廉佳

飛機近地警告系統(tǒng)原理簡析

廉佳

（海裝西安局，陜西 西安 710089）

介紹了近地警告系統(tǒng)的基本原理，列舉了近地警告系統(tǒng)典型警告方式，簡單闡述了部分警告方式的飛行驗證方法，并給出了驗證結論。

近地警告系統(tǒng)；告警方式；飛行驗證；工作原理

1 概述

近地警告系統(tǒng)（以下簡稱“GPWS”）是現代飛機的重要電子設備，MA60飛機也裝有近地警告系統(tǒng)。它的功用是向駕駛員提供與地形相關的飛行高度危險程度的音響和信號燈警告信號，以提示駕駛員采取相應的措施，將飛機從危險的飛行狀態(tài)中改出，從而保證飛行安全。

2 近地警告系統(tǒng)的組成及工作原理

2.1 近地警告系統(tǒng)的組成

GPWS系統(tǒng)由1個近地警告計算機（GPWC）、2個低于下滑線“BELOW G/S”警告燈、2個拉起“PULL UP”警告燈、2個失效“INOP”警告燈、1個語音警告揚聲器、1個抑制所有方式開關、1個起落架位置開關以及1個襟翼位置開關組成。

2.2 近地警告系統(tǒng)的工作原理

近地警告計算機（GPWC）對無線電高度表的無線電高度信號、大氣數據系統(tǒng)的升降速率信號、儀表著陸系統(tǒng)的下滑偏差信號以及起落架位置信號和襟翼位置信號進行接收和處理。近地警告系統(tǒng)輸出的信號有“PULL UP”（拉起）警告燈、“BELOW G/S”（低于下滑線）警告燈、“INOP”（失效）警告燈以及喇叭的語音警告。其中，“PULL UP”按鈕燈可用來進行近地警告系統(tǒng)自檢，BELOW G/S按鈕燈可用來抑制下滑警告方式。

近地警告系統(tǒng)原理如圖1所示。

近地警告系統(tǒng)對于每種危險高度均發(fā)出語音和目視警告，其輸出信號按不同的警告方式可分為6種警告方式。

警告方式1：氣壓高度下降速率過大。

該方式不受飛機構形限制，當高度超過50 ft時，方式1發(fā)生作用，在50 ft以下時，該方式被抑制以減少失效警告。

當飛機穿越外界線（如圖2所示），表明飛機超過給定高度下的下降速率，則GPWS給駕駛員提供“SINKRATE SINKRATE……”（下降速率）的語音警告和“PULL UP”（拉起）警告燈燃亮的目視警告。如果下降速率不減少，穿越內界線，GPWS 將發(fā)出“WHOOP WHOOP PULL UP”（喂，喂，拉起）的語音警告，并且以0.75 s的間隔重復出現。

圖1 近地警告系統(tǒng)原理方框圖

圖2 警告方式1：下降速率過大（外界線）

警告方式2：無線電高度近地速率過大。

此方式是通過無線電高度、無線電近地速率、氣壓高度及飛機構形信息來計算的。

起落架、襟翼均收起的情況下，如果飛機超過了一定高度下的近地速率時，計算機提供兩次“TERRAIN—TERRAIN”（近地—近地）的語音警告給駕駛員；如果仍然在近地狀態(tài)，則系統(tǒng)將發(fā)出“WHOOP WHOOP PULL UP”（喂，喂，拉起）的語音警告，并且以0.75 s的間隔重復出現，一直延續(xù)到飛機獲得300 ft 氣壓高度增量為止。

在飛機進場過程中，起落架、襟翼均放下時，無線電高度低于700 ft時，“PULL UP”時語音警告被抑制，只有“TERRAIN”語音警告以0.75 s的間隔重復出現。

警告方式3：起飛后掉高度。

該方式適用于飛機起飛后高度65～700 ft或者飛機在進場失敗后復飛高度低于200 ft，同時起落架和襟翼收起的情況下。如果飛機氣壓高度下降超過了警告界線的允許值，計算機會同時產生“DON’T SINK”（不要下降）的語音警告和“PULL UP”警告燈閃亮的目視警告，在確定爬升速率前“DON’T SINK”語音警告將會以0.75 s的間隔重復出現。

