民航飞机的通信系统.docx
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民航飞机的通信系统
（一）民航飞机的通信系统
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2010.09.08|分类：
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通信系统的主要用途是使飞机在飞行的各阶段中和地面的航行管制人员、签派、维修等相关人员保持双向的语音和信号联系，当然这个系统也提供了飞机内部人员之间和与旅客联络服务。
它主要分为：
甚高频通信系统、高频通信系统、选择呼叫系统和音频系统。
1.甚高频通信系统（VHF：
VeryHighFrequency）
应用甚高频无线电波。
它的有效作用范畴较短，只在目视规模之内，作用距离随高度变更，在高度为300米时间隔为74公里。
是目前民航飞机重要的通信工具，用于飞机在腾飞、下降时或通过把持空域机会组职员和地面管制人员的双向语音通讯。
起飞跟降落时期是驾驶员处置问题最忙碌的时代，也是飞翔中最轻易产生事变的时光，因而必需保障甚高频通信的高度可*，民航飞机上个别都装有一套以上的备用体系。
甚高频通信系统由收发机组、节制盒和天线三部分组成。
收发机组用频率合成器提供稳固的基准频率，而后和信号一起，通过天线发射出去。
接受部分则从天线上收到信号，经由放大、检波、静噪后变成音频信号，输入驾驶员的耳机。
天线为刀形，一般在机腹和机背上都有安装。
甚高频所使用的频率范围依照国际民航组织的统一规定在118.000～135.975MHZ，每25KHZ为一个频道，可设置720个频道由飞机和地面控制台选用，频率具体调配为：
118.000～121.400MHZ、123.675～128.800MHZ和132.025～135.975MHZ三个频段主要用于空中交通管制人员与飞机驾驶员间的通话，其中主要集中在118.000～121.400MHZ；
121.100MHZ、121.200MHZ用于空中飞行情报服务；
121.500MHZ定为遇难呼救的全世界统一的频道。
121.600～121.925MHZ主要用于地面管制；
值得注意的是通信信号是调幅的，通话双方使用统一频率，一方发送结束，结束发射等候对方信号。
2.高频通信系统（HF：
HighFrequency）
是远距离通信系统。
它使用了和短波广播的频率范围相同的电磁波，它利用电离层的反射，因此通信距离可达数千公里，用于飞行中坚持与基地和远方航站的联络。
使用的频率范围为2－30MHZ，每1KHZ为一个频道。
大型飞机一般装有两套高频通信系统，使用单边带通信，这样可以大大紧缩所占用的频带，节俭发射功率。
高频通信系统由收发机组、天线耦合器、控制盒和天线组成，它的输出功率较大，需要有透风散热装置。
古代民航机用的高频通信天线一般埋入飞机蒙皮之内，装在飞机尾部，不外目前该系统很少使用。
3.抉择呼叫系统（SELCAL）
它的作用是用于当地面呼叫一架飞机时，飞机上的取舍呼叫系统以灯光和音响告诉机组有人呼叫，从而进行联络，避免了驾驶员长时间等待呼叫或是由于疏漏而不能接通联系。
每架飞机上的挑选呼叫必须有一个特定的四位字母代码，机上的通信系统都调
在指定的频率上，当地面的高频或甚高频系统发出呼叫脉冲，其中包括着四字代码，飞机收到这个呼叫信号后输入译码器，如果呼叫的代码与飞机代码相符，则译码器把驾驶舱信号灯和音响器接通，通知驾驶员进行通话。
4.音频综合系统（AIS）
包括飞机内部的通话系统，如机组人员之间的通话系统，对旅客的播送和电视等娱
乐设施以及飞机在地面时机组和地面维护人员之间的通话系统。
它分为飞行内话系统、勤务内话系统、客舱广播及娱乐系统、呼唤系统。
l）飞行内话系统：
