飞机近地警告系统原理简析

2020-10-24廉佳

科技与创新 2020年20期

关键词：襟翼起落架速率

廉佳

飞机近地警告系统原理简析

廉佳

（海装西安局，陕西西安 710089）

介绍了近地警告系统的基本原理，列举了近地警告系统典型警告方式，简单阐述了部分警告方式的飞行验证方法，并给出了验证结论。

近地警告系统；告警方式；飞行验证；工作原理

1 概述

近地警告系统（以下简称“GPWS”）是现代飞机的重要电子设备，MA60飞机也装有近地警告系统。它的功用是向驾驶员提供与地形相关的飞行高度危险程度的音响和信号灯警告信号，以提示驾驶员采取相应的措施，将飞机从危险的飞行状态中改出，从而保证飞行安全。

2 近地警告系统的组成及工作原理

2.1 近地警告系统的组成

GPWS系统由1个近地警告计算机（GPWC）、2个低于下滑线“BELOW G/S”警告灯、2个拉起“PULL UP”警告灯、2个失效“INOP”警告灯、1个语音警告扬声器、1个抑制所有方式开关、1个起落架位置开关以及1个襟翼位置开关组成。

2.2 近地警告系统的工作原理

近地警告计算机（GPWC）对无线电高度表的无线电高度信号、大气数据系统的升降速率信号、仪表着陆系统的下滑偏差信号以及起落架位置信号和襟翼位置信号进行接收和处理。近地警告系统输出的信号有“PULL UP”（拉起）警告灯、“BELOW G/S”（低于下滑线）警告灯、“INOP”（失效）警告灯以及喇叭的语音警告。其中，“PULL UP”按钮灯可用来进行近地警告系统自检，BELOW G/S按钮灯可用来抑制下滑警告方式。

近地警告系统原理如图1所示。

近地警告系统对于每种危险高度均发出语音和目视警告，其输出信号按不同的警告方式可分为6种警告方式。

警告方式1：气压高度下降速率过大。

该方式不受飞机构形限制，当高度超过50 ft时，方式1发生作用，在50 ft以下时，该方式被抑制以减少失效警告。

当飞机穿越外界线（如图2所示），表明飞机超过给定高度下的下降速率，则GPWS给驾驶员提供“SINKRATE SINKRATE……”（下降速率）的语音警告和“PULL UP”（拉起）警告灯燃亮的目视警告。如果下降速率不减少，穿越内界线，GPWS 将发出“WHOOP WHOOP PULL UP”（喂，喂，拉起）的语音警告，并且以0.75 s的间隔重复出现。

图1 近地警告系统原理方框图

图2 警告方式1：下降速率过大（外界线）

警告方式2：无线电高度近地速率过大。

此方式是通过无线电高度、无线电近地速率、气压高度及飞机构形信息来计算的。

起落架、襟翼均收起的情况下，如果飞机超过了一定高度下的近地速率时，计算机提供两次“TERRAIN—TERRAIN”（近地—近地）的语音警告给驾驶员；如果仍然在近地状态，则系统将发出“WHOOP WHOOP PULL UP”（喂，喂，拉起）的语音警告，并且以0.75 s的间隔重复出现，一直延续到飞机获得300 ft 气压高度增量为止。

在飞机进场过程中，起落架、襟翼均放下时，无线电高度低于700 ft时，“PULL UP”时语音警告被抑制，只有“TERRAIN”语音警告以0.75 s的间隔重复出现。

警告方式3：起飞后掉高度。

该方式适用于飞机起飞后高度65～700 ft或者飞机在进场失败后复飞高度低于200 ft，同时起落架和襟翼收起的情况下。如果飞机气压高度下降超过了警告界线的允许值，计算机会同时产生“DON’T SINK”（不要下降）的语音警告和“PULL UP”警告灯闪亮的目视警告，在确定爬升速率前“DON’T SINK”语音警告将会以0.75 s的间隔重复出现。

警告方式4：在非着陆构形下飞近地面（起落架未放下）。

该方式适用于飞机起飞后离地500 ft以下。如果飞机以低于0.35马赫指示空速的速度穿越500 ft界限，系统会发出“PULL UP”警告灯燃亮的目视警告和“TOOLOW GEAR”（太低，放起落架）的语音警告，同时“TOOLOW GEAR”的语音警告将以0.75 s的间隔重复出现，直到放下起落架警告最终消失。

警告方式5：低于下滑线偏差过大。

如无线电高度在150～1 000 ft之间低于下滑道偏离超过1.3点时，GPWS发出小音量的“GLIDE SLOPE”（下滑道）语音警告，“BELOW”（低于下滑道）警告信号灯燃亮。

无线电高度在150～300 ft之间，如飞机低于下滑道偏离超过2.0点时，GPWS 发出全音量的“GLIDE SLOPE”（下滑道）语音警告，为了让驾驶员有目的下降到下滑道以下而不触发警告，在无线电高度低于1 000 ft时，可以用按压“BELOW”（低于下滑道）警告信号灯的方法抑制下滑道警告状态工作。

警告方式6：低于决断高度下降。

在起落架放下的情况下，飞机高度在50～1 000 ft之间穿越电子式姿态指引指示器指示的决断高度时，GPWS计算机发出“MINIMUMS”（最低）语音警告。

3 典型警告方式的飞行验证

近代告警试飞因为其要求试飞员操纵飞机接近或触碰告警边界，因此有着非常大的风险，针对风险，应严格做好各项准备工作，最为重要的是飞行员必须掌握试飞地形以及实验程序，下面简单给出2种告警方式的飞行验证。

3.1 “警告方式1”的飞行验证

飞机在比较平坦的地形上空飞行，飞行员操纵飞机加速下降，当给出“拉起”告警后，立即爬升至安全高度。试飞结果为，飞机高度5 000 ft，放下起落架和襟翼，以2 000 ft下降飞行高度，当无线电高度为900 ft时，GPWS发出了“SINKRATE”（下降速率）语音警告信号。当无线电高度为500 ft时，发出“PULL UP”（拉起）的语音警告，全符合GPWS“警告方式1”的设计指标和试飞要求。

3.2 “警告方式4”飞行验证

在机场模拟下滑着陆飞行，飞机处于非着陆构型，下降过程中，当出现“拉起”告警后，操纵飞机至着陆构型飞行。试飞结果为，飞机降落过程中，起落架未放下，高度逐渐降低，速度逐渐减小，当高度低于1 000 ft，速度小于0.5马赫时，系统发出“TOOLOW TERRAIN”（太低—近地）的告警，当高度低于500 ft，速度小于0.35马赫时，系统发出“PULL UP”警告灯燃亮的目视警告和“TOOLOW GEAR”（太低，放起落架）的语音警告，飞行员放下起落架后，告警消失。