前不久,《国际航空》杂志记者成磊应邀参加了波音737-900技术验证机的演示飞行,以下是成磊发表在2002年6月出版的《国际航空》杂志上的封面文章。由于文章内容详实,篇幅较长,故分上、下两次刊登在本期和下期《波音》通讯上。

  安全、高速和便捷是航空运输业能取得今日如此巨大成就的重要因素。但是日益拥挤的机场、航班延误的增加以及日趋严峻的安全问题,却不时困扰和影响着航空运输业的继续发展。航空运输业的明天将怎样打破这些束缚呢?答案只有一个,那就是不断的技术创新。

  最近,波音公司将一架准备交付给阿拉斯加航空公司的737-900飞机改装成技术验证机,并以此为平台,展示和验证了一系列使飞行更安静、更高效、更安全的驾驶舱新技术。此举不但向适航当局、用户和新闻媒体展示了最新技术,而且为如今低迷的民用航空运输市场带来了活力。

  这架737-900技术验证飞机上所采用的新技术包括:降低发动机噪声的静音爬升系统(QCS) ;与增加机组情景意识、提高航空安全性能密切相关的垂直状态显示器(VSD)、综合进近导航系统(IAN)、平显(HUD)、地面引导系统(SGS)、增强视景系统(EVS)、合成视景系统(SVS) ;与增加空域容量、提高驾驶灵活性有关的导航性能刻度(NPS)、全球定位着陆系统(GLS)。这9套系统,有的已经投入使用,有的即将取证,有的还在研制当中,几年后才能投入实际应用。

在夜色中静静地爬升

  为了更好地展示这些新技术的价值,演示飞行安排在晚上进行。大约在晚上8:50分左右,这架737-900技术验证机从波音公司的机场起飞,按照预先确定的飞行线路逐项进行演示飞行。飞机从地面拉起后,首先进行了静音爬升系统(QCS)(见图1)试验。

  所谓静音爬升系统是波音公司根据目前越来越严格的降噪要求研制的一种自动油门控制系统。机场当局强制实施的降噪要求已经对航空公司的运营产生了一系列影响。在有噪声限制的机场,对未达到噪声限制要求的航空公司的罚款越来越严厉。例如:在美国加州橙郡的约翰·韦恩机场,对噪声超标的航班罚款会高达50万美元。为避免这种处罚,当飞临这些区域时,飞行员经常人为减小发动机推力,降低噪声水平,但这会加重飞行员的工作负荷。

  为了使降噪程序标准化,FAA已颁布了AC91-53A,确定了飞机降低噪声的离场航线剖面图,包括将最小推力减少的飞行高度。 静音爬升系统可以做到在保证安全的爬升角和空速的同时,自动减小发动机的推力,使飞行员不必在紧张的起飞过程中,为减低噪声而多次手动操作。静音爬升系统需要在起飞前选定,这样飞行管理计算机(FMC)就可直接在预定高度自动控制油门,使飞机能够自动、平稳、精确地减小推力。

  的确,当波音专家提醒我们,飞机采用静音爬升系统时,我感到客舱内的噪声明显减小了。

有惊无险地避开了撞山

  飞机在夜空中飞行,透过舷窗,我只能看见模糊的机翼轮廓。机舱外夜雾笼罩,漆黑一片。机长通过机上广播通知我们,下一步要飞越西雅图附近的卡斯基得山脉。

  突然,在显示屏上方出现一块红色的地形显示,并发出警告。专家解释说,屏幕上显示的是雷尼尔雪山。它高约4300米,而我们现在的飞行高度约3300米。如果飞机继续朝前飞的话,我们就会撞上雪山。

  专家解释说,红色信号是垂直状态显示器(VSD)(见图2)显示的由增强型近地告警系统(EGPWS)探测到的雷尼尔雪山的危险告警。在飞行员采取措施改变航迹后,红色警告很快就会显示器上消失了。

  波音研制的垂直状态显示器需与机上的增强型近地告警系统一起工作,其地形数据库可向飞行员提供飞机位置和计划飞行航迹的剖面图,显示地形、航路点和下滑道、以及其他重要的飞行信息。

  这套系统的优势在于减少了机组将空速、垂直速度、高度及航路点等信息逐一从各个仪表中读出,然后在脑海里形成飞机的垂直位置和航迹趋势的繁琐过程。

  通过垂直状态显示器提供的计算机成像,机组可以决定是否需要校正航线,以及是否需要人为干预前视垂直地图上的预定航迹(垂直趋势矢量)。

  垂直状态显示器通过提供能量状态、连续的地形轮廓线和当前的飞行航迹,减少了可控飞行撞地(CFIT)或复飞的可能性。这些清晰显示的信息能预先提供对航迹误差的探测。降低了进近失败的可能性,提高了机场的效率和容量。

  垂直情景意识丧失是许多民航运输事故,包括不稳定飞行航迹和可控飞行撞地事故的罪魁祸首。垂直状态显示器通过尽早指示当前飞行航迹的地形,减少了可控飞行撞地事故,并使飞行员调整下降速度,确保准确进入下滑道。

在精确的位置感和导航性能中飞行

  在以后的大约四、五十分钟的航路飞行阶段,飞行员验证了导航性能刻度(NPS)(见图3)的性能。

  在导航显示器上,上/下、左/右的指示为机组提供了精确的位置感和导航性能。提高了机组对实际导航性能(ANP)、要求导航性能(RNP)以及当前飞行航迹偏差之间的动态关系的监控能力,改进了当前位置指示性能。

  导航性能刻度可让飞行员采用水平和垂直导航(LNAV/VNAV)进近。由于导航性能刻度增强了状态感,并通知飞行员飞机位置的偏差,因而降低了飞机要求的导航性能值。它能让飞机穿越更窄的空中走廊、躲避噪声敏感区和空中禁区,有助于更有效地利用空域,降低延误率。这种特点还可以应用在跑道间距狭小的机场上同时执行精密进近。

  这一综合显示增强了飞行员保持飞机稳定着陆进近的能力,从而确保了安全着陆。借助于其显示最后进近的预测刻度,可使飞机平稳过渡到仪表着陆系统(ILS)最后进近。

  综合进近导航系统(IAN)(见图4)是此次验证飞行中又一项与导航显示器有关的试验,在飞机两次进近中进行。其主要目的是增强以飞机现有的飞行管理计算机进近的能力。主要特点是将所有起飞和着陆程序做成与仪表着陆系统进近时的水平和垂直偏差引导类似的方式。有了这一装置,飞行管理计算机进近的显示和程序都与飞行员所熟悉的仪表着陆系统进近极为相似,从而减少了飞行员的工作负荷和机组的培训。

  现在飞行管理计算机可截获已批准的进近程序提供精确导引,使飞机有稳定的下滑道以提高安全性。

  与分段下降程序相比,由于所需发动机推力小,噪声和排放都较低。而IAN可以降低着陆进近的最低要求,让飞机置于最佳位置的稳定的航迹,以看清楚跑道。(待续)

——下期将要继续介绍的内容包括:感受GPS的平稳着陆、在黑暗中看到潜在的障碍物图像、穿过“空中隧道”、在零能见度下安全滑行。

     

波音公司 版权所有