中國民航主力機型數據幀擴展及應用研究

馮亮 達青

《中國民航主力機型數據幀擴展及應用研究》源于2010年中國東方航空股份有限公司（簡稱東航）的自立項目和2020年中國民航安全能力項目，由東航和中國民航科學技術研究院（簡稱航科院）共同完成。項目針對中國民航主力機型空客A320系列及波音737NG飛機開展了數據幀擴展技術研究和安全領域的應用，解決了波音737NG飛機右側空速獲取方法以及系統化數據幀擴展等關鍵技術，大幅提高了中國民航主力機型飛行數據獲取能力，研究成果已廣泛應用于中國民航，在中國民航主力機型中實施了“空速不一致”“迎角不一致”安全專項監控，并應用于座艙失壓、近地警告等安全事件調查。

1引言

安全是民航業的生命線，民航持續安全在國家安全戰略中占有突出地位，未來我國民航持續快速增長必須以持續安全為基礎。數據是民航安全的寶貴資源，獲取重要的飛行數據，是行業安全管理工作的迫切需求。

作為中國民航主力機型的空客A320系列、波音737NG機型飛機出廠時飛行參數少、不能滿足民航安全管理工作要求的現狀。近年來，世界范圍內連續發生了兩起波音737MAX飛機由于空速不一致導致的航空事故。為保證飛行安全，民航局要求對所有運輸飛機開展“空速不一致”和“迎角不一致”專項監控，然而，波音737NG作為我國民航的主力機型，卻在QAR參數記錄中沒有記錄右側空速等大氣數據計算機的相關參數，無法完成“空速不一致”的專項監控。

東航從2010年開始探索空客A320系列飛機數據幀擴幀技術；從2019年開始，在民航局航空安全辦公室的指導下，東航聯合航科院開展了波音737NG飛機右側空速采集改裝設計以及波音737NG飛機系統化數據幀擴展研究。

2主要研究內容

如圖所示，主要研究包括參數選取并制定擴幀方案、機載ACMS（Aircraft Condition Monitor System）編制、地面譯碼庫編制、裝機驗證測試數據和數據幀規范研究。在波音737NG飛機數據幀擴展研究中，為獲取飛機右空速參數還增加了飛機線路改裝及適航取證環節。改裝在民航華東管理局的大力支持下，獲得了民航局的改裝設計批準（Modification Design Approval， MDA）。

3主要創新點

3.1 波音737NG飛機右側空速等相關參數采集技術創新

在世界范圍內首次實現對波音737NG系列飛機右側空速等右側大氣數據計算機相關參數的獲取。通過將右側的大氣慣導組件信號接入數字式飛行數據采集組件的ARINC 429總線，完成右側空速等飛行數據的采集。該改裝技術經濟可靠，并具有完整的自主知識產權，獲得了中國民航局MDA。

3.2 空客A320系列、波音737NG飛機數據幀系統化擴展技術創新

深入挖掘空客A320系列、波音737NG飛機的機載ACMS采集和記錄參數的潛在能力，從參數來源擴展、參數篩選、數據幀排列方式、參數采樣誤差精度控制、飛機ACMS數據擴展能力試驗以及參數驗證等方面開展研究。通過研究，將空客A320系列飛機QAR參數記錄的數量由飛機交付時的三百多個擴展到兩千多個；波音737NG飛機QAR記錄的參數增加了400多個。在增加參數的同時，對重要參數還增加了記錄頻率。

3.3“空速不一致”“迎角不一致”監控模型創新

應用統計學方法設計了“空速不一致”“迎角不一致”安全監控模型，實現了全行業空客A320系列、波音737NG飛機“空速不一致”“迎角不一致”專項安全監控。

4 研究成果

4.1 專利、軟件著作權

項目獲得1項發明專利，另1項申請中，2項軟件著作權。

發明專利：

1）應用于飛機的報警方法、系統及監測終端（202111066816.0）；

2）一種飛機大氣數據采集、監控及報警系統（ZL 2016 11245731.8）。

軟件著作權：

1）空客A320系列飛機飛行數據接口組件記錄參數升級軟件V1.0，證書號：軟著登字第0584920號；

2）波音737NG飛機數字式飛行數據采集組件記錄參數升級軟件[簡稱：ACMS軟件]V1.0，證書號：軟著登字第8164283號。

4.2 科技成果評價

項目研究成果通過了中國航空運輸協會的科技成果評價，專家組認為本項目在波音737NG右空速采集技術、空客A320系列和波音737NG機型的數據幀擴展技術方面達到了國際領先水平，并獲2020年度中國民航科學技術獎二等獎。

5推廣應用

1）2020年，民航局領導對波音737NG擴幀的研究成果給予充分肯定，決定在全行業推廣該成果。根據民航局《關于B737NG數據幀擴展試點項目推廣應用的通知》局發明電〔2020〕628 號文件要求，2020年9月開始對在中國注冊并按CCAR121部運行的波音737NG飛機開始實施加改裝。

2）空客A320系列飛機記錄參數升級數據庫已通過美國特勵達公司向全球市場推廣。國內近80%的空客A320系列飛機上使用該成果，涉及國航、東航、南航等21家航空公司，國際上達美航空、Wizz Air、Air New Zealand等航空公司使用該成果。

3）項目成果已應用在中國民航專項安全監控，實現了全行業空客A320系列、波音737NG飛機“空速不一致”和“迎角不一致”的監控；廣泛用于座艙失壓、低高度大坡度、高原機場超輪速等安全事件調查，得到了民航局航空安全辦公室高度認可；同時，一些重要參數為航空公司實施SOP程序監控、RNP運行監控、空調性能監控、發動機監控管理等提供了寶貴的數據資源，提升了航空公司飛行訓練與培訓能力、運行管理水平、運營效益、以及機務維修能力等。

6總結

東航以民航安全為己任，歷時11年刻苦鉆研，研究成果已應用到中國民航60%的飛機上，在世界范圍內首創性地開展了空客A320系列和波音737NG機型系統化數據幀擴展研究。通過研究，獲取了波音737NG飛機右側空速等大氣數據；同時，空客A320系列、波音737NG獲得了大量與民航安全以及航空公司運行相關的重要飛行參數；在民航機隊中實現了“空速不一致”“迎角不一致”的安全專項監控，在航空事故調查領域得到廣泛應用，為航空公司實施安全監控、提升效益提供了強有力的數據支撐，是民航安全領域的一項基礎性、戰略性的科技創新研究。