飛機(jī)應(yīng)答機(jī)的奧秘

文/李會超

如果大家關(guān)注最近的民航新聞,一定經(jīng)常聽到有關(guān)“應(yīng)答機(jī)”的消息。例如,在四川航空3U8633航班脫險的過程中,航空愛好者就是通過相關(guān)軟件上顯示的這個航班的應(yīng)答機(jī)編號,發(fā)現(xiàn)了這架航班出現(xiàn)了險情。其實(shí),除了能夠給出編號外,應(yīng)答機(jī)還有很多功能,今天,我們就來認(rèn)識一下它吧!

應(yīng)答機(jī),顧名思義就是回答問題的機(jī)器。而提出問題的,就是空中管制的二次雷達(dá)系統(tǒng)。一般的雷達(dá)都是先發(fā)射電磁波,然后再接收飛機(jī)反射回來的電磁波,利用反射信號的方向和時間延遲對目標(biāo)進(jìn)行定位,這種雷達(dá)被稱為“一次雷達(dá)”。一次雷達(dá)功能有限,難以區(qū)分空域內(nèi)的不同飛機(jī)。而二次雷達(dá)則與飛機(jī)上的應(yīng)答機(jī)一起工作,當(dāng)?shù)孛嫔系亩卫走_(dá)發(fā)出詢問信號后,應(yīng)答機(jī)接收詢問信號并主動發(fā)射一個不同頻率的應(yīng)答信號。這樣不但降低了雷達(dá)的發(fā)射功率,還能在應(yīng)答信號中承載飛機(jī)的身份信息,方便管制員的工作。

◎ 應(yīng)答

為了對飛機(jī)進(jìn)行區(qū)分,應(yīng)答機(jī)在空域中要由管制員指定一個四位數(shù)的編號,編號從0000到7777。具體可以使用的應(yīng)答機(jī)編號,由國際民航組織分配給各個國家,再由各國的民航管制局再行分配。我國共從國際民航組織分得1 633個可用的應(yīng)答機(jī)編號,中國民用航空局將這些編號分配給負(fù)責(zé)不同空域管制的飛行情報區(qū),并將這些編號再細(xì)化為區(qū)域內(nèi)飛行的應(yīng)答機(jī)編號和跨區(qū)域飛行的應(yīng)答機(jī)編號。一般來說,飛機(jī)起飛后就會被分配一個應(yīng)答機(jī)編號,且這個編號會在飛行中盡量保持不變。在分配過程中,在同一管制區(qū)域內(nèi)的飛機(jī)應(yīng)答機(jī)編號是不能重復(fù)的。在管制員分配編號后,應(yīng)答機(jī)編號需要由飛行員手動輸入飛機(jī)中。

有一些應(yīng)答機(jī)編號具有特殊意義。例如,按照通行的國際標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)答機(jī)設(shè)為7500時,意味著航空器遭受劫持或其他非法活動的干擾;7600表示航空器出現(xiàn)無線電故障,無法與管制員聯(lián)系;而7700則代表飛機(jī)上出現(xiàn)了緊急故障。這些特殊的應(yīng)答機(jī)編號為飛機(jī)傳遞信息提供了另一條通道。在飛機(jī)遭遇這些情況時,飛行員有時很難與地面保持通信暢通。所以,通過調(diào)整應(yīng)答機(jī)編號,飛行員就能馬上將自己的情況信息傳遞給地面的管制員和其他飛機(jī),從而能使緊急情況得到更妥善的處理。在川航3U8633航班遇險時,設(shè)備的損壞和劇烈的氣流使飛行員無法向管制員報告情況。而管制員正是看到了飛機(jī)的應(yīng)答機(jī)編號變成7700后,確認(rèn)了飛機(jī)遭遇險情、飛行員正在處理等情況。此外,我國還規(guī)定應(yīng)答機(jī)編號1255、1277用于尚未收到應(yīng)答機(jī)分配指令的搶險救災(zāi)航空器;2000用于尚未收到應(yīng)答機(jī)編號分配指令的一般航空器。

◎圖中為一臺Cessna ARC RT-359A型應(yīng)答機(jī)(米色設(shè)備),上方為KY197甚高頻航空電臺。圖中應(yīng)答機(jī)編號為1200,即飛行器正在按目視飛行規(guī)則飛行。