主要功能是使驾驶员使用音频选择盒，把话筒衔接到所选择的通信系统，向外发射信号，同时使这个系统的音频信号输入驾驶员的耳机或扬声器中，也可以用这个系统选择收服从各种导航设备来的音频信号或利用相连的线路进行机组成员之间的通话。
2）勤务内话系统：
是指在飞机上各个服务站位，包含驾驶舱、客舱、乘务员、地面服务维修人员站位上安装的话筒或插孔组成的通话系统，机组人员之间和机组与地面服务人员之间应用它进行联系，如地面保护服务站位普通是安装在前起落架上方，地面人员将发话器接头插入插孔就可进行通话。
3）客舱广播及娱乐系统：
是机内向旅客广播通知和放送音乐的系统。
各种客机的旅客娱乐系统差别较大。
4）呼唤系统：
与内话系统相配合，呼唤系统由各站位上的召唤灯协调音器及呼唤按钮组成，各内话站位上的人员按下要通话的站位按钮,怎样才能让学生始终聚焦于自己设计的课上，那个站位的扬声器发出声音或
接通指示灯，以呼唤对方接通电话。
呼唤系统还包括旅客座椅上呼唤乘务员的按钮和乘务员站位的指示灯
（二）增强型近地警告系统
EGPWS：
EnhancedGroundProximityWarningSystem增强型近地警告系统
TAWS:
TerrainAwarenessWarningSystem地形提醒和警告系统
GPWS:
GroundProximityWarningSystem近地警告系统
CFIT：
Controlledflightintoterrain可控飞行撞地
FAA：
FederalAviationAdministration联邦航空局（美国）
可控飞行撞地与近地警告系统
在介绍EGPWS增强型近地警告系统前我们要先了解它的前身GPWS近地警告系统。
为什么需要近地警告系统呢？
这又要从CFIT（受控撞地、可控飞行撞地）说起。
CFIT就是在飞行中并不是由于飞机自身的故障，或发动机生效等原因发生的事故，而是由于机组在毫无发觉危险的情况下，把持飞机撞山、撞地或飞入水中，而造成飞机坠毁或重大损坏和人员伤亡的事故。
根据国际民航组织的统计，可控飞行撞地目前已经成为导致商用喷气飞机机体损毁事故和人员逝世亡事故的首恶。
为此，民航开始在飞机上安装GPWS近地警告系统避免类似事故的发生，增添安全性。
1974年，FAA开始对在美国空域飞行的航班上的GPWS进行强制安装要求，1979年，国际民航组织推荐使用者安装该设备。
尔后CFIT事故急剧减少。
1985年后，CFIT事故每年仅发生1到2次，而强制要求安装前每年发生7到8次。
目前，寰球几乎所有的商用喷气飞机均设备GPWS。
GPWS由近地警告计算机、警告灯和控制板组成。
它的中心是近地警告计算机，一旦发现不安全状态就通过灯光和声音通知驾驶员，直到驾驶员采取措施脱离不安全状况时信号终止。
近地警告系统主要把危险状况分为6种方式警告：
--下降速渡过大；
-对地面的靠近速率过大；
--起飞或复飞爬高时襟翼下放得太小；
--飞机离地高度不够；
--飞机进近时，下滑道向下偏离；
--风切变。
近地警告系统还通过在驾驶舱内的扬声器向驾驶员发出声音报警，警告系统的主指导灯发出报警指令，并在电子飞行仪表系统上显示警告信息。
固然GPWS能有效地减少了事故，然而CFIT事故依然是导致商用喷气飞机事故的主要原因，事故数据显示GPWS有须要改良的区域．现行的GPWS有以下特色和不足之处
---不能了解前方的情况。
它只有“下视”功能，依赖于无线电高度，而无线电高度不能反应飞机前方的地形情况。
---虽然可通过对从前的飞行信息进行跟踪和对当前的飞行信息进行猜测，以评估前方是否存在危险。
使飞机飞向回升坡度很大的地形时，向驾驶员发出告警信号。
但假如前方呈现忽然上升的地形，垂直的峭壁或峻峭的悬崖，则无法及时发出告警信号
---存在“无警告”的因素制约：
当飞机起落架和襟翼均在着陆状态，并以畸形速率降低时，无法供给地形警告，由于此时GPWS以为飞机将降落在机场，为防止烦扰，需要克制告警。
事实表明，不少CFIT事故就是在降落阶段发生。
