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摘 要 风切变严重影响飞行安全。本文着重介绍A320飞机反应式风切变检测与警告系统的原理与构成，并简要的阐述了飞机如何脱离风切变。 关键词 反应式风切变；飞行增稳计算机；警告 中图分类号V22 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）102-0228-02 0 引言 对于民航电子维修人员来说，一谈论风切变，第一反应往往就是气象雷达系统（Weather Radar System）可以预测并且主动告知前方有风切变（Predictive Wind-shear），这里简称PWS。很少有人意识到在A320系列飞机上还有一个计算机也具有此项检测功能，那就是飞行增稳计算机（Flight Augmentation Computer），它可以检测出飞机正处于风切变中，也就是说FAC不像WXR那样具备预先告知或者警告前方航路上有风切变的可能性，它只能通过飞机其他系统信号的来源来判断出风切变的存在，属于被动检测，此类通常叫做反应式风切变（Reactive Wind-shear），这里简称RWS。PWS与RWS的区别在于以下几个方面：PWS探测出飞机前方有风切变，指引飞机规避；而RWS检测出飞机已处于风切变中，指引飞机逃离。飞机一旦探测到风切变时，PWS会发出听觉与视觉的警告，同时ND（Navigation Display）上有图像显示；而RWS除了在ND上没有图像显示外，其余警告触发与PWS一致。最后，PWS的探测原理是基于多普勒雷达原理；RWS是通过对比飞机惯性参数与空气动力学数据来确定的。 1 反应式风切变的检测原理 飞行增稳计算机是反应式风切变检测的核心。空客对FAC的此项功能有一个专门的定义，那就是风切变警告的触发是由于瞬间状态或者短期可预测的飞机能量低于预先所确定的飞机最低安全能量阀值。也就是说，FAC根据飞行形态预先制定一个最低安全状态的门槛，如果超出这个状态，就会触发警告。飞机能量具体可以表现为速度、加速度与航迹角等。我们知道在风切变的环境里，飞机的姿态、计算空速、真空速、地速、坡度、加速度、高度与航迹角等参数会有明显的变化且这些变量由ADIRU（大气数据与惯性基准组件）提供给FAC，然后FAC通过计算判断出风切变的存在。下列数据偏差可以视作飞机处于风切变中：指示空速变化值超过15节、地速的突然改变、垂直速度的改变量达到500英尺/分钟、俯仰姿态改变量达到5度、下滑道偏差达到1个点、航向改变10度、自动油门以及油门杆位置异常。 2 反应式风切变检测系统 整个检测系统主要由ADIRU、FMGC（飞行管理与制导计算机）、FAC、DMC（显示管理计算机）、FWC（飞行警告计算机）组成。经ADIRU修正之后的α1迎角信号传送至FAC，FAC只有在飞机起飞与降落阶段才能对风切变检测。因此只有在飞机没有处于光洁构型（Clean Configuration）以及起飞离地后3英尺～1300英尺或者是着陆时从1300 英尺到50英尺的无线电高度阶段，才能使用风切变补偿功能，这个补偿就是计算优化的过程，从ADIRS传送过来的姿态、加速度，计算空速、真空速、地速，坡度、风等数据进行确认飞机目前的飞行状况是否处于风切变中，然后产生一个等量补偿信号与迎角信号混合，对迎角信号做进一步修正，这样可以获得精确的飞机能量水平。这里光洁构型指所有襟缝翼、起落架和舱门都收上的状态。所得到的能量信号与襟缝翼位置形成的最低安全能量阀值比较产生一个信号，如果信号为1，也就是飞机能量低于阀值；同时飞机不在光洁构型，输出0经反相器输出1，只有在两个1信号的情况下才能通过与门使得PFD上显示“WINDSHEAR”的红色警告信息以及伴随触发FWC三声“WINDSHEAR”的警告音频。进入检测警告模式阶段，FAC1必须保证IRS1或IRS3、ADC1或ADC3工作正常，FAC2必须保证IRS2或IRS3、ADC2或ADC3工作正常以及RA高度有效。如果有一个不满足要求，就会在ECAM中显示故障“AUTO FLT WINDSHEAR DET FAULT or AUTO FLT REAC W/S DET FAULT”，PFR上也会有相关信息。 3 警告与制导 前面介绍了反应式风切变的工作原理。那么在产生风切变警告信息后，飞机如何迅速逃离危险状况呢？在A320的维护手册中明确说明风切变警告的生成是基于攻角保护这个平台，两者都以迎角作为一个共同的参考。但两者警告的产生是有差别的，例如，迎角保护是全程保护，只要迎角即将达到失速就进行保护；而风切变警告是要有先前条件决定的，所以又不能混谈。 当飞机在起始爬升或着陆阶段（襟、缝翼以及主起落架在伸出位）有风切变存在时，触发视觉和听觉的警告，飞行员应立即根据FCOM中非正常与应急程序的要求，把油门杆设置在TOGA位，激活FMGC中SRS（速度基准系统）指令，在FMA中的AP/FD垂直方式中显示绿色的SRS，AP/FD横向方式显示绿色的GA TRK。飞行制导是根据从速度基准系统接收到的专门适应于风切变的FD俯仰指令（FD指引杆）而工作的，并跟着俯仰指令作最佳改出机动飞行，俯仰姿态受到迎角保护的限制。当SRS接通，如果风切变进一步影响飞机，那么FMGC逐步调整俯仰指令：首先保持飞行目标速度；如果飞行速度不能保持，则保持每分钟 120ft的垂直速率；如果垂直速率还是不能维持，则调整爬升角度为22.5度。在冲出风切变前不要改变飞机形态（襟、缝翼与起落架）、密切监控飞行轨迹和速度。逃离之后，柔和恢复正常爬升。 4 结论 PWS可以提前15秒发出警告，但只能探测含水分的风切变；而RWS可以检测到任意风切变，但此刻已处于危险处境。因此这两者各尽其责，保护飞机安全脱离风切变才是至关重要。随着技术的发展，机场的风切变警告系统将与机载设备一起为飞机保驾护航。这里顺便提一下，在空客飞机上的EGPWC不含风切变检测功能，这一功能有A300/A320的FAC、A330/A340的FMGEC所替代。 参考文献 [1]王贞.利用机载系统技术减少风切变危害[J].电光与控制，1991（S1）. [2]万晓云.机载气象雷达风切变探测功能的维护[J].航空维修与工程，2012（3）. |
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