飞机应答机的奥秘

2018-11-29李会超

百科探秘·航空航天 2018年11期

文/李会超

如果大家关注最近的民航新闻,一定经常听到有关“应答机”的消息。例如,在四川航空3U8633航班脱险的过程中,航空爱好者就是通过相关软件上显示的这个航班的应答机编号,发现了这架航班出现了险情。其实,除了能够给出编号外,应答机还有很多功能,今天,我们就来认识一下它吧!

应答机,顾名思义就是回答问题的机器。而提出问题的,就是空中管制的二次雷达系统。一般的雷达都是先发射电磁波,然后再接收飞机反射回来的电磁波,利用反射信号的方向和时间延迟对目标进行定位,这种雷达被称为“一次雷达”。一次雷达功能有限,难以区分空域内的不同飞机。而二次雷达则与飞机上的应答机一起工作,当地面上的二次雷达发出询问信号后,应答机接收询问信号并主动发射一个不同频率的应答信号。这样不但降低了雷达的发射功率,还能在应答信号中承载飞机的身份信息,方便管制员的工作。

◎ 应答

为了对飞机进行区分,应答机在空域中要由管制员指定一个四位数的编号,编号从0000到7777。具体可以使用的应答机编号,由国际民航组织分配给各个国家,再由各国的民航管制局再行分配。我国共从国际民航组织分得1 633个可用的应答机编号,中国民用航空局将这些编号分配给负责不同空域管制的飞行情报区,并将这些编号再细化为区域内飞行的应答机编号和跨区域飞行的应答机编号。一般来说,飞机起飞后就会被分配一个应答机编号,且这个编号会在飞行中尽量保持不变。在分配过程中,在同一管制区域内的飞机应答机编号是不能重复的。在管制员分配编号后,应答机编号需要由飞行员手动输入飞机中。

有一些应答机编号具有特殊意义。例如,按照通行的国际标准,应答机设为7500时,意味着航空器遭受劫持或其他非法活动的干扰;7600表示航空器出现无线电故障,无法与管制员联系;而7700则代表飞机上出现了紧急故障。这些特殊的应答机编号为飞机传递信息提供了另一条通道。在飞机遭遇这些情况时,飞行员有时很难与地面保持通信畅通。所以,通过调整应答机编号,飞行员就能马上将自己的情况信息传递给地面的管制员和其他飞机,从而能使紧急情况得到更妥善的处理。在川航3U8633航班遇险时,设备的损坏和剧烈的气流使飞行员无法向管制员报告情况。而管制员正是看到了飞机的应答机编号变成7700后,确认了飞机遭遇险情、飞行员正在处理等情况。此外,我国还规定应答机编号1255、1277用于尚未收到应答机分配指令的抢险救灾航空器;2000用于尚未收到应答机编号分配指令的一般航空器。

◎图中为一台Cessna ARC RT-359A型应答机(米色设备),上方为KY197甚高频航空电台。图中应答机编号为1200,即飞行器正在按目视飞行规则飞行。

应答机的工作模式有A/C模式和S模式两种。A/C模式是早期应答机工作的基本模式,能够发送的除了编号信息外只有高度信息。而在S模式下工作的应答机则能把更加丰富的信息发送出去,这些信息包括航班的航班号、地速、空速航向等。

为了防止飞机相撞事故的发生,飞机上普遍装备了空中防撞系统(TCAS)。这个系统也是通过S模式的应答机来完成工作的。装备了这种系统的飞机,其应答机会不断向周围飞机发出询问信号,周围飞机的应答机收到后会答复自身信息。之后,TCAS系统会对周围其他飞机对本机的威胁程度做出判断。如果威胁还不是很大,TCAS系统会提示飞行员附近可能存在冲突,由飞行员自行决定避让动作。如果威胁迫在眉睫,两架可能相撞的飞机的TCAS系统间会进行相互协调,向各自的飞行员发出不同的改变飞行方向的指令,从而避免飞机相撞事故的发生。在这种情况下,飞行员会在驾驶舱中听到像“爬升!爬升!”这样响亮的语音提示,他们只需根据语音的提示进行操作即可。

目前,民航爱好者们使用Flightradar24等软件,就能轻松获取到当前天空中的飞机飞行状态,掌握世界上各个地方的民航飞机航班号、注册号、位置、高度、速度等信息,就像拥有了一个遍布全世界的巨大雷达网。这些软件的流行,得益于民航飞行ADS-B技术的实施。在这种技术出现之前,应答机只有被二次雷达询问时才发送应答信号。而当这项技术被应用后,应答机会主动向周边广播自己的信息,且信息量比S模式应答机信号所提供的还要丰富很多。在地面上,接收ADS-B信号的地面站不需要像二次雷达一样具备信号发射的功能,因此建设成本大大降低。据估计,建设一个ADS-B地面站的成本仅为建设一个二次雷达的九分之一,且精度更高、数据更新速度更快。

对于Flightradar24这类软件来说,由于它们只是供业余爱好者使用,不用于与飞行安全有关的专业用途,因此接收ADS-B信号的天线可以设计得相当简单。目前,这些软件都是靠世界各地的民航爱好者们义务上传数据的。这些爱好者们将布置好的天线与计算机连接,安装相关软件后就可以将自己接收到的信息上传到Flightradar24的数据库中了。如果某一地区刚好没有志愿者,那么这一地区就成了软件的盲区。对于飞经这些区域的航班,Flightradar24会根据最后一次接收到的航班状态推断该航班的情况。不过,千万不要以为一架飞机在Flightradar24的视野里消失,就相当于和管制员失联了,管制员使用的可是专业的民航空管雷达网,还有卫星通信等其他手段辅助,其功能和覆盖范围都要强大得多。