冲上云霄

自动地面碰撞避免系统

美国空军F-16汽车GCAS拯救了住宿和空机构。类似的系统可以在商用飞机上工作。


洛克希德马丁F-35战斗机自动地面碰撞避免系统。
唐威特
ATP。 Learjet系列,空中客车A320,
波音737,波音757/767

T他的航空社区仍然搜索一个解决方案丧失控制失控的致命问题(LOC-I)。在民用航空中,LOC-I继续导致比任何其他意外类别更具死亡。许多因素打开了loc-i的门。

它可能是眩晕或丧失方向,如空中客车A320在2006年潜入海外索契;它也可能是飞行控制出故障,如在COS(Colorado Springs Co)和Pit(匹兹堡PA)的波音737s中的过去的舵手切换,或者最近的波音737 Max事故。

民事基因师致命事故有很多原因,但在几乎所有情况下,飞机互联议员都会有意识地争取控制,或抓住生存所需的情境意识。另一方面,由于在飞行员经历G-LOC - 由于持续非常高的G部队而导致意识丧失时,近年来的军事战斗机飞行员最常死亡。

这些飞行员​​在他们的睡眠中死亡。幸运的是,G-LOC永远不会成为航空公司或Bizjet事故的原因,因为这种飞机不能产生或维持足够的G,让他们的飞行员睡觉。然而,现代喷气式战斗机能够维持在人体物质限制的G部队,并且在训练中进行许多小时,更不用说实际的战斗,在此政权中花费。

平民和军事战斗机的常见是有效地防止进入地面的飞机。好消息是,军事,特别是洛克希德马丁,美国宇航局和空军研究实验室(AFRL)已经找到了街道的一个解决方案,只许有一天它也会在平民上工作,提供在地面接触前安全地恢复防止损失。

g-loc - 一个沉默的杀手

即使在第二次世界大战中,活塞发动机战士也可以维持足够的g,让飞行员“灰色出来”或“黑色出局”。有些烟火在舵踏板上方有一个酒吧,所以飞行员可以向上移动他的脚,抬起他的腿,帮助他保持足够的血液垂直于大脑和眼睛垂直流动到艰苦的战斗中。

出于同样的原因,现代F-16S具有斜填座位。在越南时代,前线战斗机可能以更高的速度向上产生9 GS,但它们无法维持它。然而,F-4可以维持稳定的6 GS,但通常处于下降状态。

6个GS的飞行员的主要问题是,如果他转过身来看看对手背后和跟踪他,他的头会倒在树冠上,他只能以很多困难来返回它。使用F-16来转动能够维持超过9克。

遗憾的是,在这种持续的G力量,意识丧失可以突然和没有警告。在F-4,6 GS的隧道视觉和愿景丧失是明确的警告,丧失意识的损失是下一步,但有时这些警告没有被察觉,甚至是在F-16中的9 GS中被察觉。 。

突然,飞行员刚刚走了。更糟糕的是,他可能会得到相当长的时间。这可能是10甚至20秒,这可能听起来不太可能,但是在600 kts到达地面有足够的时间。事实上,75%的F-16崩溃是由于G-LOC。

该怎么办?洛克希德,美国宇航局和AFRL的长期发展导致了一个非常成功的技术解决问题 - 自动地面碰撞避免系统(自动GCAS),计算机程序在飞行期间不断运行。

它将飞机的当前轨迹和“看起来”以精确的地形详细地图(数字地形高程数据[DTED])计算,以计算潜在的崩溃。显然,自动GCA不知道试点是否有意识,但如果飞行路径在冷酷的地面上,它将等到最后一刻(以便不打断飞行员实际上试图做的事情)然后滚动飞机右侧滚动并努力拉动,直到飞行路径再次安全。