EGPWS增强型近地警告系统
GPWS的不足在于飞向陡峭地形时预警时间不够，以及飞向不是跑道的平川时的告警。
这些不足也导致CFIT事故仍然一直出现，国际民航组织提出了安装TAWS地形提示和警告系统补充GPWS的不足，以避免类似的CFIT事故，TAWS系统在保持原有GPWS系统长处的同时，增长了前视地形警惕和地形显示等新功能，能使飞行机组更全面地了解飞机周边的地形态势，从而进一步降低CFIT事故的发生率。
目前，全世界只有一家供给商HONEYWELL公司，他们提供的TAWS系统也就是EGPWS增强型近地警告系统。
1996年，该系统通过了美国联邦航空管理局（FAA）的鉴定。
正如其名称所示，它是传统近地警告系统（GPWS）的改进产品。
迄今为止，全世界已经安装EGPWS设备的飞机没有发生过一起可控撞地（CFIT）事故。
为了简化机组与EGPWS的接洽，让机组更快适应，EGPWS的警告方式与传统GPWS简直一样，也包括了传统GPWS的相干功能，GPWS的详细功能、运行方式这里就不介绍了，下面先容的是EGPWS与传统GPWS比拟的一些新功能和特点。
加强型近地警告系统有以下特点：
增强型近地警告系统使用本身的全球机场地位数据库和地形数据库，并且利用飞机位置、气压高度和飞行轨迹信息来肯定潜在的撞地危险。
机场位置数据库装有全球所有长度超过3500英尺（1067米）的2万多条跑道的材料，地形数据库包括了全球几乎所有的地形情况，在数据库中，地球名义被分为无数的方格，根据每个方格中的地形最高点来表明其方格的数值。
而且这些资料会按期更新。
当飞机在飞行进程中，在进入某一机场邻近时，飞机所探测到的四周环境的数据会实时地与机上存有的数据进行对照，飞机在进入危险区之前，系统就会向机组发出警告，避免雨雾等恶劣气象中在飞行员仍旧有效掌握飞机的情况下发生飞机撞地或撞山的事故。
该系统目前已成为波音和空中客车新出厂飞机的标准配备。
EGPWS使用扼要介绍：
为了显示地形和提供地形告警，EGPWS的计算机与飞机的其他系统链接。
飞机的导航系统提供飞机目前的位置，这可告诉计算机应参照地形数据库中的哪一部分，飞机的高度表可告诉计算机目前的飞行高度以便其确定何处的地形高度会引发危险。
如何发出警告：
EGPWS可以向机组提供警戒等级或警告等级信息。
当前飞行状况导致EGPWS警戒或警告启动时，无论机组是否选择，地形图将强制性的自动显示在飞行仪表上。
由于使用了地形数据库，所以EGPWS可比GPWS更早地发出预警信号。
在EGPWS中，计算机沿着飞机的预约航迹持续搜索数据库，这样可使系统具有虚构的前视能力。
飞机直飞、平飞或灵活飞行时均可采用预警的工作方法。
若飞机正在降落，盘算机遇沿下滑航迹进行搜索；若飞机正在转弯，则沿转弯航迹搜寻。
如果EGPWS认为飞机的航迹在某处与地形太近，它会提前一分钟以上发出音频和视频告警信号，要是计算机认为时间还需提前的话，则会更早发出告警的时间。
我国民航飞机安装EGPWS的情况
按中国民航总局要求，从2005年1月1日起，我国所有最大鉴定起飞重量超过15000公斤或客座数超过30的涡轮发动机飞机，都要安装EGPWS系统，目前，进展顺利。
早在1997年，咱们就开始关注和跟踪国际上对于近地警告系统的要求并始终关注TAWS系统安装政策的进展。
同时，本来制约海内利用这一系统的主要问题在管理和技术上已有冲破，比方数据库的有效性、地球坐标系差别的误差打消、地面无线电导航笼罩不足的弥补等等。
这些都使在我国机队安装这一系统成为可能。
1998年－1999年，美国FAA开始就TAWS系统的安装政策和适航要求征求看法，并于1999正式公布了这一系统的安装政策。
当时我们已经开始斟酌我国的相关要求，对我国现有机队600多架飞机的安装情况进行了普查和具体的安装可行性调查研讨，同时候析了FAA、JAA和ICAO的政策要求，认为我国有安装这一系统的可行性和必要性。
