閆京原

為了減少飛機受控飛行墜地(CFIT)事故,美國聯(lián)邦航空局(FAA)在l974年開始要求所有在美國空域飛行的飛機都必須安裝近地警告系統(tǒng)(GPWS>。

受控飛行墜地,英文全稱為Controlled Flight Into Terrain。其含義是:在飛機系統(tǒng)工作正常的情況下發(fā)生的墜地事故。這主要是由于飛機系統(tǒng)設(shè)計的警告時間不夠充分,在飛機接近危險地形時,沒有足夠的反應(yīng)時間來進行避讓;一般都發(fā)生在機場附近,即發(fā)生在飛機進近的最后階段。

與之對應(yīng)的為NON—CFIT,即非受控飛行墜地,是指在飛機系統(tǒng)發(fā)生故障,產(chǎn)生不正確的操作或不受飛行員的控制而發(fā)生的墜地事故。

近地警告系統(tǒng)已經(jīng)對保障飛行安全做出了重大的貢獻,見圖1。盡管如此,飛機受控飛行墜地事故仍為影響飛行安全的首要因素,見圖2。因此,為了進一步減少這類事故,近地警告系統(tǒng)一直在不斷地進行改進,例如減少虛假警告,增加了飛行高度報告功能及飛機傾斜角警告功能等,但最為重要的改進即是增強型近地警告系統(tǒng)(EGPWS)的開發(fā)使用。

由美國霍尼韋爾公司生產(chǎn)的增強型近地警告系統(tǒng),已于l996年在飛機上使用。由于該系統(tǒng)具有獨特的地形顯示功能,所以自使用以來,已越來越引起適航當局及各航空公司的重視,采用該系統(tǒng)的飛機也越來越多。

目前,雖然美國聯(lián)邦航空局及各國適航當局對飛機安裝增強型警告系統(tǒng)還沒有強制的規(guī)定,但自1998年以來,一些飛機制造廠及航空公司對其新出廠的飛機,都已開始安裝這種系統(tǒng)了。

系統(tǒng)的特點

飛機安裝增強型近地警告系統(tǒng)的目的,是為了解決傳統(tǒng)的近地警告系統(tǒng)力所不能及的問題,以進一步避免受控飛行墜地事故的發(fā)生。而且,由于該系統(tǒng)具有地形顯示功能,所以可直接為飛行員提供視覺上的警告。

增強型近地警告系統(tǒng)主要可解決以下兩方面的問題:

第一,可減少不能進行警告的情況。例如,以往使用的近地警告系統(tǒng),在飛機放下起落架并放出襟翼后,如果發(fā)生意外,就不再進行警告。而增強型近地警告系統(tǒng)仍能進行警告,這就可為飛機的著陸安全提供充分的保護。

第二,可防止警告不及時或產(chǎn)生不適當?shù)捻憫?yīng)。傳統(tǒng)的近地警告系統(tǒng),往往在已經(jīng)緊急的時刻才發(fā)生警告,致使機組的反應(yīng)相對滯后,這樣機組處置的時間就不夠充分。增強型近地警告系統(tǒng),通過引入地形數(shù)據(jù)庫和地形顯示預(yù)警功能,則可提前60秒對危險的地形進行預(yù)警。

增強型近地警告系統(tǒng)的成功開發(fā)和使用,得益于以下3項新技術(shù):

衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)及其它精密導(dǎo)航系統(tǒng),因為它們能夠提供精確的飛機地理位置;

高速及大存儲容量的計算機技術(shù),因為它可以對繁瑣的數(shù)據(jù)進行快速處理;

精確而復(fù)雜的世界范圍的地形數(shù)據(jù)庫,因為此地形數(shù)據(jù)庫包括了世界上跑道大于1068米的所有機場/跑道的數(shù)據(jù),以及一些已知的危險地形的數(shù)據(jù)。

正是這些新技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用,為成功開發(fā)增強型近地警告系統(tǒng)奠定了可靠的基礎(chǔ)。

系統(tǒng)的功能

傳統(tǒng)的近地警告系統(tǒng),是通過處理來自無線電高度表及其它傳感器的數(shù)據(jù)信號,對飛機接近危險地形時發(fā)出音響警告的。它有以下7種工作方式:

l>過大的下降率警告。當飛機在一定高度飛行時,如果相對地面有較大的下降率,系統(tǒng)就會發(fā)出“下降率”(SINK RATE)及“拉起”(PULL UP)的警告聲音。

2>過大的地面接近率警告。當飛機相對地面的接近率過大時,系統(tǒng)就會發(fā)出“地面”(TERRAIN)或“拉起”(PULL UP)的警告聲音。

3>起飛后掉高度警告。飛機在起飛后如果掉高度過量,系統(tǒng)就會發(fā)出“不要下降”(D0NT SINK)的警告聲音。

4)不足夠的地面間隔警告。當飛機與其下面的地面間隔不足夠充分時,在不同的飛行狀態(tài)下,將有“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)的警告聲音。