警告方式4：在非著陸構形下飛近地面（起落架未放下）。

該方式適用于飛機起飛后離地500 ft以下。如果飛機以低于0.35馬赫指示空速的速度穿越500 ft界限，系統(tǒng)會發(fā)出“PULL UP”警告燈燃亮的目視警告和“TOOLOW GEAR”（太低，放起落架）的語音警告，同時“TOOLOW GEAR”的語音警告將以0.75 s的間隔重復出現，直到放下起落架警告最終消失。

警告方式5：低于下滑線偏差過大。

如無線電高度在150～1 000 ft之間低于下滑道偏離超過1.3點時，GPWS發(fā)出小音量的“GLIDE SLOPE”（下滑道）語音警告，“BELOW”（低于下滑道）警告信號燈燃亮。

無線電高度在150～300 ft之間，如飛機低于下滑道偏離超過2.0點時，GPWS 發(fā)出全音量的“GLIDE SLOPE”（下滑道）語音警告，為了讓駕駛員有目的下降到下滑道以下而不觸發(fā)警告，在無線電高度低于1 000 ft時，可以用按壓“BELOW”（低于下滑道）警告信號燈的方法抑制下滑道警告狀態(tài)工作。

警告方式6：低于決斷高度下降。

在起落架放下的情況下，飛機高度在50～1 000 ft之間穿越電子式姿態(tài)指引指示器指示的決斷高度時，GPWS計算機發(fā)出“MINIMUMS”（最低）語音警告。

3 典型警告方式的飛行驗證

近代告警試飛因為其要求試飛員操縱飛機接近或觸碰告警邊界，因此有著非常大的風險，針對風險，應嚴格做好各項準備工作，最為重要的是飛行員必須掌握試飛地形以及實驗程序，下面簡單給出2種告警方式的飛行驗證。

3.1 “警告方式1”的飛行驗證

飛機在比較平坦的地形上空飛行，飛行員操縱飛機加速下降，當給出“拉起”告警后，立即爬升至安全高度。試飛結果為，飛機高度5 000 ft，放下起落架和襟翼，以2 000 ft下降飛行高度，當無線電高度為900 ft時，GPWS發(fā)出了“SINKRATE”（下降速率）語音警告信號。當無線電高度為500 ft時，發(fā)出“PULL UP”（拉起）的語音警告，全符合GPWS“警告方式1”的設計指標和試飛要求。

3.2 “警告方式4”飛行驗證

在機場模擬下滑著陸飛行，飛機處于非著陸構型，下降過程中，當出現“拉起”告警后，操縱飛機至著陸構型飛行。試飛結果為，飛機降落過程中，起落架未放下，高度逐漸降低，速度逐漸減小，當高度低于1 000 ft，速度小于0.5馬赫時，系統(tǒng)發(fā)出“TOOLOW TERRAIN”（太低—近地）的告警，當高度低于500 ft，速度小于0.35馬赫時，系統(tǒng)發(fā)出“PULL UP”警告燈燃亮的目視警告和“TOOLOW GEAR”（太低，放起落架）的語音警告，飛行員放下起落架后，告警消失。

4 結束語

近地告警系統(tǒng)是當飛機與地面發(fā)生危險接近時，避免相撞而給飛行員提供告警增加飛機安全性的重要設備，本文通過對近地警告系統(tǒng)原理、告警方式的研究，以及部分方式的試飛驗證簡析，可為國內近地警告系統(tǒng)產品研制和試飛鑒定提供借鑒。

［1］陳瑩.TCAS系統(tǒng)的相關研究與設計［D］.成都：電子科技大學，2008.

［2］沈佳峰.民機TCAS機動策略與仿真研究［D］.上海：上海交通大學，2011.

［3］周其煥.交通警戒和避撞系統(tǒng)的技術特點和發(fā)展現狀［J］.航空電子技術，1999（1）：78-81.

［4］何曉薇.空中交通警戒與防撞系統(tǒng)的主要技術特點［J］.中國民航飛行學院學報，2001（3）：11-14.

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10.15913/j.cnki.kjycx.2020.20.037

廉佳（1984—），男，陜西西安人，研究生，工程師，研究方向為航空通信與導航。

〔編輯：王霞〕