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可控飛行撞地

(一架飛機可由機師正常控制,但因為一些失誤而撞上地面、阻礙物或水面墜毀)

鎖定
CFIT(Controlled Flight Into Terrain)即可控飛行撞地,為航空事故的一種,意義為一架飛機可由機師正常控制,但因為一些失誤而撞上地面、阻礙物或水面墜毀。這個名詞是由波音的工程師在1970年使用的。為世界上航空航天遇難死亡數最高的事故。據國外統計的資料,客機死亡人數約80%是由CFIT造成的。
CFIT發生的原因有很多,氣象條件(多雲、大霧)、導航設備故障(高度信息的錯誤指示或設置)、ATC引導錯誤、飛行員人為因素等等。CFIT在GPWS系統開發應用之前是飛機事故中常見的類型。
為預防此類事故,出現了GPWS(Ground Proximity Warning System)近地警告系統和EGPWS(Enhance Ground Proximity Warning System)增強型近地警告系統以及ACAS( Airborne Collision Avoidance System)機載防撞系統和TCAS(Traffic Alert and Collision Avoidance System)空中交通警戒與防撞系統。 [1]  GPWS及EGPWS系統的強制應用,使得CFIT事故大大減少,GPWS被認為是克服單一類型飛安事件最有效的技術手段。在飛行員失去對飛行狀態的掌握後,GPWS系統是最後一道防止飛行事故的防線。
GPWS和EGPWS系統是當航機在異常接近地障的狀況下,使用語音,燈號以及在螢幕顯示警告文字的方示來警告飛行員. 地面迫近警告系統這套系統只有在RA(Radio Altitude)2450英尺以下才會作用啓動。
外文名
CFIT
原    因
多雲、大霧
Mode 1
過大的下降速率
Mode 5
進近着陸時低於下滑道太多