F-16航空军卫队162ndWing,图森AZ。这些飞机可以在战斗中维持大于9克的力量。

把它带到极限

也许在开发汽车GCA时最困难的方面炼制了该程序,因此不会因过于“谨慎”而不必要地中断像低空挖出通行证的东西。事实上,当飞行员显然是目标固定时,战斗中实现的储蓄自动GCA是在相对较低而陡峭的流动过程中。

我可以与这样的事件有关,因为我突然被猛击,而不是由计算机猛拉出来,而是由我的背座。此刻,我与现实失去了所有接触。幸运的是,我的“背上的家伙”在他的上拉上放了9.5克,我们非常狭隘地错过了目标卡车和地面。

虽然大多数F-16飞行员没有奢侈的座位,但现在他们有汽车GCA。基于Tucson AZ的Morris Angb的空域卫队162次翼做了很多F-16培训。事实上,在YouTube上发现的F-16汽车GCAS保存视频,由USAF解密,在其培训计划中发生。

如果首先由飞行员抱有疑问,则自动GCAS持怀疑态度,在几次节省之后,它现在热情地接受大多数,到目前为止,7 F-16S和8个飞行员已被保存。当他/她失去空间方向时,飞行员可以启动自动GCAS称为导频激活恢复系统(PARS)的一个方面。

想想在一个陡峭的潜水中在一个黑夜潜水中提供军械,这是一个以倒车倒在一起的潜水,你可能会了解如何发生这种情况! PARS是F-16驾驶舱中的单独按钮,飞行员必须放置油门或侧脚杆以激活它。

pars启动自动GCAS恢复,快速滚动到级别,并为5G拉起。 A自动GCAS功能可以避免致命的2006年达到的空中客车A320的崩溃。由于几乎所有民事的LOC-I事故发生在控制中的完全有意识的飞行员,因此可以消除平民风险事故的主要原因,即LOC-I。

我们会在商业喷气机中看到一辆汽车GCAS系统吗?希望如此。 USAF技术人员正在考虑分支机构的大型飞机,油轮,运输和重型轰炸机。那么,为什么不使用飞行线(FBW)技术在客机和Bizjets中安装类似的系统?

在LOC-I事故的情况下,民用飞行员与地形碰撞,因为他们无法帮助它,并且CFIT事故发生,因为他们不知道就在那里。自动GCA可以防止任何一个事件,因为它不关心为什么飞机撞向地形 - 它只是行为。

可悲的是,目前的民用增强地面接近警告系统(EGPWS)不会自动从飞行中恢复飞机到地形。事实上,EGPWS手册中的指导甚至没有特别具体的飞行员如何影响这种恢复。

“几乎”还不够好

EGPWS Constement为一只喷气式飞机培训,培训的说明“所需的行动”响应“地形,地形,拉起”警告应该“立即涂上发动机电力,建立正面攀爬态度,并以最大的实用率爬上警告停止。”

什么是“应用发动机功率”和“以最大实际速度爬升”的意思?除非Bizjet飞行员在他的飞机上或在C或D模拟器中进行了实验,否则他可能不知道。

我知道从这样的实验中知道,飞行员可以在施加全节气门的速度45º鼻子的速度下从速度降低到200 kts的速度低至200 kts的方法,从而从丧失之前开始至少4000英尺速度和增加的攻角需要显着降低间距和爬升。但是你知道你的特定飞机可以做什么吗?

如果一个Bizjet飞行员在黑暗和暴风雨的夜晚收到EGPWS警告,那么他/她可以低于最佳或可用的攀登率,因为他/她不知道有什么可用的,更重要,不知道是什么是必需的,如何获得它。

商业喷气机随着陡峭的地形的能力而异。 1995年哥伦比亚的Cali中的美国航空公司在Cali发生事故是我们今天拥有EGPWS的倒数第二个原因。注意,一旦他们从旧的俯视GPWS设备接收警告,船员就会非常积极地投球。