應(yīng)答機(jī)的工作模式有A/C模式和S模式兩種。A/C模式是早期應(yīng)答機(jī)工作的基本模式,能夠發(fā)送的除了編號信息外只有高度信息。而在S模式下工作的應(yīng)答機(jī)則能把更加豐富的信息發(fā)送出去,這些信息包括航班的航班號、地速、空速航向等。

為了防止飛機(jī)相撞事故的發(fā)生,飛機(jī)上普遍裝備了空中防撞系統(tǒng)(TCAS)。這個系統(tǒng)也是通過S模式的應(yīng)答機(jī)來完成工作的。裝備了這種系統(tǒng)的飛機(jī),其應(yīng)答機(jī)會不斷向周圍飛機(jī)發(fā)出詢問信號,周圍飛機(jī)的應(yīng)答機(jī)收到后會答復(fù)自身信息。之后,TCAS系統(tǒng)會對周圍其他飛機(jī)對本機(jī)的威脅程度做出判斷。如果威脅還不是很大,TCAS系統(tǒng)會提示飛行員附近可能存在沖突,由飛行員自行決定避讓動作。如果威脅迫在眉睫,兩架可能相撞的飛機(jī)的TCAS系統(tǒng)間會進(jìn)行相互協(xié)調(diào),向各自的飛行員發(fā)出不同的改變飛行方向的指令,從而避免飛機(jī)相撞事故的發(fā)生。在這種情況下,飛行員會在駕駛艙中聽到像“爬升!爬升!”這樣響亮的語音提示,他們只需根據(jù)語音的提示進(jìn)行操作即可。

目前,民航愛好者們使用Flightradar24等軟件,就能輕松獲取到當(dāng)前天空中的飛機(jī)飛行狀態(tài),掌握世界上各個地方的民航飛機(jī)航班號、注冊號、位置、高度、速度等信息,就像擁有了一個遍布全世界的巨大雷達(dá)網(wǎng)。這些軟件的流行,得益于民航飛行ADS-B技術(shù)的實(shí)施。在這種技術(shù)出現(xiàn)之前,應(yīng)答機(jī)只有被二次雷達(dá)詢問時才發(fā)送應(yīng)答信號。而當(dāng)這項技術(shù)被應(yīng)用后,應(yīng)答機(jī)會主動向周邊廣播自己的信息,且信息量比S模式應(yīng)答機(jī)信號所提供的還要豐富很多。在地面上,接收ADS-B信號的地面站不需要像二次雷達(dá)一樣具備信號發(fā)射的功能,因此建設(shè)成本大大降低。據(jù)估計,建設(shè)一個ADS-B地面站的成本僅為建設(shè)一個二次雷達(dá)的九分之一,且精度更高、數(shù)據(jù)更新速度更快。

對于Flightradar24這類軟件來說,由于它們只是供業(yè)余愛好者使用,不用于與飛行安全有關(guān)的專業(yè)用途,因此接收ADS-B信號的天線可以設(shè)計得相當(dāng)簡單。目前,這些軟件都是靠世界各地的民航愛好者們義務(wù)上傳數(shù)據(jù)的。這些愛好者們將布置好的天線與計算機(jī)連接,安裝相關(guān)軟件后就可以將自己接收到的信息上傳到Flightradar24的數(shù)據(jù)庫中了。如果某一地區(qū)剛好沒有志愿者,那么這一地區(qū)就成了軟件的盲區(qū)。對于飛經(jīng)這些區(qū)域的航班,Flightradar24會根據(jù)最后一次接收到的航班狀態(tài)推斷該航班的情況。不過,千萬不要以為一架飛機(jī)在Flightradar24的視野里消失,就相當(dāng)于和管制員失聯(lián)了,管制員使用的可是專業(yè)的民航空管雷達(dá)網(wǎng),還有衛(wèi)星通信等其他手段輔助,其功能和覆蓋范圍都要強(qiáng)大得多。

◎二次雷達(dá)工作原理示意

對于飛機(jī),我們平時了解更多的可能是它身上的一些“大物件”,比如發(fā)動機(jī)、起落架等。其實(shí)藏在駕駛室中的一些“小寶貝”,用處也是很大的!了解了應(yīng)答機(jī),相信以后大家再接觸各種編號時,就能夠很快說出飛機(jī)的狀態(tài)了。