可控飛行撞地警告系統

GPWS和EGPWS
GPWS(Ground Proximity Warning System)地面迫近警告系統。這套系統是當航機在異常接近地障的狀況下,使用語音,燈號以及在熒幕顯示警告文字的方式,來警告飛行員.這套系統只有在RA(Radio Altitude)2450尺以下才會作用啓動.
針對於大部份的機場(硬跑道,跑道長3500尺以上),GPWC也會參考比較航機與跑道相對位置,發現可能存在的危險狀況.這個功能稱為Terrain Clearance Floor(TCF).
另外Boeing 737-800機型所配備的GPWS也俱備了Windshear(風切)的警告能力.以下將説明Boeing 737-800機型GPWS的警告模示,一共有七種如下所述:
Mode 1:過大的下降速率
Mode 2:在地形上升的狀況下,過大的接近地形率
Mode 3:在起飛(Takeoff)或復飛(Go around)爬升後航機掉高度(Altitude loss)太多
Mode 4:非着陸形態下的不安全越障高度
Mode 5:進近着陸時低於下滑道太多
Mode 6:到達給定的無線電高度(Aural callouts)和決斷高度(DH)時的報告或坡度警告
Mode 7:(Windshear)低空風切變警告
根據國際民航組織的統計,可控飛行撞地已經成為導致商用噴氣飛機機體損毀事故和人員死亡事故的元兇。為此,民航開始在飛機上安裝GPWS近地警告系統避免類似事故的發生,增加安全性。
1974年,FAA開始對在美國空域飛行的航班上的GPWS進行強制安裝要求,1979年,國際民航組織推薦使用者安裝該設備。此後CFIT事故急劇減少。1985年後,CFIT事故每年僅發生1到2次,而強制要求安裝前每年發生7到8次。全球幾乎所有的商用噴氣飛機均裝備GPWS。
GPWS由近地警告計算機、警告燈和控制板組成。它的核心是近地警告計算機,一旦發現不安全狀態就通過燈光和聲音通知駕駛員,直到駕駛員採取措施脱離不安全狀態時信號終止。
近地警告系統還通過在駕駛艙內的揚聲器向駕駛員發出聲音報警,警告系統的主指示燈發出報警指令,並在電子飛行儀表系統上顯示警告信息。
雖然GPWS能有效地減少了事故,但是CFIT事故仍然是導致商用噴氣飛機事故的主要原因,事故數據顯示GPWS有需要改進的區域.現行的GPWS有以下特點和不足之處
---不能瞭解前方的情況。它只有“下視”功能,依賴於無線電高度,而無線電高度不能反映飛機前方的地形情況。
---雖然可通過對過去的飛行信息進行跟蹤和對以後的飛行信息進行預測,以評估前方是否存在危險。使飛機飛向上升坡度很大的地形時,向駕駛員發出告警信號。但如果前方出現突然上升的地形,垂直的峭壁或陡峭的懸崖,則無法及時發出告警信號
---存在“無警告”的因素限制:當飛機起落架和襟翼均在着陸形態,並以正常速率下降時,無法提供地形警告,因為此時GPWS認為飛機將降落在機場,為避免干擾,需要抑制告警。事實表明,不少CFIT事故就是在降落階段發生。
EGPWS增強型近地警告系統
GPWS的不足在於飛向陡峭地形時預警時間不夠,以及飛向不是跑道的平地時的告警。這些不足也導致CFIT事故仍然不斷出現,國際民航組織提出了安裝TAWS地形提示和警告系統彌補GPWS的不足,以避免類似的CFIT事故,TAWS系統在保持原有GPWS系統優點的同時,增加了前視地形警戒和地形顯示等新功能,能使飛行機組更全面地瞭解飛機周邊的地形態勢,從而進一步降低CFIT事故的發生率。
過度的下降速率警告,其警告發生的條件取決於RA與下降速率.在以下的圖表中可以看到有兩個分界區域.在進入第一個分界區域範圍內為caution condition.語音警告:SINK RATE
若是航機下降速率並未減少,在進入第二分界區域以後將改為Warning condition.語音警告:WHOOP WHOOP PULL UP,同時在PFD顯示PULL UP警告訊息.
Mode 2A發生於航機並非處於Landing狀態下,過度的地障接近率.也就是Flaps並未放至30度或以上,並且Glideslope偏移超過2 dots以上.Caution condition.語音警告:TERRAIN ,同時在PFD顯示 PULL UP警告訊息.如果此時狀況仍未改正,則改為warning condition.語音警告:WHOOP WHOOP PULL UP.在PFD仍顯示 PULL UP警告訊息.
當航機持續處於Mode 2A狀態,地形高度並未下降或是飛行員並未操縱航機爬升.在PFD仍會顯示PULL UP警告訊息,直到高度增加300尺以上或是45秒過後.在這之後如果Mode 2A狀態持續存在,將重覆語音警告:TERRAIN TERRAIN.在高度增加300尺以上或是放下起落架,將會解除語音警告以及PFD的PULL UP警告訊息.
Mode 2B發生於航機Flaps放出至30度或以上,處於Landing狀態下,發生過度的地障接近率.GPWC以flap位置以及高度下降速率來計算決定最低的限制.Caution condition.會重覆不斷的語音警告:TERRAIN TERRAIN ....,如果此時狀況持續超過1.6秒,則改為warning condition.語音警告:WHOOP WHOOP PULL UP.同時在PFD顯示 PULL UP警告訊息.
如果起落架放下,Mode 2B警告則改為.語音警告:TERRAIN TERRAIN.
Mode 3:在航機起飛(Takeoff)或重飛(Go around)爬升時航機高度值過度下降(Altitude loss)
Mode 3分成Mode 3A與Mode 3B兩個副模式.
Mode 3A發生於當航機起飛(Takeoff)或重飛(Go around),在爬升階段起落架已經收起並且Flaps在30度以內時,航機發生無法爬升反而高度下降.Mode 3B則為地障接近.
Mode 3:在航機起飛(Takeoff)或重飛(Go around)爬升時航機高度值過度下降(Altitude loss)
Mode 3分成Mode 3A與Mode 3B兩個副模式.
Mode 3A發生與當航機起飛(Takeoff)或重飛(Go around),在爬升階段起落架已經收起並且Flaps在30度以內時,航機發生無法爬升反而高度下降.Mode 3B則為地障接近.
Mode 3A語音警告:DON"T SINK. Mode 3B語音警告:TOO LOW TERRAIN.
Mode 4:與地障的間距不足
Mode 4為航機處於非落地狀態(未放下起落架或Flaps 30度以內)時,與地障的間距不足.
Mode 4A為未放起落架.語音警告:TOO LOW GEAR. Mode 4B為未放Flaps至30度以上.語音警告:TOO LOW FLAPS.若外型不變,航機在空速或高度增加以後語音警告轉換為: TOO LOW TERRAIN.
ACAS和EGPWS
美國航空體系稱為空中交通預警和防撞系統(TCAS:Traffic Alert and Collision Avoidance System)
歐洲航空體系稱為機載防撞系統(ACAS: Airborne Collision Avoidance System)),兩者實際上的含義、功能是一致的。防撞系統可顯示飛機周圍的情況,並在需要時提供語音告警,同時幫助駕駛員以適當機動方式躲避危險,這些都有助於避免災難性事故的發生。
根據美國民航法91部123條,當空中交通預警防撞系統處理建議響起時(TCAS,RA)飛行員可以偏離管制員的指令。飛行員需要儘快的告知管制員因TCAS,RA偏離管制員的指令。
其他飛機進入機載防撞系統監測領空時系統會給予提示。監控空域的大小取決於機組使用不同範圍的儀器。在電腦的分析下,防撞系統可以分析也裝有應答器的對方飛機的危險程度而給出視覺和語音上的提示。
有兩種TCAS系統,TCAS I 主要使用在通用飛機上,TCAS II 主要使用在航線飛機。TCAS I只提供提示,幫助飛行員尋找衝突飛機解決問題。無規避動作建議提供。換句話説,TCAS II不僅可以提供交通建議,還能提供解決方案。解決方案只限於縱向機動(爬升或下降)。當處理建議RA出現時,飛行員應該遵照RA的指示操控飛機除非此操作會危機飛行安全或機組已經目視衝突飛機。
防撞告警裝置TCAD,也已經投入通用航空飛行。基本原理是接受附近飛機的應答機信號得出附近飛機的位置和高度,從而給出告警,但沒有方向信息。

