不断对乘客进行解释，非常耗时耗力。

有调查显示，有69%以上的国内乘客希望能够在飞机上使用他们携带的PED 设备，有80%的乘客拥有能够在飞机上使用的PED设备。而现阶段飞机上不允许使用移动电话，因此旅客有多不满，需要中国民用航空总局对相关法规进行调整，以跟上时代的步伐，立即改变落后的法规。如果我们不和其他国家一样出台新的规定，那么会对国际航班带来负面效应和不利影响。

3 总结

综上所述，允许机上使用PED设备这一举动是为了民航管理的发展，也会为各个航空公司的航空设备供应商带来好处。现代，移动互联网高速发展，技术日益更新，只有民用客机上不能使用移动电子设备。由于飞机上不能使用移动电子设备，浪费了乘客在空中的大量时间，也给让航空公司丧失了新的赢利点，无形中亏损了巨额的宝贵财富。未来的一段时间内，各个国家和航空公司都将逐渐解封对于机上PED设备的禁令，机用无线网络的发展将会越来越快，越来越广泛，那个时候，民航运输会比其他运输方式更有优势，更多互联网企业和民航业将迎来又一个春天。

［1］王海青.电磁辐射环境研究研究.航空电子技术，2001（03）.

［2］印新宇.电磁干扰产生的飞机电气系统瞬变及抑制.航空电子技术，1990（01）.

［3］宋静波.飞机构造基础.北京.航空工业出版社，2004.

［4］杨克俊.电磁兼容原理和设计技术.北京.人民邮电出版社，2011.

［5］朱文立.国内外电磁兼容发展动态.电子质量，2003.

［6］朱辉庆，浅谈装备设计中的电磁屏蔽.声学与电子工程，2004.

［7］Power Electronics Electromagnetic Compatibility，Loop coupled EMI analysis based on partial inductance models，Proceedings of the Chinese Society of Electrical Engineering，2007.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.128