2002年6月，民航总局适航司在制订了政策草案后，召开了研究会，向航空公司进一步懂得情况，求得反馈信息。
2002年9月，民航总局正式颁发了TAWS安装政策。
根据民航总局2002年9月颁发的文件，国内航空公司将于2004年底前在30座以上的客机上全部安装增强型近地警告系统。
（三）机载防撞系统
飞机上的防撞系统，美国航空系统称为空中交通预警和防撞系统（TCAS:
TrafficAlertandCollisionAvoidanceSystem）欧洲航空体制称为机载防撞系统（ACAS：
AirborneCollisionAvoidanceSystem）），两者实际上的含意、功能是一致的。
防撞系统可显示飞机周围的情况，并在需要时提供语音告警，同时赞助驾驶员以恰当机动方式躲避危险，这些都有助于避免灾害性事故的发生
TCAS的历史可追溯到1955年，当时本迪克斯航空电子公司（目前并入霍尼韦尔公司）的J．S．Morrell博士发表了“碰撞物理”一文。
其中包括确定进近飞机间亲近速率的计算机算法，这也是研究所有防撞系统的基本。
在20世纪60年代和七十年代，该公司为美国陆军和美国联邦航空管理局（FAA）研制了数架原理样机，并在80年代后期取得了FAA对TCAS的首次鉴定。
原理：
在二次雷达用应答机断定飞机的编号、航向和高度的原理上，把询问装置装在飞机
上，使飞机之间可以显示互相之间的距离距离，从而使驾驶员晓得在一定范围内飞行的航空器之间的彼此距离及时采取措施，避免碰撞。
和二次雷达一样，TCAS系统需要飞机上都装有应答机才有作用。
组成和功能：
TCAS主要由询问器、应答机、收发机和计算机组成。
监视范围一般为前方30海里，上、下方为3000米，在侧面和后方的监视距离较小。
（为了减少无线电干扰，管理条例对TCAS的功率有所限制。
它把TCAS的前向作用距离限定在45英里左右，侧向和后向作用距离则更小。
）
TCAS的询问器发出脉冲信号，这种无线电信号称为询问信号，与地面发射的空中雷达交通管制信号类似。
当其他飞机的应答器吸收到询问信号时，会发射应答信号。
TCAS的计算机根据发射信号和应答信号间的时间间隔来计算距离。
同时根据方向天线确定方位，为驾驶员提供信息和警告，这些信息显示在驾驶员的导航信息显示器上。
TCAS可以提供语言建议警告，计算机可以计算出监督区内30架以内飞机的动向和可能的危险濒临，使驾驶员有25－40秒的时间采用办法。
（TCAS可跟踪45架飞机，根据选定目的的优先级，最多显示30架飞机。
）
TCAS的采用提高了飞行的安全性，目前新生产的大、中型客机上TCAS都已成为标准装备。
TCAS的分类与区别：
TCAS分为两类：
TCASI和TCASII。
两类系统都可显示与舆图类似的空中交通情况。
当其他飞机接近时，两类系统都可提供“空中交通呈文（或咨询、建议）”（TA）。
采用TA方式时，预先录制的声音会播报“Traffic,是个外柔内刚，Traffic”,电脑硬件，而表现其他飞机的符号则可改变外形和色彩。
TCASII是更先进的TCAS，具备被称作“处理建议”（RA）的附加功能。
当采用RA方式时，TCAS可发出相似“Climb，Climb”或“Descend，Descent”之类的机动指令，或者会告知驾驶员无需采取机动动作，详细为：
当其他飞机进近的最近点小于48秒时，则会宣布空中交通咨询TA（TrafficAdvisory）。
进近的最近点是指两架飞机相距最近的空间点，是根据飞机目前的航迹和速度预测出来的。
空中交通征询（建议）后，如果两架飞机持续沿着可能有危险的航迹飞行，则在离最近点大概35秒处，系统会提供处理建议RA（ResolutionAdvisory）。
代表其他飞机的符号会变为固定的红色方块，同时伴有诸如“Climb，Climb”之类的躲避机动语音提示。
系统还会在垂直速度唆使器上用一绿条显示所需的机动速度。
这些机动动作幅度不大，正常不会引起乘客的留神。
