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改进航班追踪和飞行数据恢复的国际行动

发布时间:2019-12-05 07:07:29

在全球范围内改进海洋地区航班追踪和飞行数据恢复能力是国际民航界的一致诉求。为此,业界开发了相应的解决方案,以降低事故调查难度,提升航空安全水平。

鉴于法航AF447航班和马航MH370航班事故,国际航空界正在积极探索改进航班追踪和飞行数据恢复的短期和长期措施。目前,已经出现了一些具有航班追踪和飞行数据恢复潜力的技术,业界正采用这些技术进行相关解决方案的开发,也有一些利益相关方对于这些技术的成本和安全问题表示担忧。与此同时,业界还注意到,要加强全球空中交通管制系统对海洋区域飞行的有效监视,并且能在特殊情况下提供及时警报。

空难突显海洋区域问题

海洋空域定位飞机困难

在陆地上空,雷达可以实时监视飞机位置,但是当飞机离开海岸线超过240km或在极地等远程空域时,随着雷达覆盖率的降低,只能依赖程序进行监视,飞机需要定期向空中交通管制报告位置。位置报告的时间间隔各不相同,但是在海洋和远程空域的飞机至少应当每80min报告一次。

国际航空界正在积极探索改进航班追踪和飞行数据恢复的短期和长期措施。

由于受到海洋上空气候和大气条件影响,飞行机组使用高频(HF)无线电报告位置需要花费10~20min。假设飞机以每小时超过805km的速度巡航(取决于高度),飞机在20min的时间内可以飞行268km,在80min的时间内则会飞行超过965km。由此,在空中交通流量较少的空域,如远程海洋地区,空中交通管制不要求与飞机持续联系,而且即使更频繁的位置报告也不可能提供飞机位置的精确信息。

海洋空域的通信和协调受到挑战

全球空中交通管制的根据飞行情报区进行划分。在越洋飞行的过程中,飞机所在的飞行情报区可能会频繁转换

,飞机与管制中心之间的通信能力会受到限制。如AF447航班,在大西洋的TASIL航点位于巴西飞行情报区和塞内加尔飞行情报区的边界线。根据对AF447事故调查的终报告,巴西阿特兰蒂科区管制中心的管制员曾经与这架飞机联系过,而邻近的塞内加尔达喀尔海洋区管制中心却从未曾与这架飞机建立联系。这表明事故发生的晚上,HF无线电接收质量很差,导致反复出现通信问题。调查报告也提到,在AF447航路上有强云团,可能产生了显着的湍流。

调查报告还指出,在移交达喀尔管制员之前,阿特兰蒂科管制员和机组间缺乏联系;在AF447航班计划经过TASIL航点后,阿特兰蒂科管制员和达喀尔管制员之间也没有联系。这两点都表明空中交通管制没有有效地监控飞机。因为每个区的管制员都没有像预期那样的相互联系,所以没有及时触发告警。

MH370航班的失踪也突显了在有多个飞行情报区的地区协调搜寻和救援行动的复杂性。

水下搜寻飞行记录仪困难

在AF447和MH370这两起事故中,由于事故调查者不知道飞机坠毁点的准确位置,搜寻记录仪和恢复数据的时间超过了1年。AF447的搜寻涉及到17000km2的区域,MH370残骸的搜寻集中在南印度洋的60000km2。另外,水下环境的复杂性也阻碍了取回记录仪的工作进展。法国空难调查局(BEA)对AF447记录仪搜寻的阶段重点是水下定位信标。目前水下定位信标的电池允许信号传送时间为30天,发射范围一般只有5.6km。BEA用拖曳声波定位仪循着飞机在大西洋的预定航迹搜寻水下定位信标,但是没能在30天传送期内探测到声音信号。之后,BEA在几个搜寻阶段试图用声纳探测、飞机碎片漂移评估和卫星跟踪浮标来定位飞机残骸和记录仪,却都未获得成功。在确定飞机残骸在水下深度超过365m后,调查人员终在2011年5月发现了散落在海底飞机残骸中的驾驶舱语音记录仪,而飞行数据记录仪由于信标分离未能找到。搜寻这架飞机的飞行记录仪花费了2年的时间和约4000万美元的费用。

