中国民航主力机型数据帧扩展及应用研究

冯亮 达青

《中国民航主力机型数据帧扩展及应用研究》源于2010年中国东方航空股份有限公司（简称东航）的自立项目和2020年中国民航安全能力项目，由东航和中国民航科学技术研究院（简称航科院）共同完成。项目针对中国民航主力机型空客A320系列及波音737NG飞机开展了数据帧扩展技术研究和安全领域的应用，解决了波音737NG飞机右侧空速获取方法以及系统化数据帧扩展等关键技术，大幅提高了中国民航主力机型飞行数据获取能力，研究成果已广泛应用于中国民航，在中国民航主力机型中实施了“空速不一致”“迎角不一致”安全专项监控，并应用于座舱失压、近地警告等安全事件调查。

1引言

安全是民航业的生命线，民航持续安全在国家安全战略中占有突出地位，未来我国民航持续快速增长必须以持续安全为基础。数据是民航安全的宝贵资源，获取重要的飞行数据，是行业安全管理工作的迫切需求。

作为中国民航主力机型的空客A320系列、波音737NG机型飞机出厂时飞行参数少、不能满足民航安全管理工作要求的现状。近年来，世界范围内连续发生了两起波音737MAX飞机由于空速不一致导致的航空事故。为保证飞行安全，民航局要求对所有运输飞机开展“空速不一致”和“迎角不一致”专项监控，然而，波音737NG作为我国民航的主力机型，却在QAR参数记录中没有记录右侧空速等大气数据计算机的相关参数，无法完成“空速不一致”的专项监控。

东航从2010年开始探索空客A320系列飞机数据帧扩帧技术；从2019年开始，在民航局航空安全办公室的指导下，东航联合航科院开展了波音737NG飞机右侧空速采集改装设计以及波音737NG飞机系统化数据帧扩展研究。

2主要研究内容

如图所示，主要研究包括参数选取并制定扩帧方案、机载ACMS（Aircraft Condition Monitor System）编制、地面译码库编制、装机验证测试数据和数据帧规范研究。在波音737NG飞机数据帧扩展研究中，为获取飞机右空速参数还增加了飞机线路改装及适航取证环节。改装在民航华东管理局的大力支持下，获得了民航局的改装设计批准（Modification Design Approval， MDA）。

3主要创新点

3.1 波音737NG飞机右侧空速等相关参数采集技术创新

在世界范围内首次实现对波音737NG系列飞机右侧空速等右侧大气数据计算机相关参数的获取。通过将右侧的大气惯导组件信号接入数字式飞行数据采集组件的ARINC 429总线，完成右侧空速等飞行数据的采集。该改装技术经济可靠，并具有完整的自主知识产权，获得了中国民航局MDA。

3.2 空客A320系列、波音737NG飞机数据帧系统化扩展技术创新

深入挖掘空客A320系列、波音737NG飞机的机载ACMS采集和记录参数的潜在能力，从参数来源扩展、参数筛选、数据帧排列方式、参数采样误差精度控制、飞机ACMS数据扩展能力试验以及参数验证等方面开展研究。通过研究，将空客A320系列飞机QAR参数记录的数量由飞机交付时的三百多个扩展到两千多个；波音737NG飞机QAR记录的参数增加了400多个。在增加参数的同时，对重要参数还增加了记录频率。

3.3“空速不一致”“迎角不一致”监控模型创新

应用统计学方法设计了“空速不一致”“迎角不一致”安全监控模型，实现了全行业空客A320系列、波音737NG飞机“空速不一致”“迎角不一致”专项安全监控。

4 研究成果

4.1 专利、软件著作权

项目获得1项发明专利，另1项申请中，2项软件著作权。

发明专利：

1）应用于飞机的报警方法、系统及监测终端（202111066816.0）；

2）一种飞机大气数据采集、监控及报警系统（ZL 2016 11245731.8）。

软件著作权：

1）空客A320系列飞机飞行数据接口组件记录参数升级软件V1.0，证书号：软著登字第0584920号；

2）波音737NG飞机数字式飞行数据采集组件记录参数升级软件[简称：ACMS软件]V1.0，证书号：软著登字第8164283号。

4.2 科技成果评价

项目研究成果通过了中国航空运输协会的科技成果评价，专家组认为本项目在波音737NG右空速采集技术、空客A320系列和波音737NG机型的数据帧扩展技术方面达到了国际领先水平，并获2020年度中国民航科学技术奖二等奖。

5推广应用

1）2020年，民航局领导对波音737NG扩帧的研究成果给予充分肯定，决定在全行业推广该成果。根据民航局《关于B737NG数据帧扩展试点项目推广应用的通知》局发明电〔2020〕628 号文件要求，2020年9月开始对在中国注册并按CCAR121部运行的波音737NG飞机开始实施加改装。

2）空客A320系列飞机记录参数升级数据库已通过美国特励达公司向全球市场推广。国内近80%的空客A320系列飞机上使用该成果，涉及国航、东航、南航等21家航空公司，国际上达美航空、Wizz Air、Air New Zealand等航空公司使用该成果。

3）项目成果已应用在中国民航专项安全监控，实现了全行业空客A320系列、波音737NG飛机“空速不一致”和“迎角不一致”的监控；广泛用于座舱失压、低高度大坡度、高原机场超轮速等安全事件调查，得到了民航局航空安全办公室高度认可；同时，一些重要参数为航空公司实施SOP程序监控、RNP运行监控、空调性能监控、发动机监控管理等提供了宝贵的数据资源，提升了航空公司飞行训练与培训能力、运行管理水平、运营效益、以及机务维修能力等。

6总结

东航以民航安全为己任，历时11年刻苦钻研，研究成果已应用到中国民航60%的飞机上，在世界范围内首创性地开展了空客A320系列和波音737NG机型系统化数据帧扩展研究。通过研究，获取了波音737NG飞机右侧空速等大气数据；同时，空客A320系列、波音737NG获得了大量与民航安全以及航空公司运行相关的重要飞行参数；在民航机队中实现了“空速不一致”“迎角不一致”的安全专项监控，在航空事故调查领域得到广泛应用，为航空公司实施安全监控、提升效益提供了强有力的数据支撑，是民航安全领域的一项基础性、战略性的科技创新研究。