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電子飛行包(EFB)的應用與發展

  • 發佈時間:2014-10-16 10:33:20  來源:中國民航報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  □楊軍利

  飛行中機組需要查閱航圖、手冊等各種運作資料,傳統的基於紙質的航空資訊存在管理困難、使用不便和重量重、成本高、不環保等諸多不足。隨著現代航空電子和資訊技術的飛速發展,以及民航業對運作安全與效益要求的不斷提高,高效、整合的航空資訊系統在航空公司的應用日益廣泛和深入。

  EFB系統介紹

  電子飛行包(EFB)作為一種主要用於駕駛艙的電子資訊管理和顯示系統,能夠取代傳統的紙質資料顯示多種航空資訊數據和進行飛機性能等基本的計算,實現了航空公司運作資訊管理和使用的一次重大革新。

  EFB通過與航空公司現有運作資訊系統進行整合,可以替代傳統紙質的手冊、航圖和通告、氣象資料等放行資料,為航空公司節省大量紙質資料的管理和分發成本,實現飛行運作各部門資訊的實時共用,使資訊的管理和使用更加高效及安全。性能計算功能能夠在機組自我簽派、空中性能計算、應對起飛前性能調整和計算方面獲得實時的、更為準確和優化的結果。此外,EFB通過與飛機系統進行數據連接,還可具備機場移動地圖顯示(AMMD)、實時衛星氣象資訊接收、駕駛艙交通資訊顯示(CTID)等眾多功能。結合空地數據通信技術的發展和應用,EFB作為航空公司機載航空資訊系統的線上終端,還在輔助機組決策、提高服務保障能力和強化運作控制等方面發揮重要的作用。

  作為航空公司運作資訊系統的擴展和延伸,EFB系統包括了地面管理和終端應用兩個子系統。其中,地面管理系統直接負責各種手冊、航圖、通告、氣象資料、飛行計劃等航行運作資訊以及應用軟體的更新與維護,並對EFB終端(即通常所説的EFB)進行管理和提供支援。

  EFB硬體根據其固定方式和與飛機電源、系統的連接情況分為1、2、3三級,1、2級EFB合稱為攜帶型EFB,3級EFB稱為安裝式EFB。軟體應用按照其安全影響和數據處理的方式分為A、B、C三類,A、B類軟體應用主要用於替代紙質資料,失效狀況類別為較輕或無安全影響的應用軟體;C類軟體應用的失效狀況類別被認定為較重或更高,包括常見於航電設備中的用於通信、導航和監視(CNS)功能的非EFB軟體應用。

  EFB應用情況

  自上世紀90年代EFB推出以來,在國際民航業界獲得了廣泛的認可和應用,波音787和空客A380等新型飛機都標配了EFB,其他飛機也都可以選裝或改裝EFB。特別是以基於蘋果iPad平板電腦為代表的1級EFB,以其獨特的靈活性、良好的用戶體驗和低廉的價格,成為當前EFB應用的熱點。

  截至去年年底,已有南航、東航和中貨航3家航空公司獲得了EFB運作批准。南航波音777F 機型的EFB應用是中國民航首個EFB 審定項目,于2011年9月獲得了運作批准,該機型的電子飛行包為3 級EFB,使用的是B類性能計算模組。2013年9月,中國民航的首個1級EFB審定項目——東航A空客330基於iPad的1級EFB——獲得了運作批准,該EFB使用了航圖、性能資料和電子文檔等A、B類應用軟體。2013年11月,中貨航波音777F的3級EFB也獲得了運作批准。此外,南航空客A380、波音787的3級EFB以及海航波音737的基於iPad的1級EFB等運作已獲得了局方的臨時批准。川航、藏航、順豐航、春秋航等已申請EFB運作審定,還有多家航空公司已啟動EFB應用的準備工作。

  為推動和規範EFB的應用及發展,指導運營人開展EFB的補充運作審定工作,國際民航組織(ICAO)和各國民航當局陸續出臺了各種規章和指導材料。2014年4月,ICAO已採納了關於EFB的硬體、軟體和運作批准的建議措施,修訂了國際民用航空公約附件6的相關條款,並制定了EFB手冊。中國民航分別於2009年10月和2010年12月制定下發了諮詢通告《電子飛行包的適航與運作批准指南》(AC-121-FS-2009-31)和《電子飛行包的運作批准管理程式》(AP-121-FS-2010-04)。2013年底,又結合我國近年來EFB應用和審定的經驗,新編了運作規範A0046條。這些規範性文件的出臺,為EFB的運作審定和安全使用提供了制度保證。

  攜帶型EFB

  的運作適用性評估

  EFB必須可靠地實現其設定功能,且不干擾飛機其他設備或運作。運作適用性評估涉及EFB硬體和軟體的眾多方面,下面僅討論幾個比較突出的問題。

  1.固定方式

  1級EFB不固定(mounted)在飛機上,但如果具有航圖和電子檢查單等B類應用,則必須在飛行的關鍵階段適當安置(secured)且可讀(viewable),不影響飛行操縱機構的運作和機組的行動;2級EFB通常固定在航空器上,機組人員必須能很容易將其拆除或裝上。