5>低于下滑道警告。飛機在進近時,如果飛行軌跡低于下滑道,將會有“下滑道”(GLIDE SL0PE)的警告聲音。

6)高度提醒報告。當飛機超過預(yù)定的低飛行高度時,近地警告系統(tǒng)將報告具體的高度值以提醒機組注意。

7>風切變警告。該系統(tǒng)具有反應(yīng)式風切變功能,對風切變有敏感的反應(yīng)。如果啟用此功能,當飛機遭遇風切變時,系統(tǒng)就會發(fā)出“風切變”(WINDSHEAR)的警告聲音。

與傳統(tǒng)的近地警告系統(tǒng)相比較,增強型近地警告系統(tǒng)除了對上述7種工作方式加以改進和完善,以減少不能發(fā)出警告的情況和對不及時警告進行改進外,重要的是還增加了地形顯示功能。

這種地形顯示,根據(jù)警告的危險程度不同,可以用不同的顏色來表示,見圖3。圖中,點狀的綠色、黃色和紅色顯示圖案,表示與飛機的相對距離均不構(gòu)成威脅的地形,只是距飛機的距離各不相同而已,這些情況均不需要機組采取措施。

但是,如果該系統(tǒng)在計算后,認為這些地形與飛機的距離會對安全飛行構(gòu)成危險時,顯示圖案就會從點狀的顯示圖案變?yōu)閷嵭牡娘@示圖案。其中,實心的黃色顯示區(qū)域為60秒內(nèi)可能與飛機相撞的地形,并伴有“小心地面”(CAUTI0N TERRAIN)的音響警告,以提醒機組注意觀察;實心的紅色顯示區(qū)域為30秒內(nèi)可能與飛機相撞的地形,并伴有“地面,地面,拉起”(TERRAIN,TERRAIN,PULL UP)的音響警告,機組就應(yīng)馬上采取措施進行回避。

為了更好地區(qū)分各種類型的地形,還有其它的顯示顏色可供選擇,例如,將海水的顏色以青綠色來表示等。

我國航空公司的使用狀況

從l998年下半年開始,我國各航空公司在新引進的波音公司及空中客車公司的飛機上,已陸續(xù)安裝增強型近地警告系統(tǒng),這些飛機包括波音747-400、737-700/-800、777飛機,以及空客公司的A340和A320/A32l飛機。有的機型由于取證方面的原因,雖然在飛機出廠時其地形顯示功能沒有啟用,但隨后都有相應(yīng)的通告對其進行改裝,以啟用其全部功能。

對已經(jīng)安裝了增強型近地警告系統(tǒng)的飛機,由于種種原因,在使用過程中,也發(fā)現(xiàn)了一些問題,主要是由于地形數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不準而產(chǎn)生的一些虛假警告,嚴重的曾導(dǎo)致飛機復(fù)飛。因此在一段時間,有些航空公司為避免產(chǎn)生虛假近地警告,在某些飛機上解除了該系統(tǒng)的地形顯示功能。

據(jù)分析,造成這種情況大致有兩方面原因,一是地形數(shù)據(jù)庫中已有的部分國內(nèi)機場/跑道的數(shù)據(jù)與實際情況存在誤差,另外就是有些新啟用的機場數(shù)據(jù)沒有及時輸入到所使用的地形數(shù)據(jù)庫中。

針對這種情況,有關(guān)部門已對地形數(shù)據(jù)庫的準確性進行了核查和協(xié)調(diào);同時將地形數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)更新,將需要使用的機場/跑道的數(shù)據(jù),及時輸入到地形數(shù)據(jù)庫中。另外,增強型近地警告系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家,霍尼韋爾公司也正在針對使用中發(fā)現(xiàn)的一些問題,進行不斷的改進和完善,對其硬件部分和軟件部分(包括操作軟件和地形數(shù)據(jù)庫)進行改裝和更新升級。因此,各航空公司在收到來自生產(chǎn)廠家的改裝信息后,應(yīng)及時對該系統(tǒng)進行改裝升級,以保證使用的可靠性。

到目前為止,中國民航總局對增強型近地警告系統(tǒng)的使用,還沒有強制性的要求,所以各航空公司對其未安裝這種系統(tǒng)的飛機也還沒有具體的改裝計劃。但可以相信,由于增強型近地警告系統(tǒng)的優(yōu)越性能,加上美國聯(lián)邦航空局及生產(chǎn)廠家的積極推動,在不久的將來,安裝該系統(tǒng)必將在我國民航成為一種強制性的適航要求,從而對飛行提供更可靠的安全保障。

責任編輯:空友 ■