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科技改變飛行那些改變飛行員駕駛體驗的民機新技術

  • 發佈時間:2015-09-16 08:30:41  來源:中國民航報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  □本報特約撰稿人 姚永強

  民航客機是人類歷史上偉大的發明之一。隨著新技術不斷在飛行上的運用,飛行正經歷著一場偉大的變革。技術的不斷推陳出新,讓飛行變得更安全、更快捷、更經濟、更環保。

  有人也許會問,現在的波音和空客系列的飛機,已經延續飛行了幾十年,似乎並沒有看到什麼變化。其實不然,飛行新技術的應用是潤物細無聲的,飛機製造商為了延續飛行的穩定和傳承,保留了飛機儀錶設備的佈局,飛行程式沒有大的更改;保留了飛機的外觀和起落架離地高度,讓飛行員操縱飛機的感覺沒有大的變化。但網路技術、導航(PBN)、廣播式自動相關監視(ADS-B)、平顯系統(HUD)EFB電子飛行包系統等新技術走進駕駛艙,已經直接改變了飛行員的駕駛體驗,讓駕駛飛機的過程更輕鬆。

  獲取資訊更科學便捷

  在詢問飛行員對新技術應用的感受時,他們會第一時間想到的是資訊網路技術對飛行的幫助。如今,新一代網路綜合資訊系統、民航流量管理系統、全球衛星導航系統、多模式監視應用、新一代航空氣象等關鍵技術領域在中國民航都取得實質性的應用。一系列可以由飛行員切身感知到飛行的變化,已經慢慢改變了飛行員的飛行習慣。

  飛行員可以用手機查自己的航班,在微信中看到自己的飛行計劃,在各種飛行應用上搜尋飛機的位置以及預計到達時刻和起飛時間。還可以直接在網路上下載航班的電子飛行計劃、重要天氣通告,並在手機上直接進行飛行準備。

  此外,iPad越來越多地出現在飛行員的工作中。它們能直接在iPad上下載傑普遜航圖,作為飛行資料的備份,還可以利用衛星定位,在iPad上輸入航路和下載天氣,並在飛行過程中進行導航。

  空中交通資訊平臺也正在逐步搭建,向公眾和飛行員公開與航班正常運作密切相關的資訊。平臺已經可以向公眾發佈運作限制、大面積航班延誤預警、航路擁堵、機場運作狀況等資訊。

  各座機場啟用聯合放行系統(CDM),更是讓飛行員擺脫了長時間延誤卻沒有預計時間的困擾。CDM系統給飛行員營造了透明、高效的航班運作環境,它能根據飛行電報、預計起飛時間、區域外限制和天氣因素等資訊對未來幾個小時範圍內的航班進行最優時隙計算並自動分配資源,及時將空域資源、機場資源、航班準備情況與航空公司進行交互,給出合理、準確的放行隊列。

  駕駛艙更舒適

  科技新技術的使用讓駕駛艙更舒適,降低了飛行員的疲勞度,減輕了飛行員的勞動負荷,還可以幫助飛行員獲得更好的操縱視野,提高飛行效率。

  如今,幾乎所有的飛機都有數據上傳系統,飛機飛行到任何位置都能收到機場和公司技術的支援。尤其是飛歐美國際航班的飛行員感受更多,CPDLC(Controller Pilot data Link Communications,管制員和駕駛員數據鏈通信)已經對國際航路進行了部分覆蓋,特別是跨洋飛行或者極地運作。以前,飛行員通過高頻或者轉報進行通信;但現在,管制員與飛行員之間已經利用數據代替了話音的空中交通管制手段,這就補齊了話音通信信道擁擠、誤解、信號聽錯、信號失真,信號破壞等短板。

  如今,飛行員的飛行座椅也更加輕便舒適,它既保證了機組成員執行長時間飛行任務時腰部等身體部位不受損傷,還保證了飛行員在操縱飛機起落時擁有良好的視線和操縱感。

  傳統客機駕駛艙儀錶盤設置複雜,飛行員多輪掃視需要“翻譯”儀錶盤中的技術數據,確定客機飛行狀況。但現代科技讓駕駛艙的重要儀錶形成了“合成視覺系統”,把高度、速度、垂直、速率等重要參數集中到一個儀錶上,將導航參數、飛機位置、跑道精度、雷達地形等參數集中到另外一個儀錶上,駕駛艙儀錶由以前的分散的儀錶變成了呈現在飛行員面前的兩塊多功能螢幕上,數據轉譯成簡單集中的視覺畫面,讓飛行變得更輕鬆。