可控飛行撞地意外事件

泛美航空151號班機空難(1951年6月21日)
東北航空823號班機空難(1975年2月1日)
美國航空320號班機空難(1959年2月3日)
聯合航空389號班機空難(1965年8月16日)
美國航空382號班機空難(1965年11月8日)
民航公司10號班機空難(1968年2月16日)
烏拉圭空軍571號班機空難(1972年10月13日)
東方航空401號班機空難(1972年12月29日)
達美航空723號班機空難(1973年7月31日)
環球航空514號班機空難(1974年12月1日)
新西蘭航空901號班機空難(1979年11月28日)
哥倫比亞航空001號班機空難(1983年11月27日)
哥倫比亞航空410號班機空難(1988年3月17日)
印度航空113號班機空難(1988年10月19日)
印度航空105號班機空難(1990年2月14日)
巴基斯坦國際航空268號班機空難(1992年9月28日)
韓亞航空733號班機空難(1993年7月26日)
美國航空1572號班機空難(1995年11月12日)
美國航空965號班機空難(1995年12月20日)
美國空軍IFO21號班機空難(1996年4月3日)
大韓航空801號班機空難(1997年8月6日)
加魯達航空152號班機空難(1997年9月26日)
法國航空422號班機空難(1998年4月20日)
中國國際航空129號班機空難(2002年4月15日)
B-HRX墜毀事故(2003年8月26日)
亞美尼亞航空967號班機空難(2006年5月3日)
中國河南航空B-3130號班機空難(2010年8月24日)
參考資料
  • 1.    胡焱;徐亞軍;沈家慶.機載導航設備與系統:中國民用航空飛行學院,2007