机载防撞系统(TCAS)分析及典型故障

  仪器信息网 ·  2009-08-02 21:40  ·  31285 次点击
“TCAS”是英文“TRAFFICALERTANDCOLLISIONAVOIDANCESYSTEM”的缩写。中文通常译为“交通警戒及防撞系统”,或简称为“防撞系统”。
随着现代飞机数量的日益增加,空域中飞机的密度增大,使飞机非安全接近的可能性大大增加。为了避免飞机之间危险接近或碰撞的情况发生,现在的各型民用客机都安装了TCAS系统。
TCAS系统的功用是,向邻近的飞机发出询问信号,通过入侵飞机的机载应答机系统(ATC)对询问信号的应答,获得入侵飞机的代码、高度、航向和其他数据。
TCAS计算机通过数据分析,判断出入侵飞机相对本机的威胁等级。如果存在潜在的威胁,TCAS系统将向驾驶员发出咨询提示,或发出垂直机动指示,指导驾驶员,避免与入侵飞机发生冲突。如果不存在威胁,TCAS系统将显示入侵飞机的相对位置和轨迹。
TCAS系统作为现代飞机的重要机载电子设备,具有探测范围大,探测精度高,反映速度快以及显示清晰易辩读等特点。它的突出表现和卓越性能,越来越受到广大飞行人员和地面交通管制人员的喜爱和依赖。是飞机安全飞行的重要帮手。但是与TCAS系统的卓越表现相对应的,是其复杂的系统交联和内部构造,对系统维护和故障排除提出的更高要求。
TCAS系统对信号的灵敏度和精度有很高的要求,大量的数据计算是其提供高精度电子识别的基础,再加上机上复杂恶劣的电磁环境,造成了各型飞机上TCAS系统故障率相对较高的情况。作为系统维护工程师,在对TCAS系统进行维护过程中,应该采取什么措施,避免这种高故障率的发生呢?在故障发生后,应如何采取排故方案,使故障在最短时间内得到处理呢?现在,让我们以737-300型飞机为例,对TCAS系统的概况进行阐述。
一、系统组成:
TCAS系统的主要由以下部件构成:
1、TCAS处理器(或计算机);是TCAS系统的核心部件,其主要功能是发出询问信号、接收入侵飞机的应答信号、接收本机其他系统的数字和离散信号、基于本机数据和接收的数据进行计算、产生交通咨询和决断咨询。
2、天线;装有上下两部天线,天线为四单元相控阵天线,使用四根同轴电缆与TCAS处理器(或计算机)相连。用来发射TCAS处理器(或计算机)的询问信号,和接收入侵飞机发射产生的应答信号并送到TCAS处理器(或计算机)。
3、TCAS/ATC控制盒;用于驾驶舱人机接口。主要有TCAS方式选择和应答机编码选择等功能。
4、EFIS系统;用于显示TCAS系统的目视信息。
5、音响警告系统;用于产生TCAS系统的音频信息。
二、输入信号及作用:
TCAS系统向飞行人员提供的是入侵飞机与本机位置的相对信息,在TCAS计算机获得入侵飞机的高度、距离、航向、方位等信息后,还需要知道本机的具体位置、高度、航向、高度变化率等信息,才能计算出入侵飞机的运动轨迹是否与本机的运动轨迹相冲突,进而确定发出何种警报类型。所以为了完成计算,TCAS计算机需要本机的其他系统提供许多信息。下面具体说明:
1、IRS:提供航向、俯仰角、横滚角和气压高度数据。用来确定本机的位置、高度和飞行路径。
2、RA:提供无线电高度信号。用来设定产生交通咨询和决断咨询的灵敏度等级。
3、EFIS控制板:提供显示控制。
4、TCAS/ATC控制板:用来设定TCAS计算机的工作方式。
5、S模式应答机:提供本机的24位识别码。用来与入侵飞机之间建立防撞避让程序,既可产生与入侵飞机协调好的垂直机动程序。
6、最大空速数据;在决断咨询的计算中,用来进行两架飞机能够相撞的最大速率预测。
7、空地逻辑信号;告诉TCAS计算机,飞机是在空中还是地面。在地面时,TCAS系统将不产生询问或应答信号;在空中时,将抑制TCAS系统自测试。

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