他们几乎成了它!在调查期间,飞机的扰流板没有充分缩小的飞机的扰流板是争论的主要骨骼。空中航线飞行员协会表示这取得了差异,但调查事故的所有其他方都认为它没有并说它完全是船员的错。

惊讶吗? 757船员实际上艰难地拉到了振动器两次,但为时已晚。现代增强的GPW或TAWS系统通常会在潜在影响之前60秒通知“警告地形”。在许多情况下,这是一个舒适的时间逃脱。

但是,在转弯期间可以急剧缩短,因为EGPWS投射当前的飞行路径,并且无法预测转弯。换句话说,平行于高脊的飞行员飞行(不知不觉)可以突然转入脊并从EGPWS接收非常短的警告。

逃避这种情况很快就会变得非常困难 - 如果不是不可能的话。另一方面,一辆汽车GCA不会让这种情况发生,因为它会在系统看到逃脱即将变得不可能的情况下滚动翅膀水平并坚硬地拉起。

如果要为大型飞机开发汽车GCA,如同运输,重型轰炸机或平民均航空公司和Bizjets,因此由于可用卷率较低,G限制和攀登此类飞机的率。此外,没有必要在平民飞机中对最后秒的攻击压出。

汽车GCA已证明其具有美国军事活动的价值,挽救生命和战斗机。民用飞机运营商也可以从中受益。

爬上或转弯,或两者?

平民和重型军用飞机的汽车GCA最终可能不仅包括垂直拉起,而且横向或斜转向最大化的逃避性能,例如在美国海军的F-18地形意识和警告系统(TAWS)上提供。

美国海军F-18S配备了Taws,松散地类似于民用射流Taws。 Navy Taws确实计算了最佳滚动/转向(倾斜恢复[ORT]),以及拉出UPS(垂直恢复[VRT])。 Navy的Taws只是一个警告系统,没有自动控制输入,但它确实发出镜头命令,例如“右/左/左转!”和/或“拉起!”

同时,F-18 HUD表示方向箭头。海军和民用Taws之间的最大区别是,如USAF汽车GCA,它只在最后一刻发出警告,因为许多任务需要在地形上非常接近和/或直接航班。

另一方面,平民Taws的优先级是提供预警(60秒),其中有很多时间恢复。

平民世界的改善余地

请记住,Loc-i是民用飞行中致命事故的主要原因,其次是CFIT。

有人认为,FBW可以防止LOC-I的事故与飞机姿态,攻角(AOA)和负载因子具有硬限制。当然,这并没有将打击者纳入地形。空中客车,凭借其A320,A330,A340和A380 FBW飞机的家庭,是第一个制造商探索这种可能性,但它并没有完全挫败。

索契事故是一个例子,航空法国飞行447(A330)在大西洋中的崩溃是另一个。事实上,Sochi表明A320可以飞入海中而不超过任何控制法限制,没有任何系统故障。这也是空中客车飞行控制电脑,elacs和ecs,禁止极端飞行态度,而只是在正常法律中。

当各种仪器和FCC故障驱动系统进入备用法时,所有保护都丢失 - 除载因子外。这是法国航空公司447航班的情况,没有AOA保护,当船员失去控制时。如果进一步失败将空客当机驾驶到直接法,绝对损失所有保护。

有人可以问什么是在出现问题时消失的保护。在F-16自动GCAS的情况下,某些电子故障将导致自动GCA停止操作。也许某些级别在这种复杂的系统中失败是不可避免的。当然,自动GCAS不是由于高AOA而防止控制丢失。

这种保护已经是F-16原始飞行控制法的一部分。然而,汽车GCA现在是一个运营现实,通过拯救美国军方的生活和机身来证明自己,所以民用制造商和监管机构需要仰卧起见。


Don Witt是一个USAF F-4飞行员,并拥有DFC。他是一家退休的美国航班767和A320船长和前安全经理,为大型企业航班部门。他目前是一个Learjet教练,并且是一个长期的特技教练.

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