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航空器为什么会失联?

 navwea 2020-09-06

最近又有人问ACP面板上的“C”灯点亮的问题,借这个机会跟大家聊聊飞机“失联”的问题。

飞机失联是指飞行器与地面控制中心失去联系,民航飞机失联一般有两类:第一类是通讯失联,就是飞机上呼叫不到地面,或者地面无法呼叫到飞机。第二类是雷达信号失去联系,这类失联问题较大。如果是通讯和雷达信号同时失去联系,就比较严重了,通常是由于飞机系统发生重大故障,或是发生劫机等不安全事件。

鉴于国内的航空安全非常稳定,本文只讨论由于飞机机械故障引起的飞机“失联”问题。



通讯失联


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通讯系统介绍


以737NG飞机为例,飞机上一般配备有三套甚高频通讯系统,一套或两套高频通讯系统,CCAR121 R5实施以来,几乎所有飞机都配备一套卫星通讯系统(或正在加改装卫星通讯系统)。以上这些通讯系统均可以实现空-空、空-地之间的通讯。


甚高频(VHF)通讯系统适合近距离通讯,通讯距离一般在几十公里到几百公里,是飞机运行中使用最为广泛的通讯系统。甚高频以空间波传播方式为主,电波受对流层的影响大;受地形,地面物体的影响也很大。甚高频频率很高,通常使用118-136.975MHz的频率进行通讯,其表面波衰减很快,传播距离很近,通信距离限制在视线距离内。

高频(HF)通讯系统适合远距离通讯,通讯距离可以达到几千公里,是目前高纬度地区飞行、跨洋运行实现远距离通讯的主要方式。高频系统工作于短波波段,工作频率2-29.999MHz由于短波信号的不稳定,电台数量的众多及电台之间的相互干扰,严重影响了高频通信系统的通信质量。

卫星通讯(SATCOM)系统通过卫星与地面站完成通讯联系,卫星通讯系统的引入,可实现整个航路,甚至全球范围内的空地通讯及空中交通管理服务。


高频和甚高频通讯系统相比,星通系统能够提供更高质量的数据和语音信息信号。卫星通讯系统相比高频、甚高频系统,犹如手机相比对讲机,由于航班众多,为了防止长时间占频,飞行中无法长期使用卫星通讯系统进行通讯,所以还是以甚高频、高频系统为主要通讯方式。

2

建立通讯


高频系统和甚高频系统的通讯建立方式基本一致:
1、通过无线电通讯面板RCP(或无线电管理面板RMP或无线电调谐面板RTP)选择相应的通讯系统,设定特定的通讯频率;
2、使用音频控制面板ACP建立相应系统的收、发通道,并调节音量,采用push-to-talk按压发话方式进行通讯联络;
3、相应的系统收发机对通讯信号进行处理;
4、经过系统天线进行系统信号的收、发;
5、对于接收的音频信号,经过遥控电子组件REU处理,将音频发送到机组耳机、扬声器等设备。
(以甚高频通讯系统为例)


737NG飞机有3个RCP(或RMP/RTP)、3个ACP,分别可以选择3套甚高频系统和2套高频系统中的任何一套系统进行通讯。

每个RCP同一时间只能选择一部通讯系统,3个RCP可以分别选择VHF1、VHF2、VHF3

飞行当中,可以通过任意一个ACP选择一部或多部通讯系统进行监听(按压接收键),但是同一时间只能选择一部通讯系统进行发射(按压发射键)。

3

选择呼叫系统


通常情况下,机组选择VHF1作为主通讯系统,VHF2系统作为应急通讯系统,VHF3作为ACARS数据链系统。即1号RCP选择VHF1系统,并选择相应的频率;2号RCP选择VHF2系统,并选择应急频率121.5MHz(全国应急频率,非紧急情况下禁止使用);3号RCP选择VHF3系统,并选择DATA模式,此时3号VHF系统不能进行语音通讯,只能作为ACARS系统的数据传输通道。

假设某区域通讯频率为119.5MHz,3套VHF通讯系统的相应部件工作状态如下图:(3部RCP选择了3部VHF系统,HF系统未被选用)
通讯状态
RCP 1VHF 1119.5MHz
ACP 1VHF 1收/发
RCP 2VHF 2121.5MHz
ACP 2VHF 2
RCP 3VHF 3DATA
ACP 3————