  飛行更安全可靠

  過去,飛機在著陸過程中判斷飛機高度,依靠的完全是飛行員的經驗;但如今,幾乎在所有的飛機上,無線電高度自動報話系統都已成為了標配。飛機測高儀對地面發射一束束無線脈衝,根據每束脈衝發射接收的時間差,可以計算出飛機對地的相對高度、海拔高度值和相對高度值,以避免危險高度地形,並能在飛機著陸過程中準確報出飛機距離跑道的高度,幫助飛行員準確地判斷飛機的下沉趨勢。

  不僅需要判斷高度,飛行員在操縱飛機起降的過程中,還需要在目視飛行和儀錶飛行過程中進行轉換,這也是飛行受天氣能見度影響最重要的原因。但現代科技已經讓飛行員可以在駕駛艙的風擋上看見飛行的重要參數,這就是平視螢幕(Head Up Display)的使用,飛行員不需要低頭就能夠看到他所需要的重要資訊。

  HUD是將儀錶和外界視景融合在一起,改變了傳統的需要低頭掃視儀錶和抬頭觀察外面相結合的飛行方法。而且,HUD投射的儀錶數據是放大的,所以比PFD(飛行主螢幕)顯示更精確,從而使飛行員操縱飛機産生的偏差更小,飛行軌跡更穩定。

  HUD可以強化機組情景意識,降低機場最低運作標準,提高航班正常性和運作安全水準。在美國國際機場二類、三類盲降使用細則上都有要求,如果飛行員在使用低能見度飛行的時候,必須要求飛機使用自動落地或者使用HUD,可見HUD在低能見度飛行中對飛行安全所起的重要作用。

  在對使用HUD的787機隊做的調查中,使用HUD的787機隊,在落地過程中,很少有飛機落地重、過載長平飄和姿態小等類似寬體客機常發的飛機落地嚴重超限事件。這與HUD的使用有很大關係。

  隨著航班量的快速增長,飛行保障安全的壓力日益加大。更多地讓飛行員直接感知切實提高飛行安全順暢運作水準的舉措也將逐步得到實施:50個ADS-B(廣播式自動相關監視技術)臺站在監視能力不強、安全保障能力急需提高的地區將拔地而起。

  此外,PBN導航可以不受地面導航設施佈局的限制,設計出航跡更靈活的航線,這為飛行員飛複雜山區機場提供了重要技術支援;衛星著陸系統(GLS)是一種基於衛星導航陸基增強的精密進近著陸系統,已在上海浦東機場開展衛星著陸系統(GLS)應用試點;跑道端攔阻系統(EMAS)在高原複雜機場的應用,提高了高原複雜機場的安全裕度……機場智慧監控系統、新一代空管自動化系統、基於性能的安全運作驗證系統、航空保安運作程式設計和驗證技術以及新一代除冰技術等先進技術的研究和應用都極大地提高了飛行安全品質,讓飛行員越飛越安心。

  減輕工作負荷

  對工作壓力極大的飛行員來説,駕駛艙機載EFB(Electronic Flight Bag system)電子飛行包系統的使用,讓他們最切實地感受到了飛行品質和效率的提高。EFB系統作為飛機管理系統的一部分,減小了飛行員的工作量,降低了飛行技術管理的複雜性,提高了飛行管理系統的整合度,幫助飛行變得更加智慧和簡潔。

  EFB幫助駕駛艙紙質資料實現了電子化和系統化管理,駕駛艙本來堆積如山的紙質公司手冊、機載手冊、航行情報資料、航班簽派放行資料被整合在一個電子系統中,飛行員搜尋方便,也減小了飛機的運載重量。

  此外,飛行員所需的動態數據和各項性能數據,都可以通過EFB及時獲得和計算,人工計算和查表的時代過去了,尤其是駕駛空客飛機的飛行員,飛機發生故障後計算速度曾是一個大問題,但EFB讓這項工作變得輕鬆、準確。

  此外,強化後的記載數據庫可更新系統製作的飛行計劃,讓飛行員優化了飛行路徑,自主選擇飛行高度,避開顛簸區域和危險天氣,節能減噪……同時,更新的應答機,升級的氣象雷達和地形警告系統,也提高了在繁忙機場的飛行效率,縮小了飛行間隔,增加了機場流量和增加了飛行運作安全等級。

  技術是現實生産力,科技進步促進了人類的文化進步, 新技術在民航的應用,為現代飛機插上了更強有力的翅膀,切切實實地改變著飛行員的工作生活,提高飛行安全運作水準和服務品質,推動著民航業實現更安全的目標。讓我們為這個偉大變革的時代喝彩、點讚。

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