这两架飞机上的TCASII也会进行和谐以避免像两架飞机同时爬升之类的机动。
当然只有TCASII和ACASII系统存在这种功效。
在TCASI系统中不RA方式。
民航飞机防撞系统现状：
美国在1993年12月31日开始规定，30座以上的客机必须配备TCASII。
负责向欧洲各国推举航空治理条例的欧洲空中导航保险机构（也叫欧洲空管）已经提议采用与最新的TCASII雷同的系统。
在欧洲，该系统称为机载防撞系统（ACASII）。
ACASII是采取7．0版软件的TCASII。
这是FAA同意的最新的软件版本。
欧洲空管倡议，2000年1月1日后在30座以上的客机或最大起飞分量超过15000千克的飞机上装备ACASII。
我公民航使用的客机比拟进步，绝大局部已预先安装了最新版本的防撞系统。
从2002年中为进一步增强平安，也开端对其余未安装防撞系统的客机进行强迫装置，这一工作预计于2002年底实现，2003年起，未安装防撞系统的民航客机将不得飞行，其他小型飞机因为飞机构造、技巧起因等无奈安装的将被严厉限度飞行时段、飞行高度和范围，并逐渐退出贸易经营。
值得一提的是：
TCAS并不是雷达，若没有与之兼容的应答器，则无法探测到飞机。
在美国，10000英尺以上高度飞行的飞机或在大型机场30英里范围内飞行的飞机必须配备应答器，有些应答器，例如老式的苏制系统，因为与TCAS不兼容，所以无法探测。
TCAS的管理条例只容许发生垂直机动指令，不许可产生转弯指令。
霍尼韦尔公司是惟逐一家出产所有类型TCAS的制作商，目前使用的TCAS系统，半数以上出自该公司。
二次雷达、应答机：
是机载设备与地面航空管制雷达配合使用的设备。
地面的管制雷达要求有才能分辨飞机的辨认代码和睦压高度，这种管制雷达称为二次雷达。
二次雷达向飞机发出询问信号，机上的应答机就被触发，应答机依据地面讯问的模式主动产生应答脉冲信号，向地面雷达讲演飞机的编码或飞行高度，这样在雷达屏幕上的飞机光点就会显示出飞机的编码和高度，这使航行管制工作的正确性大为进步，管制方式也由程序管制转变为雷达管制。
成答抓了作频率为1090MHz。
（四）民航飞机的辅助动力系统--APU（AuxiliaryPowerUnit）
在大、中型飞机上和大型直升机上，为了减少对地面（机场）供电装备的依附，都装有独破的小型能源安装，称为帮助动力装置或APU。
APU的作用是向飞机独立地提供电力和压缩空气，也有少量的APU可以向飞机提供附加推力。
飞机在地面上起飞前，由APU供电来启动主发动机，从而不需依*地面电、气源车来发动飞机。
在地面时APU提供电力和压缩空气,》9月起改为一月两刊，保证客舱和驾驶舱内的照明和空调，在飞机起飞时使发动机功率全部用于地面加速和爬升，改良了起飞性能。
降落后，仍由APU供应电力照明和空调，使主发动机提前关闭，从而节省了燃油，下降机场噪声。
通常在飞机爬升到一定高度（5000米以下）辅助动力装置封闭．但在飞行中当主动员机空中泊车时，APU可在一定高度（一般为10000米）以下的高空中及时启动，为发念头从新启动提供动力。
辅助动力装置的核心部分是一个小型的涡轮发动机，大部分是专门设计的，也有一部分由涡桨发动机改装而成，一般装在机身最后段的尾锥之内，在机身上方垂尾四周开有进气口，排气直接由尾锥后真个排气口排出。
发动机前端除正常压气级外装有一个工作压气级，它向机身前部的空调组件输送高温的压缩空气，以保证机舱的空调系统工根同时还带动一个发电机，可以向飞机电网送出115V的三相电流。
APU有本人单独启动电动机，由独自的电池供电，有独立的附加齿轮箱、光滑系统、冷却系统和防火装置。
它的燃油来自飞机上总的燃油系统。
APU是动力装置中一个完全的独立系统，但是在控制上它和整架飞机是一体的。
它的控制板装在驾驶员上方仪表板上，它的启动程序、操纵、监控及空气输出都由电子控制组件调和，并显示到驾驶舱相关位置，如EICAS的屏幕上。