1、在此区域中,空管与机组人员使用119.5MHz的VHF频率进行通讯,如果空管在区域内无法通过119.5MHz与机组取得联系(如机组选错频率),空管可能会使用121.5MHz的应急频率呼叫该机组。

2、假设通讯系统均工作正常,且区域内无信号干扰,恰巧机组忘记选择了ACP上的VHF 2系统的收听键,那么空管也无法通过121.5MHz的应急频率与机组取得联系,如果飞机未配备卫星通讯系统,此时即发生了人为因素引起的通讯“失联”。

3、这个时候,选择呼叫系统即可登场挽救。每架飞机分配了唯一的四字选择呼叫代码,空管可以通过选择呼叫代码使用特定频率(121.5MHz)呼叫该飞机。当飞机接收到选择呼叫时,会发出高/低谐音和视频信号提示。当机组收到提示后,及时发现并选择ACP上的收听键,即可通过121.5MHz的应急频率与空管取得联系。

选择呼叫系统的功能即地面台通过特定频率(HF/VHF频率),使用四字代码对飞机进行选择呼叫,飞机接收到呼叫信号后,经过选呼译码组件的处理,产生一个高/低音频信号和视频信号。音频信号通过音响警告组件AWM发出,视频信号通过ACP或选择呼叫面板发出。



如果机组对于第3步中的选择呼叫系统不是很熟悉,如未注意到选择呼叫的音频(高/低谐音与客舱呼叫声音类似,很可能造成混淆)和视频信号(面板灯提示并不十分明显),则可能发生无法挽回的人为因素造成的“失联”事件。

这一系列的因素就构成了REASON模型的事故链:选错VHF 1频率——未选择应急频率收听键——不熟悉选择呼叫系统提示。

这并非危言耸听,我曾经就遇到过机组落地后反馈ACP面板上的“C”灯点亮,以为是故障,要求机务检查。
 
落地后“C”灯还处于点亮状态,可以想象空中是否建立了有效的通讯联系。
 
其实,即便空中发生了选择呼叫飞机的情况,也并不一定是由于失联问题,但是对于机务而言,我们需要掌握选择呼叫系统的工作原理,同时也需要知道怎样复位那个“C”。

  • 对于有选择呼叫面板的构型,按压面板上相应的电门即可复位;


  • 对于选择呼叫灯光集成在ACP上的构型,需要选择ACP上相应的VHF或HF,然后按压驾驶杆上的PTT电门或ACP上的RT/IC电门即可复位。



4

机械故障失联


造成通讯失联有多方面原因,其中占比更多的则是系统故障引起的失联。经过以上的介绍,我们可以了解通讯系统的组成及工作过程,在处理通讯系统故障方面也更容易入手。具体的故障原因,按照手册进行排故即可。



雷达信号失联


这里的雷达并不是机载雷达系统,是指由管地面站的雷达系统。通过地面站的雷达天线不断地向范围内的飞机发射询问信息,飞机的ATC系统对询问信息作出相应的答复,经过管地面站信息处理后显示在地面雷达显示器上。所谓的雷达信号失联,即是地面雷达显示系统上失去了飞机的信息,一般是由于机载设备故障引起。


通过机载ATC系统,即机载空中交通管制系统,可以对地面或其他飞机的TCAS(空中防撞系统)询问信息进行回答,回答模式有A模式、C模式和S模式,A模式只回答飞机的唯一识别码,地面站或其他飞机只能看到这架飞机的代码,不能看到位置和高度信息;C模式可以回答飞机的识别码和高度信息;S模式可以回答飞机的识别码、高度和TCAS信息,针对飞机之间的TCAS与ATC系统之间的S模式的问答,可以避免飞机的相撞。

对于737NG飞机而言,一般具有两套互相独立的ATC系统,且均采用S模式的ATC应答机,通过惯导ADIRU为其提供高度、速度数据,多模式接收机MMR为其提供GPS位置信息,TCAS计算机为其提供TCAS信息,经过ATC应答机的处理后,通过ATC天线,将飞机的识别码、高度、位置等信息发送给地面站或其他飞机。

如果两套ATC系统失效,就会发生雷达信号失联的情况。由于飞机通讯系统与ATC系统互相独立,空管人员可以通过通讯系统与机组人员进行确认。

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