飞机上的防撞系统,美国航空公司空系统称为空中型交通预警和防撞系统,欧洲航空公司空系统称为机载防撞系统)。事实上,它们具有相同的意义和功能。防撞系统可以显示该机一定范围内其他飞机的飞行情况,并在必要时提供提醒和语音警告,帮助驾驶员以适当的机动方式规避危险,从而避免灾难性事故的发生。
空中的交通警告和防撞系统
空中的交通警告和防撞系统是一种机载设备,独立于地面交通控制系统空为飞机提供防撞保护。它可以提醒飞行机组对附近飞行的飞机进行警告并发出咨询信息,从而引导飞行机组根据“动作咨询”的指引进行目视观察或进行垂直飞机机动,或者飞行员自主采用“高度差”模式,避免潜在的碰撞。TCAS是提高飞机飞行安全性的重要机载设备之一。
某型飞机上新安装的TCAS防撞系统属于ACASII机载防撞系统。在功能试飞过程中,飞行员报告TCAS防撞系统在空不稳定,交通/决策显示“TCAS OFF”故障。简要介绍了该设备的工作原理,重点分析了故障原因,并介绍了如何排除故障。
TCAS防撞系统的ACAS收发器通过控制天线波束指向,对飞机的前、后、左、右区域进行扫描和询问,对信号覆盖区域内的飞机进行探测。如果被探测到的飞机在S模式或A/C模式空下配备了交通管制雷达信标系统应答机,目标飞机将做出响应,TCAS防撞系统的ACAS收发器将控制天线波束指向。扫描查询飞机前、后、左、右区域,检测信号覆盖区域内的飞机。如果被探测飞机在S模式或A/C模式空下装有交通管制雷达信标系统应答机,目标飞机将作出响应,ACAS收发机将根据接收到的响应信号获取目标飞机的高度、高度变化率、相对距离变化率、方位等目标信息。建立、更新和维护目标系统航迹,从而判断这些飞机是否有碰撞的可能。如果是,系统会向飞行员输出告警信息,并向飞行员提供操作决策命令,可以实现飞机内的垂直规避功能空。
TCAS防撞系统将监控和跟踪的目标航迹与当地信息相结合,评估目标飞机的威胁等级,并以图形方式显示目标信息。当目标机器的威胁等级为TA时,系统以语音报警的方式显示目标机器的信息。如果目标机器的威胁等级为RA,系统会以语音提示的方式显示目标机器信息。在生成ra的过程中,如果目标飞机也配备了ACASII设备,则两架飞机将使用s-mode数据链传达各自的决策意图,实现飞机之间的协同规避;否则,机载防撞系统将输出决策警告建议,飞行员将控制飞机完成避让。系统的主要工作原理如图1所示。
TCAS系统的主要功能是/
3.1空管响应
防撞系统的S模式应答机配合地面空管二级雷达向ATCRBS的地面雷达站提供飞机代码和飞行高度,并在雷达站需要时提供单机的识别信息,方便地面空管人员在空进行交通管理。
3.2避免碰撞
防撞系统在其监测范围内探测装有S模式或A/C模式应答机的飞机,对接近的飞机进行跟踪,对有碰撞危险的接近飞机确定合适的垂直机动飞行建议,并通过声音和图像告知驾驶员,以便及时采取措施避免碰撞。防撞系统的主要功能包括:
监控功能。在系统监控范围内探测装备S模式或A/C模式转发器的飞机,建立航迹,比较和更新现有航迹。
潜在威胁评估功能。利用跟踪数据,通过冲突检测和解决处理逻辑,与报警参数进行比较,确定接近飞机的潜在威胁,并在有碰撞危险时,根据危险程度发出交通报警和决策报警。
交通报警显示功能。通过显示目标符号的位置、形状、颜色和数据标志,提供周围空域内接近飞机的交通情况和交通警告。
防撞计算和决策计算报警显示功能。对于有碰撞危险的进近飞机,确定飞机合适的垂直机动飞行方案,通过目标符号的显示画面位置、形状、颜色和数据符号,以及组合的VSI垂直速度/高度指示画面,给出决策告警显示,以达到或保持飞机与进近飞机之间的安全距离。
声音报警功能。交通警告和决策警告的音频信号警告通过模拟语音输出提供给驾驶舱音频系统。
空对空坐标函数。对于有碰撞危险并配备ACASII系统的临近飞机,该飞机将与临近飞机建立移动协调数据链,以确保两架飞机之间的决策警报协调兼容。
作为一种重要的安全设备,TCAS在固定翼领域得到了广泛的认可和应用。它在直升机这个航空界的另一个领域空的前景如何?
据不完全统计,我国军用和民用直升机不足200架,民用直升机不足100架。军用直升机中,只有少数警用直升机装备了TCAS;民用直升机中,除交通部救援飞行队外,TCAS已安装在其他通航公司的直升机上。比如,目前国内最大的通用航空公司中信海洋直升机公司有18架直升机,都没有配备TCAS;珠海直升机分公司共有6架直升机,均没有配备TCAS;交通部救援飞行队目前有6架直升机,其中4架装备了TCAS……...
为什么民航领域如此看重的设备,在航海领域却几乎被忽视?
如前所述,TCAS防撞系统的功能是防止飞机相互碰撞。由于导航领域的特点,这个功能很难发挥:
第一,直升机机动性强。在飞行中,直升机的速度一般为200-300公里/小时,S76C+的速度为276公里/小时,一般机身较小,现代直升机的控制系统比较先进。在飞行员的动作下,它可以立即做出反应,并且可以上下、前后、左右、悬停等移动。
二是航班空域有限,数量少。与现代繁忙的民航交通空相比,在低空区域飞行的直升机可以说是在海上潜水。目前我国低空不开放,飞行任务审批严格,面积有限,飞机数量少。即使在北京、上海这样的城市,所有通用直升机的数量也不超过10架,相对作业区域固定,一般为沿海和空开阔林区。空大,飞机少,除了常见的,如果是联合作战,在飞行前会有详细的飞行计划,规定航线,飞行的相对位置等等。在机场地区,空的交通管制对飞机的进出和降落进行了规范和严格的管理,因此很难显示TCAS的有用性。
3.此外,TCAS信号频率很高,呈直线传播,直升机在超低空飞行空时会受到地面障碍物的阻挡和干扰,难以准确反映其他飞机的位置。此外,由于自身直升机的高度飞行自由度,TCAS可能无法准确反映其他直升机的运动趋势。
第四,TCAS的作用只有在几架飞机在同一地区联合行动时才能体现出来。目前这种情况是联合演习、大规模救援、非常特殊的事件,一般通航公司很难参与。
可见,TCAS在通用航空领域的广泛应用空是多方面原因造成的。随着我国直升机行业的发展,直升机数量将大幅增加,低空也开放,中空的交通形式将日趋复杂。作为保障空安全的重要设备,TCAS系统的应用将逐步体现。