[知识面拓展] 增强型近地警告系统(中文)(网页)

本文可能用到以下民航常用的缩略语，在文中不再解释。

EGPWS：Enhanced Ground Proximity Warning System 增强型近地警告系统

TAWS:Terrain Awareness Warning System 地形提示和警告系统

GPWS:Ground Proximity Warning System 近地警告系统

CFIT：Controlled flight into terrain 可控飞行撞地

FAA：Federal Aviation Administration 联邦航空局（美国）

可控飞行撞地与近地警告系统

       在介绍EGPWS增强型近地警告系统前我们要先了解它的前身GPWS近地警告系统。为什么需要近地警告系统呢？这又要从CFIT（受控撞地、可控飞行撞地）说起。CFIT就是在飞行中并不是由于飞机本身的故障，或发动机失效等原因发生的事故，而是由于机组在毫无觉察危险的情况下，操纵飞机撞山、撞地或飞入水中，而造成飞机坠毁或严重损坏和人员伤亡的事故。

        根据国际民航组织的统计，可控飞行撞地目前已经成为导致商用喷气飞机机体损毁事故和人员死亡事故的元凶。为此，民航开始在飞机上安装GPWS近地警告系统避免类似事故的发生，增加安全性。
1974年，FAA开始对在美国空域飞行的航班上的GPWS进行强制安装要求，1979年，国际民航组织推荐使用者安装该设备。此后CFIT事故急剧减少。1985年后，CFIT事故每年仅发生1到2次，而强制要求安装前每年发生7到8次。目前，全球几乎所有的商用喷气飞机均装备GPWS。

    GPWS由近地警告计算机、警告灯和控制板组成。它的核心是近地警告计算机，一旦发现不安全状态就通过灯光和声音通知驾驶员，直到驾驶员采取措施脱离不安全状态时信号终止。
近地警告系统主要把危险状况分为6种方式警告：
--下降速度过大；
--对于地面的接近速率过大；
--起飞或复飞爬高时襟翼下放得太小；
--飞机离地高度不够；
--飞机进近时，下滑道向下偏离；
--风切变。
近地警告系统还通过在驾驶舱内的扬声器向驾驶员发出声音报警，警告系统的主指示灯发出报警指令，并在电子飞行仪表系统上显示警告信息。

       虽然GPWS能有效地减少了事故，但是CFIT事故仍然是导致商用喷气飞机事故的主要原因，事故数据显示GPWS有需要改进的区域．现行的GPWS有以下特点和不足之处
---不能了解前方的情况。它只有“下视”功能，依赖于无线电高度，而无线电高度不能反映飞机前方的地形情况。
---虽然可通过对过去的飞行信息进行跟踪和对以后的飞行信息进行预测，以评估前方是否存在危险。使飞机飞向上升坡度很大的地形时，向驾驶员发出告警信号。但如果前方出现突然上升的地形，垂直的峭壁或陡峭的悬崖，则无法及时发出告警信号
---存在“无警告”的因素限制：当飞机起落架和襟翼均在着陆形态，并以正常速率下降时，无法提供地形警告，因为此时GPWS认为飞机将降落在机场，为避免干扰，需要抑制告警。事实表明，不少CFIT事故就是在降落阶段发生。

EGPWS增强型近地警告系统

        GPWS的不足在于飞向陡峭地形时预警时间不够，以及飞向不是跑道的平地时的告警。这些不足也导致CFIT事故仍然不断出现，国际民航组织提出了安装TAWS地形提示和警告系统弥补GPWS的不足，以避免类似的CFIT事故，TAWS系统在保持原有GPWS系统优点的同时，增加了前视地形警戒和地形显示等新功能，能使飞行机组更全面地了解飞机周边的地形态势，从而进一步降低CFIT事故的发生率。

        为了简化机组与EGPWS的联系，让机组更快适应，EGPWS的警告方式与传统GPWS几乎一样，也包括了传统GPWS的相关功能，GPWS的具体功能、运行方式这里就不介绍了，下面介绍的是EGPWS与传统GPWS相比的一些新功能和特点。