改进航班追踪的国际行动

MH370航班失联后,国际航空界对改进全球航班追踪能力做了大量的工作。国际航协(IATA)工作组制定了要求航班每15min报告位置的一套自愿性飞机追踪性能标准,且在紧急情况下将增加报告的频率。同时,国际民航组织(ICAO)提议了一个新的远期综合飞机追踪运行概念,目的是保证飞机位置的准确信息随时可知。新运行概念除了包含飞机追踪建议

,还提出了一个自动遇险追踪系统,水下飞行数据恢复的选项,及在紧急情况下提高协调和信息共享的新程序。

近期的自愿性航班追踪性能标准

在MH370航班失联数周后,ICAO就召集了关于航班追踪的特别会议来讨论航班追踪的问题。IATA也成立了飞机追踪工作组,制定了一套自愿性性能标准,重点是在短期内应用现有技术为全球所有商用客机建立基本的航班追踪能力。该性能标准主要包括每15min报告一次位置信息,在紧急情况下增加飞机位置报告率。15min这个传送频率是在综合考虑获得精确的航班位置、传送数据成本及搜救运行成本等几方面因素的结果。当飞机遇到飞行航迹、垂直速度或高度发生不寻常变化时,飞机追踪系统还需要提高报告的频率。增加位置报告率的目的是限定遇险飞机的搜寻区。

位置报告应当包括纬度、经度、高度和时间等4个维度:纬度和经度提供了飞机在地图上的位置;高度和时间提供了确定飞机精确位置的其他数据。

航空公司和空中交通服务提供者之间的通信协议促进紧急情况下的协调。工作组认为需要修订现有程序,制定航空公司和空中交通服务提供者之间新的或改进的通信协议。该绩效标准的目的是建立通信程序和协议,以更好地对失踪的位置报告或其他无法解释的状况进行回应。

目前,可以通过飞机通信地址和报告系统(ACARS)或未来航行系统(FANS)来报告飞机的位置信息。

ACARS采用来自飞行管理系统的信息,可由规定高度下的飞行高度或未预料到的高度变化触发。

对装备FANS的飞机,通过合同式自动相关监视(ADS-C)系统,航空公司或空中交通管制与机上FANS系统做好约定,以单一的、定期的或基于事件的间隔传送4维位置和其他数据

。此外,FANS还可以缩小飞机之间的间隔,规划更直接的航线使燃油消耗减少,还可以使飞行员和空中交通管制之间的沟通更清晰。

远期的全球航空遇险系统

在IATA工作组制定飞机追踪性能标准同时,ICAO牵头的航班追踪特别工作组制定了全球航空遇险与安全系统(GADSS)作为远期目标。在2015年2月ICAO高级别安全会议上,来自120多个国家的代表签署了飞机追踪的GADSS协议,内容包括保持的飞机行程记录、以及在迫降时幸存者、飞机和飞行记录仪位置的记录。

GADSS主要由飞机追踪系统、自动遇险追踪系统、可自动分离的飞行记录仪、程序和信息管理4个系统组成。

飞机追踪系统需要满足IATA工作组近期提出的改进飞机追踪的要求,当发生异常事件时,飞机追踪系统的位置报告应当以1min间隔发送,空管或航空公司可以将飞机位置确定在11km范围内。自动遇险追踪系统是与飞机电源、飞机追踪等其他系统独立运行的,具有抗干扰的能力,可以自动或手动激活。自动激活的条件包括异常的飞行高度、速度或加速度,飞机追踪系统或监视设备故障,以及发动机功率完全损耗等。可自动分离的飞行记录仪也是GADSS中提议研发的主要系统之一。除了上述3个系统,GADSS的部分认为,任何搜寻和救援服务的有效性取决于人员、程序、系统及信息链中的弱环节。因此,GADSS还确定了须改进的关键部分,如现有的程序、改进的协调和信息共享,以及人员对紧急情况反应的培训。