现代化的大、中型客机上，APU是保证发动机空中停车后再启动的主要装备，它直接影响飞行安全。
APU又是保证飞机停在地面时，客舱舒服的必要条件，这会影响旅客对伺机机型的选择。
因此APU成为飞机上一个主要的不可或缺的系统。
（五）黑匣子--飞行信息记录系统
空难事故发生后，飞机往往崩溃，甚至被烈火销毁。
人们到现场救济的时候，老是会寻找一个东西，它的名字大家已经耳熟能详了，对了，这就是被誉为空难“见证人”的黑匣子。
它可以给调查人员提供证据，帮助他们了解事故的本相。
实际上，黑匣子是飞机上的飞行信息记录系统。
飞行信息记录系统的用处包括：
事故分析――记录的数据在飞机失事后再现，用模拟器模仿，是分析事故原因最直接可*的方式，国际民航组织规定民航机必须安装飞行记录器；用于维修――从这些记录上可以发明涌现的故障，从而适时进行维修；用于飞行实验。
飞行信息记录系统包括两部门；
一个是数字飞行数据记录器。
它能将飞机系统工作状况和发动机工作参数等飞行参数都记录下来。
记录器是由步进马达带动的8条磁道的记录器，磁带全长约140米，可记录25个小时的60多种数据，其中有16种是必录数据（主要是加速度、姿势、空速、时间、推力及各操纵面的位置）。
另一种是驾驶舱话音记录器。
它实际上就是一个无线电通话记录器，可以记录飞机上的各种通话。
这一仪器上的4条音轨分辨记录飞行员与地面指挥机构的通话，正、副驾驶员之间的对话，机长、空中小姐对乘客的讲话．以及驾驶舱内各种声音。
记录器记录飞行的最后30分钟内的信号，同时把以前的信号抹掉。
黑匣子可能向考察者提供飞机失事故前各系统的运行情况。
因为空难发生在短暂的霎时，有时飞行员和全体乘务员同时遇难，调查事故的原因会有很大艰苦，而数字飞行数据记载器能够向人们提供飞机出事瞬间和失事先一段时间里，飞机的飞行状态、机上设备的工作情形等。
而驾驶舱话音记载器能辅助人们根据机上人员的各种对话剖析事故原因，以便对事故作出准确的论断。
为了承受飞机坠毁时的激烈撞击和高温炎火，黑匣子的外壳拥有很厚的钢板和很多层绝热防冲击掩护资料。
而且为了尽可能的安全，黑匣子通常安装在飞机尾部最安全的部位，也就是失事时最不易破坏的部位，在飞机坠毁时，黑匣子在1100摄氏度的火焰中能禁受30分钟的烧烤，能承受2吨重的物体挤压5分钟，可以在汽油、机油、油精、电池、酸液、海水中浸泡几个月，而不进液体，并带有自动信号发生器和水下超大型定位标，在失落伍30天内发射信号，以便搜索人员寻找，它能在许多恶劣的前提平安无事。
就算这样的维护，仍旧在有些空难中黑匣子受到了损坏，所以国际航空机构又划定了更加严格的标准，而且记录介质也从磁带式改进成为能蒙受更大冲击的静态存储记录仪，类似于计算机里的存储芯片。
最后要说的是，黑匣子并不是玄色的，为了便于人们搜查，它被涂上了国际通用的忠告色--娇艳的桔黄色，兴许是人们感到它里面存储了货色对飞机事故的鉴定意思重大吧，切实是太神秘了，所以使用了这样一个同样神秘的名字?
?
“黑匣子”。
（六）盲降--仪表着陆系统
盲降是仪表着陆系统ILS（InstrumentLandingSystem）的俗称。
因为仪表着陆系统能在低天气标准或飞行员看不到任何目视参考的天气下，引导飞机进近着陆，所以人们就把仪表着陆系统称为盲降。
仪表着陆系统是飞机进近和着陆领导的国际尺度系统，它是二战后于1947年由国际民航组织ICAO确认的国际标准着陆设备。
全世界的仪表着陆系统都采用ICAO的技术机能请求，因此任何配备盲降的飞机在全世界任何装有盲降设备的机场都能得到同一的技术服务。
仪表着陆系统通常由一个甚高频（VHF）航向信标台、一个特高频（UHF）下滑信标台和多少个甚高频（VHF）指导标组成。
航向信标台给出与跑道核心线对准的航向面，下滑信标给出仰角2．5°―3．5°的下滑面，这两个面的交线等于仪表着陆系统给出
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