  2.軟體應用的失效狀況類別

  系統安全性必須遵循失效—安全的設計概念,滿足25部第1309條的要求。根據失效對飛機及其乘客的危害程度,美國航空無線電技術委員會(RTCA)技術標準RTCA/DO-178B《機載系統和設備認證中的軟體考慮》中定義了災難性的(catastrophic)、危險的/嚴重的(hazardous/sever-major)、較重的(major)、較輕的(minor)和無影響的(no effect)5種失效狀況類別。

  各種失效狀況具有與其嚴重性成相反關係的概率。對於現行EFB諮詢通告中沒有列出的應用或功能,可能需要通過系統安全性評估來確定失效狀況類別和相應概率,確保滿足系統安全性需求。失效狀況為較輕和無影響的應用對應的軟體等級分別為D級和E級。失效狀況類別為較輕以上的應用,不能認為是A或B類應用。

  3.無干擾測試

  用於飛行運作的任何1級和2級EFB應演示證明對其他飛機系統沒有不利影響。有兩種分別針對非EFB PED和EFB PED的無干擾測試方法。非EFB PED測試方法見於FAA AC 91.21-1,除巡航和/或高度高於3000米(10000英尺)以上外,限制非EFB PED在飛行運作中使用。FAA AC 91.21-1僅涉及飛行的非關鍵階段的無干擾測試,當EFB用在關鍵飛行階段並保持開機(包括待機狀態)時,則FAAA C 91·21是不充分的。FAA AC 120-76C 對用於所有飛行階段的PED提供了3種測試方法。

  4.航空器自身位置顯示

  在飛行中,對於攜帶型EFB,航空器自身位置(own-ship position)不得顯示或用於導航等其他目的。地面上航空器自身位置顯示在FAA AC 120-76C中被認為是B類軟體應用,但只能在速度慢于80節時使用。在地面運作中使用航空器自身位置可認為僅是輔助情景意識,不批准除此之外的其他應用。

  推薦將全球導航衛星系統(GNSS)作為位置來源。對與飛機系統沒有數據連接的攜帶型EFB,可考慮使用攜帶型(內部或外部)的GNSS來源。

  EFB的運作合格審定

  為達到預期的安全水準,需要識別並控制從設計到使用的風險。對於3級安裝式EFB,由於已經獲得了設計和安裝批准,運作合格審定相對簡單;而對於1、2級攜帶型EFB,由於除部分組件外未經適航審定,在運作合格審定時還須評估其軟硬體的運作適用性,過程反而相對複雜。

  EFB運作的基本原則是能夠以與現行的紙質資料同樣有效和可靠的方式顯示運作規則要求的航空資訊,確保達到與現行的紙質資料一樣的安全水準,且不干擾飛機其他設備或運作。EFB系統的風險可以通過針對軟硬體設計的運作適用性評估、政策程式的制定和相關人員訓練三方面進行管控,EFB運作合格審定工作也主要包括了設計、使用和訓練這三部分的內容。

  EFB的運作合格審定遵循《飛行標準運作監察員手冊》中批准或接受的一般過程,分為5個階段。

  EFB的未來發展

  EFB作為一項新技術,仍在不斷發展完善之中。EFB未來的發展可以概括為“廣度”和“深度”兩個方向,二者相輔相成。“廣度”是指作為航空公司資訊系統的擴展,取代了傳統的紙質資料,實現了運作飛行資訊的融合和共用;“深度”是指通過與飛機系統的連接,通過機載資訊的擴展,實現實時運作資訊顯示並具備部分CNS功能。

  目前,使用手冊、航圖顯示和性能計算等A、B類應用的1級EFB得到了廣泛的認可及應用, 以蘋果iPad平板電腦為代表的1級EFB已佔到整個EFB應用的80%以上。其主要原因在於1級EFB技術成熟難度小、實施成本低、使用效果和機型相容性好,可以自行開發建立包括地面管理系統在內的整個EFB生態系統,方便與公司現有運作資訊系統融合,夠用、好用。隨著飛機數據通信和安全介面等技術的發展及成熟,飛行計劃、航行通告更新、氣象資料接收等運作控制和保障功能的不斷完善,以及航空公司需求的不斷增加,2級EFB的應用也將步入快車道。對於3級安裝式EFB和C類應用軟體,由於技術門檻和部署成本高,部分高級功能還不成熟,仍需要進行進一步的探索。

  對於EFB的地面管理系統,應特別關注資訊加工和傳輸的安全性,須進行必要的評估並不斷完善。此外,作為面向飛行運作的一個資訊分享平臺,如果能對航空公司所有不同機型、不同級別和/或不同軟體應用的EFB進行統一管理,解決“各自為政”的問題,則可以進一步地提高運作效率,從而獲得規模效益。(中國民航飛行學院飛行技術學院)

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