值得一提的是,自动遇险追踪系统在现有技术上无法实现,而正在研制中的第二代紧急情况定位发射器也许能够达到这个目标。第二代紧急情况定位发射器将能够探测到飞行中的紧急情况并自动激活,因此可能在坠毁前开始传送位置信息。

为了确保GADSS能够有效运行,由飞机追踪、自动遇险追踪和可自动分离的飞行记录仪提供的数据,必须在所有利益相关者之间有效共享,GADSS要求建立广域信息管理系统。当飞机遇到紧急情况时,所有的利益相关方都应当收到飞机追踪信息,但是需要遵守事先商定的实施规则,ICAO特别工作组特别提出了还需要对航行服务提供者、搜寻救援局之间的信息共享进行进一步的评估。GADSS还指出要为航行服务提供者制定紧急情况的指导材料和培训,但是加强人员、程序、系统和信息共享的步骤必须由各个国家来执行。

改进飞行数据恢复的国际行动

国际航空界已就加强海洋区域的飞行记录仪恢复工作提出建议。制造商正在设法延长飞行记录仪外部安装的水下定位信标(ULB)的电池寿命,同时研究增加低频设备的问题。此外,国际航空界还在寻找更多改进海洋区域飞行数据恢复的方法。ICAO的长期GADSS中要求安装可自动分离飞行记录仪。美国国家运输安全委员会(NTSB)提议寻找一种无需水下搜索即可回收飞行数据的方法。这包括可自动分离记录仪和在紧急情况下触发强制性飞行数据传输的手段。

延长电池寿命和引入低频设备

美国联邦航空局(FAA)已采纳法国空难调查局(BEA)AF447事故调查的建议,延长ULB的电池寿命。FAA发布的ULB电池90天寿命的技术标准规范(TSO)将于2015年12月1日生效。该TSO生效后,美国的航空公司将在每6年一次的常规替换计划中更换原工作30天的电池。预计全美飞机将于2021年年底前全部装备能工作90天电池的ULB。相关的国际标准将于2018年之前生效。

为了便于定位水下飞机残骸,BEA建议加装强制性的第二水下定位装置。FAA发布了一项技术标准规范,允许制造商加装该设备。该设备发射一个低频声音信号,覆盖范围大约为8km,是飞行记录仪上ULB发射范围的4倍。这个额外的设备对航空公司和制造商来说都是可选项。2015年1月,NTSB发布了一项关于加装直接连接机身的低频设备的建议,要求该设备至少工作90天,可以被军用搜救设备以及常用于搜寻和打捞飞机残骸的设备所检测到。

可自动分离飞行记录器

可自动分离记录仪在美国空军飞机上已使用了几十年。当传感器检测到飞机面临撞击时,可自动分离记录仪会从飞机尾部或飞机前部立即分离,在海洋区域时,它会漂浮在海面。嵌入式紧急定位发射机将每50s给科斯帕斯搜救卫星(Cospas-Sarsat)发射一个警报,包括飞机尾号、原产地、与飞机分离时的位置,以及记录仪当前位置。

可自动分离记录仪直接给科斯帕斯搜救卫星发射警报信号可达150h,有利于搜救者更快、更有效进行飞行数据定位和恢复。而且,由于科斯帕斯搜救卫星是免费服务的,从可自动分离记录仪发射紧急位置信号的数据传输也是免费的。

飞行数据的触发传输

无需水下搜索的强制性飞行数据回收设备在紧急情况下将触发强制性的空对地飞行数据传输链路,可以通过飞行参数来判断是否发生紧急情况。如果有情况,设备将自动从飞机上传输数据,直到紧急情况结束或是飞机坠毁。特别是在海洋区域,可以有效缩短事故调查时间,帮助调查人员更快地确定事故原因。而且,飞机的位置信息也可被触发传输,使调查人员能确定一个相对较小的搜寻范围。但有人质疑这是否可行并对数据保护表示担忧。(李小燕)

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