飛機應答機的奧秘

文/李會超

如果大家關注最近的民航新聞,一定經常聽到有關“應答機”的消息。例如,在四川航空3U8633航班脫險的過程中,航空愛好者就是通過相關軟件上顯示的這個航班的應答機編號,發現了這架航班出現了險情。其實,除了能夠給出編號外,應答機還有很多功能,今天,我們就來認識一下它吧!

應答機,顧名思義就是回答問題的機器。而提出問題的,就是空中管制的二次雷達系統。一般的雷達都是先發射電磁波,然后再接收飛機反射回來的電磁波,利用反射信號的方向和時間延遲對目標進行定位,這種雷達被稱為“一次雷達”。一次雷達功能有限,難以區分空域內的不同飛機。而二次雷達則與飛機上的應答機一起工作,當地面上的二次雷達發出詢問信號后,應答機接收詢問信號并主動發射一個不同頻率的應答信號。這樣不但降低了雷達的發射功率,還能在應答信號中承載飛機的身份信息,方便管制員的工作。

◎ 應答

為了對飛機進行區分,應答機在空域中要由管制員指定一個四位數的編號,編號從0000到7777。具體可以使用的應答機編號,由國際民航組織分配給各個國家,再由各國的民航管制局再行分配。我國共從國際民航組織分得1 633個可用的應答機編號,中國民用航空局將這些編號分配給負責不同空域管制的飛行情報區,并將這些編號再細化為區域內飛行的應答機編號和跨區域飛行的應答機編號。一般來說,飛機起飛后就會被分配一個應答機編號,且這個編號會在飛行中盡量保持不變。在分配過程中,在同一管制區域內的飛機應答機編號是不能重復的。在管制員分配編號后,應答機編號需要由飛行員手動輸入飛機中。

有一些應答機編號具有特殊意義。例如,按照通行的國際標準,應答機設為7500時,意味著航空器遭受劫持或其他非法活動的干擾;7600表示航空器出現無線電故障,無法與管制員聯系;而7700則代表飛機上出現了緊急故障。這些特殊的應答機編號為飛機傳遞信息提供了另一條通道。在飛機遭遇這些情況時,飛行員有時很難與地面保持通信暢通。所以,通過調整應答機編號,飛行員就能馬上將自己的情況信息傳遞給地面的管制員和其他飛機,從而能使緊急情況得到更妥善的處理。在川航3U8633航班遇險時,設備的損壞和劇烈的氣流使飛行員無法向管制員報告情況。而管制員正是看到了飛機的應答機編號變成7700后,確認了飛機遭遇險情、飛行員正在處理等情況。此外,我國還規定應答機編號1255、1277用于尚未收到應答機分配指令的搶險救災航空器;2000用于尚未收到應答機編號分配指令的一般航空器。

◎圖中為一臺Cessna ARC RT-359A型應答機(米色設備),上方為KY197甚高頻航空電臺。圖中應答機編號為1200,即飛行器正在按目視飛行規則飛行。

應答機的工作模式有A/C模式和S模式兩種。A/C模式是早期應答機工作的基本模式,能夠發送的除了編號信息外只有高度信息。而在S模式下工作的應答機則能把更加豐富的信息發送出去,這些信息包括航班的航班號、地速、空速航向等。

為了防止飛機相撞事故的發生,飛機上普遍裝備了空中防撞系統(TCAS)。這個系統也是通過S模式的應答機來完成工作的。裝備了這種系統的飛機,其應答機會不斷向周圍飛機發出詢問信號,周圍飛機的應答機收到后會答復自身信息。之后,TCAS系統會對周圍其他飛機對本機的威脅程度做出判斷。如果威脅還不是很大,TCAS系統會提示飛行員附近可能存在沖突,由飛行員自行決定避讓動作。如果威脅迫在眉睫,兩架可能相撞的飛機的TCAS系統間會進行相互協調,向各自的飛行員發出不同的改變飛行方向的指令,從而避免飛機相撞事故的發生。在這種情況下,飛行員會在駕駛艙中聽到像“爬升!爬升!”這樣響亮的語音提示,他們只需根據語音的提示進行操作即可。

目前,民航愛好者們使用Flightradar24等軟件,就能輕松獲取到當前天空中的飛機飛行狀態,掌握世界上各個地方的民航飛機航班號、注冊號、位置、高度、速度等信息,就像擁有了一個遍布全世界的巨大雷達網。這些軟件的流行,得益于民航飛行ADS-B技術的實施。在這種技術出現之前,應答機只有被二次雷達詢問時才發送應答信號。而當這項技術被應用后,應答機會主動向周邊廣播自己的信息,且信息量比S模式應答機信號所提供的還要豐富很多。在地面上,接收ADS-B信號的地面站不需要像二次雷達一樣具備信號發射的功能,因此建設成本大大降低。據估計,建設一個ADS-B地面站的成本僅為建設一個二次雷達的九分之一,且精度更高、數據更新速度更快。

對于Flightradar24這類軟件來說,由于它們只是供業余愛好者使用,不用于與飛行安全有關的專業用途,因此接收ADS-B信號的天線可以設計得相當簡單。目前,這些軟件都是靠世界各地的民航愛好者們義務上傳數據的。這些愛好者們將布置好的天線與計算機連接,安裝相關軟件后就可以將自己接收到的信息上傳到Flightradar24的數據庫中了。如果某一地區剛好沒有志愿者,那么這一地區就成了軟件的盲區。對于飛經這些區域的航班,Flightradar24會根據最后一次接收到的航班狀態推斷該航班的情況。不過,千萬不要以為一架飛機在Flightradar24的視野里消失,就相當于和管制員失聯了,管制員使用的可是專業的民航空管雷達網,還有衛星通信等其他手段輔助,其功能和覆蓋范圍都要強大得多。

◎二次雷達工作原理示意

對于飛機,我們平時了解更多的可能是它身上的一些“大物件”,比如發動機、起落架等。其實藏在駕駛室中的一些“小寶貝”,用處也是很大的!了解了應答機,相信以后大家再接觸各種編號時,就能夠很快說出飛機的狀態了。