增强型近地警告系统有以下特点：　

       增强型近地警告系统使用自身的全球机场位置数据库和地形数据库，并且利用飞机位置、气压高度和飞行轨迹信息来确定潜在的撞地危险。机场位置数据库装有全球所有长度超过3500英尺（1067米）的2万多条跑道的资料，地形数据库包括了全球几乎所有的地形情况，在数据库中，地球表面被分为无数的方格，根据每个方格中的地形最高点来标明其方格的数值。而且这些资料会定期更新。当飞机在飞行过程中，在进入某一机场附近时，飞机所探测到的周围环境的数据会实时地与机上存有的数据进行对比，飞机在进入危险区之前，系统就会向机组发出警告，避免雨雾等恶劣天气中在飞行员仍然有效控制飞机的情况下发生飞机撞地或撞山的事故。该系统目前已成为波音和空中客车新出厂飞机的标准配备。

EGPWS使用简要介绍：

      为了显示地形和提供地形告警，EGPWS的计算机与飞机的其他系统链接。飞机的导航系统提供飞机目前的位置，这可告诉计算机应参照地形数据库中的哪一部分，飞机的高度表可告诉计算机目前的飞行高度以便其确定何处的地形高度会引发危险。

如何显示地形：

        EGPWS地形显示功能可以由机组人工开启或当前飞行状况导致警戒或警告启动时会自动显示。在飞机的电子飞行仪表系统EHSI、ND或气象雷达显示器或上可显示距飞机高度2000英尺以下和更高的地形。地形在显示器上以星罗棋布的红、黄、绿等光点图形来显示，彩色圆点的密度随着地形高度的升高而增加。参照下图，简要介绍如下：

红色光点：表示明显高于飞机飞行高度的地形，比飞机现行高度高出2000英尺（610米）或以上地形威胁； 黄色（琥珀色）光点：表示与飞机高度相当的地形，从飞机现行高度高出2000英尺（610米）到低于现行高度500英尺（152米）的范围之间存在地形冲突； 绿色光点：表示地形高度低于飞机的飞行高度，比飞机现行高度低于500英尺（152米）到低于2000英尺（610米）存在地形间隔； 洋红色光点：表明地形数据库未识别区域 为了减少显示的混乱，避免不必要的干扰，任何低于飞机现行高度2000英尺的地形不显示，只用黑色背景代替。

　　
如何发出警告：

         EGPWS可以向机组提供警戒等级或警告等级信息。当前飞行状况导致EGPWS警戒或警告启动时，无论机组是否选择，地形图将强制性的自动显示在飞行仪表上。

       由于使用了地形数据库，所以EGPWS可比GPWS更早地发出预警信号。在EGPWS中，计算机沿着飞机的预定航迹连续搜索数据库，这样可使系统具有虚拟的前视能力。
         飞机直飞、平飞或机动飞行时均可采用预警的工作方式。若飞机正在下降，计算机会沿下滑航迹进行搜索；若飞机正在转弯，则沿转弯航迹搜索。
       如果EGPWS认为飞机的航迹在某处与地形太近，它会提前一分钟以上发出音频和视频告警信号，要是计算机认为时间还需提前的话，则会更早发出告警的时间。

我国民航飞机安装EGPWS的情况

      按中国民航总局要求，从2005年1月1日起，我国所有最大审定起飞重量超过15000公斤或客座数超过30的涡轮发动机飞机，都要安装EGPWS系统，目前，进展顺利。 

      早在1997年，我们就开始关注和跟踪国际上关于近地警告系统的要求并一直关注TAWS系统安装政策的进展。同时，原来制约国内应用这一系统的主要问题在管理和技术上已有突破，比如数据库的有效性、地球坐标系差异的误差消除、地面无线电导航覆盖不足的补偿等等。这些都使在我国机队安装这一系统成为可能。 1998年－1999年，美国FAA开始就TAWS系统的安装政策和适航要求征求意见，并于1999正式颁布了这一系统的安装政策。当时我们已经开始考虑我国的相关要求，对我国现有机队600多架飞机的安装情况进行了普查和具体的安装可行性调查研究，同时分析了FAA、JAA和ICAO的政策要求，认为我国有安装这一系统的可行性和必要性。2002年6月，民航总局适航司在制定了政策草案后，召开了研讨会，向航空公司进一步了解情况，求得反馈信息。2002年9月，民航总局正式颁发了TAWS安装政策。 根据民航总局2002年9月颁发的文件，国内航空公司将于2004年底前在30座以上的客机上全部安装增强型近地警告系统。