如何讓飛機(jī)不“失聯(lián)”？

瑞語

馬來西亞航空公司MH370航班“失聯(lián)”事件以及由此引發(fā)的全球大搜索行動舉世矚目，牽動人心。在現(xiàn)代科技條件下，一架先進(jìn)的客機(jī)為什么會發(fā)生突然失去聯(lián)系的情況。要了解個(gè)中緣由，那就先要從飛機(jī)是如何與地面保持聯(lián)系的說起。

飛機(jī)如何與地面保持聯(lián)系

正常情況下，飛機(jī)會通過多個(gè)系統(tǒng)與地面保持聯(lián)系，地面也會通過多種方法追蹤到飛機(jī)。以波音777為例，這種先進(jìn)的客機(jī)上有3種獨(dú)立運(yùn)作的通信系統(tǒng)，即高頻和甚高頻無線電系統(tǒng)、應(yīng)答機(jī)系統(tǒng)以及飛機(jī)通信尋址與報(bào)告系統(tǒng)。

飛行員與地面管制人員之間的雙向語音通話是通過高頻和甚高頻無線電通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。其中高頻通信系統(tǒng)是遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)，它利用電離層的反射，因而通信距離可達(dá)數(shù)千千米。但高頻通信系統(tǒng)目前很少使用，更多的是借助于衛(wèi)星通信，反而是近距離的甚高頻通信系統(tǒng)最為常用，其作用距離隨高度變化，在高度為300米時(shí)作用距離為74千米。因?yàn)槠痫w和降落期間是飛機(jī)和地面聯(lián)系最頻繁的時(shí)間，也是飛行中最容易發(fā)生事故的時(shí)間，因此必須保證甚高頻通信系統(tǒng)的高度可靠，民航飛機(jī)上一般都裝有一套以上的備用系統(tǒng)。

除了無線電通信系統(tǒng)之外，地面管制雷達(dá)也是管制人員獲取飛機(jī)位置信息的重要手段。管制雷達(dá)分為一次監(jiān)視雷達(dá)與二次監(jiān)視雷達(dá)。一次監(jiān)視雷達(dá)的原理很簡單，通過掃描獲得回波，屏幕上顯示的一個(gè)個(gè)小光點(diǎn)就是空中的飛機(jī)。但是，僅憑這些小光點(diǎn)無法分清到底是哪架飛機(jī)，這時(shí)就需要二次監(jiān)視雷達(dá)來提供幫助。二次監(jiān)視雷達(dá)將向空中的飛機(jī)發(fā)射詢問脈沖，機(jī)載應(yīng)答機(jī)接收到詢問脈沖后，將應(yīng)答機(jī)代碼及高度、速度等信息編成應(yīng)答脈沖，發(fā)回地面。二次雷達(dá)所獲取的信息與一次雷達(dá)獲得的飛機(jī)位置信息結(jié)合在一起，組成了最終在地面管制人員終端上所顯示的綜合信息。若飛機(jī)上的應(yīng)答機(jī)失效或關(guān)閉，地面管制人員將無法從二次雷達(dá)上看到飛機(jī)的航向、高度、速度、航班號等數(shù)據(jù)信息。

除了通過無線電通信和應(yīng)答機(jī)系統(tǒng)保持空地聯(lián)系外，飛機(jī)還會通過無線電或衛(wèi)星信號實(shí)時(shí)上傳飛行數(shù)據(jù)包，這就是飛機(jī)通信尋址與報(bào)告系統(tǒng)（簡稱ACARS系統(tǒng)）。ACARS系統(tǒng)是地面監(jiān)控飛機(jī)飛行狀態(tài)最重要的手段，地面控制中心可以隨時(shí)了解飛機(jī)的引擎和其他設(shè)備的狀態(tài)，以及高度、速度、油量、航向等數(shù)據(jù)。

如果一架飛機(jī)甚高頻無線電呼叫不到，一次雷達(dá)掃描不到，二次雷達(dá)問詢不回答，甚至自動傳輸數(shù)據(jù)的ACARS系統(tǒng)也被關(guān)閉，那么這架飛機(jī)便與地面管制徹底“失聯(lián)”了。幾種獨(dú)立運(yùn)作的通信系統(tǒng)都出了問題，便可以肯定飛機(jī)上發(fā)生了不同尋常的事情，尤其是ACARS系統(tǒng)，飛行員很少會有關(guān)閉這套系統(tǒng)的理由。

最后的線索：

“黑匣子”與失事信標(biāo)

如果飛機(jī)與地面間的一切聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)全部被切斷，那么外界能夠知道最后的一段時(shí)間內(nèi)飛機(jī)上發(fā)生了什么嗎？如果飛機(jī)不幸墜落，那么人們能夠發(fā)現(xiàn)它的蹤跡嗎？最后的線索便隱藏于失事信標(biāo)與“黑匣子”中了。

