飛機(jī)近地警告系統(tǒng)原理簡析

廉佳

飛機(jī)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(yàn)證方法，并給出了驗(yàn)證結(jié)論。

近地警告系統(tǒng)；告警方式；飛行驗(yàn)證；工作原理

1 概述

近地警告系統(tǒng)（以下簡稱“GPWS”）是現(xiàn)代飛機(jī)的重要電子設(shè)備，MA60飛機(jī)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(guān)的飛行高度危險(xiǎn)程度的音響和信號(hào)燈警告信號(hào)，以提示駕駛員采取相應(yīng)的措施，將飛機(jī)從危險(xiǎn)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(gè)近地警告計(jì)算機(jī)（GPWC）、2個(gè)低于下滑線“BELOW G/S”警告燈、2個(gè)拉起“PULL UP”警告燈、2個(gè)失效“INOP”警告燈、1個(gè)語音警告揚(yáng)聲器、1個(gè)抑制所有方式開關(guān)、1個(gè)起落架位置開關(guān)以及1個(gè)襟翼位置開關(guān)組成。

2.2 近地警告系統(tǒng)的工作原理

近地警告計(jì)算機(jī)（GPWC）對(duì)無線電高度表的無線電高度信號(hào)、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的升降速率信號(hào)、儀表著陸系統(tǒng)的下滑偏差信號(hào)以及起落架位置信號(hào)和襟翼位置信號(hào)進(jìn)行接收和處理。近地警告系統(tǒng)輸出的信號(hào)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(jìn)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(duì)于每種危險(xiǎn)高度均發(fā)出語音和目視警告，其輸出信號(hào)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(jī)構(gòu)形限制，當(dāng)高度超過50 ft時(shí)，方式1發(fā)生作用，在50 ft以下時(shí)，該方式被抑制以減少失效警告。

當(dāng)飛機(jī)穿越外界線（如圖2所示），表明飛機(jī)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(nèi)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(fù)出現(xiàn)。

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(jī)構(gòu)形信息來計(jì)算的。

起落架、襟翼均收起的情況下，如果飛機(jī)超過了一定高度下的近地速率時(shí)，計(jì)算機(jī)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(fù)出現(xiàn)，一直延續(xù)到飛機(jī)獲得300 ft 氣壓高度增量為止。

在飛機(jī)進(jìn)場過程中，起落架、襟翼均放下時(shí)，無線電高度低于700 ft時(shí)，“PULL UP”時(shí)語音警告被抑制，只有“TERRAIN”語音警告以0.75 s的間隔重復(fù)出現(xiàn)。

警告方式3：起飛后掉高度。

該方式適用于飛機(jī)起飛后高度65～700 ft或者飛機(jī)在進(jìn)場失敗后復(fù)飛高度低于200 ft，同時(shí)起落架和襟翼收起的情況下。如果飛機(jī)氣壓高度下降超過了警告界線的允許值，計(jì)算機(jī)會(huì)同時(shí)產(chǎn)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(huì)以0.75 s的間隔重復(fù)出現(xiàn)。

警告方式4：在非著陸構(gòu)形下飛近地面（起落架未放下）。

該方式適用于飛機(jī)起飛后離地500 ft以下。如果飛機(jī)以低于0.35馬赫指示空速的速度穿越500 ft界限，系統(tǒng)會(huì)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(shí)“TOOLOW GEAR”的語音警告將以0.75 s的間隔重復(fù)出現(xiàn)，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(diǎn)時(shí)，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(hào)燈燃亮。

無線電高度在150～300 ft之間，如飛機(jī)低于下滑道偏離超過2.0點(diǎn)時(shí)，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(shí)，可以用按壓“BELOW”（低于下滑道）警告信號(hào)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(jī)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(shí)，GPWS計(jì)算機(jī)發(fā)出“MINIMUMS”（最低）語音警告。

3 典型警告方式的飛行驗(yàn)證

近代告警試飛因?yàn)槠湟笤囷w員操縱飛機(jī)接近或觸碰告警邊界，因此有著非常大的風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)嚴(yán)格做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，最為重要的是飛行員必須掌握試飛地形以及實(shí)驗(yàn)程序，下面簡單給出2種告警方式的飛行驗(yàn)證。

3.1 “警告方式1”的飛行驗(yàn)證

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

3.2 “警告方式4”飛行驗(yàn)證

在機(jī)場模擬下滑著陸飛行，飛機(jī)處于非著陸構(gòu)型，下降過程中，當(dāng)出現(xiàn)“拉起”告警后，操縱飛機(jī)至著陸構(gòu)型飛行。試飛結(jié)果為，飛機(jī)降落過程中，起落架未放下，高度逐漸降低，速度逐漸減小，當(dāng)高度低于1 000 ft，速度小于0.5馬赫時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出“TOOLOW TERRAIN”（太低—近地）的告警，當(dāng)高度低于500 ft，速度小于0.35馬赫時(shí)，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(jié)束語

近地告警系統(tǒng)是當(dāng)飛機(jī)與地面發(fā)生危險(xiǎn)接近時(shí)，避免相撞而給飛行員提供告警增加飛機(jī)安全性的重要設(shè)備，本文通過對(duì)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(yàn)證簡析，可為國內(nèi)近地警告系統(tǒng)產(chǎn)品研制和試飛鑒定提供借鑒。

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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?yàn)楹娇胀ㄐ排c導(dǎo)航。

〔編輯：王霞〕