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在雷达信号无法覆盖的区域,空中交通怎么办?

更新日期:2019/2/25来源:上海航宇科普中心

  现如今,越来越多的人选择乘坐飞机出行,空中交通越发繁忙。这么多的飞机,它们之间是如何避让的?特别是在没有雷达覆盖的区域,飞机要怎样保障安全?有没有新的技术手段?今天就让我们一同了解一下“广播式自动相关监视系统”(ADS-B)。

  痛定思痛,上世纪八十年代装机应用的“机载防撞系统”

  我们知道,飞机最早是没有任何防撞系统的,天空广阔,飞机寥寥,撞机不如撞鸟多。随着飞机日益成为常用的交通工具,天上的飞机逐渐多了起来。

  1956年,著名的科罗拉多大峡谷撞机事件,使得美国民航管理当局痛定思痛,启动机载防撞系统(TCAS)的研发工作。

  TCAS的基本原理是通过飞机上的应答机确定飞机方位和高度等信息,使飞机可以显示相互之间的距离和位置,计算相撞可能性并提供告警,从而达到避免碰撞的作用。这个听起来并不复杂的系统,经过将近30年的研发和适航审定,终于在上世纪80年代实现了装机应用。

  目前飞机用的最多的是TCASⅡ,也就是第二代防撞系统。相比第一代产品,TCASⅡ的探测范围更广,精度也更高。

  更重要的是,第一代防撞系统仅提供“交通咨询”(TA),而TCASⅡ可发出“决断咨询”(RA),在可能发生相撞事故时,通过协调飞机之间的交互信息,作出爬升或下降的指令。

  然而,即便安装了TCAS系统,也不能完全杜绝飞机相撞事件。

  2002年,在德国南部康士坦茨湖(Bodensee)畔邻瑞士的城市乌柏林根(Überlingen)附近的半空发生了一起客机与运输机相撞的事故。当时,两架飞机都接收到了TCAS报警,其中一架飞机正确执行RA指令,而另一架飞机罔顾RA指令,听从了航空管制员的错误指令,最终导致两机相撞的惨剧。

  无论如何,机载防撞系统对于有效避免“空中交通事故”还是起到了重要作用,目前航线上几乎所有民机都安装了这个系统。

  精度达到10米量级的“广播式自动相关监视系统”

  20174月份,中国民航在虹桥机场进行了首次ADS-B IN演示验证飞行,“广播式自动相关监视系统”(ADS-B)进入大众视野。

  简单地说,ADS-B无需人工操作,即可自动从相关机载设备获取高度、航向、地速、垂直速度等信息,以每秒一次的频率发送给地面接收站和其他飞机。飞行员在显示器上可以清晰地看到“附近”(大约185千米)所有飞机的精确信息,大大提高了飞行安全。

  “ADS-B发送的航空器位置信息来源于全球定位系统,精度达到10米量级,远远高于传统的TCAS探测精度,便于飞行员更加准确地把握飞机间的垂直间隔和水平间隔,对于提高飞行安全大有裨益。”上飞院航电部吴琛介绍道。

  由于ADS-B定位精度高,除了保障飞行安全之外,机场还可以减小航空器的飞行间隔标准,有利于缓解日益繁重的空中交通压力。

  澳大利亚是最早实现ADS-B运行的国家。通过运行ADS-B,澳大利亚将原来航空器最小间隔标准由程序管制下的10分钟(约148千米),缩短到了9千米,极大增加了空域容量,缓解了空中交通压力。

  “我国首次ADS-B IN演示验证飞行成功将进近着陆阶段的飞机间隔由原来的12-13千米缩短为4.6-5.6千米,对于提高我国民航空域容量有重要意义。” 吴琛说。

  C919从设计之初就与ADS-B结缘

  相比TCAS系统,ADS-B显然还是个新生事物。我国民航当局2008年下发信息通告《广播式自动相关监视(ADS-B)在飞行运用中的应用》,对民机型号安装ADS-B作出规定。

  欧洲于2006年启动了ADS-B项目,2008EASA发布《关于在无雷达区域应用ADS-B监视的1090 ES合格审定》,对ADS-B应用作出详细规定。美国启动ADS-B项目的时间也相差无几。

  C919与这个新世纪出现的“新生儿”颇有缘分。立项之初,恰逢民航当局大力推行ADS-B之际。因此,C919在航电系统设计时,就充分考虑了ADS-B系统与大气和惯导系统、显示系统等相关系统的交联关系,提高了空中防撞的安全系数。

  需要说明的是,ADS-B不仅是飞机生产商的技术进步,它还涉及整个民用航空飞行管理系统的升级。此前,沿海地区空管技术部门在雷雨季到来之际,为避免雷达遭受雷击,都会申请关闭雷达,ADS-B则不存在这些问题。

  ADS-B的出现对于加强没有雷达信号覆盖的区域监视能力起到重要作用。

  此前,成都-拉萨空中复线开通,就应用了ADS-B技术。通过在沿线设立ADS-B站点,将航路从“单通道”变为“双通道”,大幅提高航路容量。

 来源:大飞机报