“黑匣子”是判斷飛行故障原因的重要及直接證據(jù)，它正式的名稱叫飛行記錄器，用來記錄飛機(jī)上的所有相關(guān)信息。每架飛機(jī)都有兩臺黑匣子，一臺是飛機(jī)數(shù)據(jù)記錄器，負(fù)責(zé)記錄飛行中各種參數(shù)，如飛機(jī)的高度、速度、航向、過載、姿態(tài)、推力、油量、操縱面位置等，記錄的時(shí)間范圍是航程最后的25小時(shí)左右；另一臺是座艙話音記錄器，負(fù)責(zé)記錄機(jī)上空勤人員的對話、機(jī)上與地面的通話，以及機(jī)艙里的各種聲音，時(shí)間至少是航程的最后30分鐘。黑匣子上是沒有無線電發(fā)送裝置的，墜落在陸地上的話，人們憑借其橘紅色的鮮艷外殼和外殼上的發(fā)光帶來發(fā)現(xiàn)它；墜落在水里的話，則水下信標(biāo)啟動，發(fā)出聲波信號，可持續(xù)工作30天。由于“黑匣子”的功率有限，不可能發(fā)出太強(qiáng)的信號，所以必須在搜救目標(biāo)附近才能收到信號。

與“黑匣子”這個(gè)人們常能聽到的儀器名稱相比，ELT這個(gè)名字就很陌生了。ELT是應(yīng)急定位信號發(fā)射機(jī)的簡稱，也被稱為應(yīng)急電臺或失事信標(biāo)，它分為便攜式和機(jī)載固定式兩種類型。也就是說，在飛機(jī)出事后，幸存的機(jī)上人員可以通過ELT與救援力量聯(lián)系。救援力量也可以通過失事飛機(jī)的ELT信號來定位其所在位置。全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)在接收到事故信號后，會判別出飛機(jī)屬于哪個(gè)國家，以及飛機(jī)墜落于哪個(gè)地區(qū)，以便相關(guān)國家組織救援。

下一代空管技術(shù)

從技術(shù)角度來看，馬航客機(jī)失聯(lián)事件與現(xiàn)有主要依靠地面雷達(dá)的空管技術(shù)難以掌握飛機(jī)實(shí)際位置有很大關(guān)系。而被譽(yù)為下一代空管技術(shù)的ADS-B系統(tǒng)則將當(dāng)今空中管制中的通信、導(dǎo)航、監(jiān)控三大要素重新定義，其核心內(nèi)容是改變目前空管系統(tǒng)依賴陸基雷達(dá)的現(xiàn)狀，建立一套基于衛(wèi)星和GPS的新空管系統(tǒng)。

ADS-B是“自動相關(guān)監(jiān)視廣播系統(tǒng)”的英文縮寫，具體說來，自動意味著可以無需職守的全天候運(yùn)行；相關(guān)意味著它只需要全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)即可；監(jiān)視是指實(shí)時(shí)獲得飛機(jī)位置、高度、速度、航向、識別號等一系列信息；廣播是指飛機(jī)之間或飛機(jī)與地面站互相廣播各自的數(shù)據(jù)信息，無需應(yīng)答。

下一代航空管制技術(shù)其實(shí)早在10多年前便已研發(fā)出來，遲遲未能推廣開來并不是因?yàn)榧夹g(shù)原因，而是由于需要對目前所有航空管制系統(tǒng)的地面和空中設(shè)備進(jìn)行更新，所有航空管制員和飛行員都需要重新培訓(xùn)，難度可想而知。不知此次馬航失聯(lián)事件，可否成為新一代空管技術(shù)走上前臺的助推劑。

【責(zé)任編輯】龐 云

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什么是應(yīng)答機(jī)

應(yīng)答機(jī)是一部能在收到無線電詢問信號時(shí)，自動對信號做出回應(yīng)的電子設(shè)備。它是從第二次世界大戰(zhàn)中開發(fā)的雷達(dá)敵我識別系統(tǒng)中演化而來的，20世紀(jì)50年代航空界開始使用二次雷達(dá)配合應(yīng)答機(jī)進(jìn)行航空管制。通過分配應(yīng)答機(jī)代碼，地面管制人員可以對不同飛機(jī)加以區(qū)分。應(yīng)答機(jī)代碼為0000到7777之間的4位數(shù)字，其中一些代碼帶有特定的意思，如7500代表發(fā)生劫機(jī)等非法行為，7600代表通信故障，7700代表飛機(jī)處于緊急狀態(tài)。

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全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)

全球衛(wèi)星搜救系統(tǒng)是由美國、蘇聯(lián)、法國、加拿大于1979年共同組建的衛(wèi)星使用協(xié)議。該系統(tǒng)分為太空部分和地面部分。太空部分由近地軌道衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星組成。5顆近地軌道衛(wèi)星在距地面850千米的高度沿經(jīng)線飛越兩級，運(yùn)行周期100分鐘。4顆地球同步衛(wèi)星在赤道上方36000千米處與地球自轉(zhuǎn)相同的方向和角速度飛行，相對于地面靜止，其監(jiān)控范圍覆蓋除南北極地外的所有地區(qū)。得益于這兩種衛(wèi)星協(xié)同合作，ELT發(fā)射的無線電信號能被準(zhǔn)確截獲并推算出信號發(fā)生源位置。endprint