[科普中国]-空中防撞系统

简介

空中防撞系统: TCAS（Traffic Collision Avoidance System）

伴随着空中交通量的日益增大,空中交通警戒防撞系统（TCAS）在保障飞行安全方面的作用越发的重要。它能够通过对附近的飞机进行冲突检测,预测未来可能发生的危险,提示飞行员避免危险。2

早在1950年代航空业界就开始着手研究空中防撞系统，但因技术问题，应用不普遍。直到80年代，经历多次空难之后，终于进入实用阶段，研发出第一代空中防撞系统（TCAS I）。空中防撞系统的运作是通过飞机上的应答机确定飞机航向和高度，使飞机之间可以显示相互之间的距离间隔和高度，因此空中防撞系统在运作前必需开启应答机。空中防撞系统显示器可以与导航显示器（Navigation Display；ND）整合在一起，也可以与即时垂直速度指示器（Instantaneous Vertical Speed Indicator；IVSI）整合，这样上升或下降时可显示垂直速度。

TCAS I能够侦测上下7000至10000呎，前后15至40海里，发现有航机接近时，会提前40秒警告飞行员对方飞机的高度和位置。第二代空中防撞系统（TCAS II），是目前最被广泛使用的，会用声音及显示警告飞行员，称为Resolution Advisory （RA），并且会用语音指示避撞的动作，例如：“Climb！Climb！Climb！”“Descend！Descend！Descend！”。别架飞机若有装空中防撞系统，也会有相反的警告发出来。第三代空中防撞系统（TCAS III），除了有上下避撞措施之外，还增加左右避撞能力。

1993年美国联邦航空管理局规定，凡进入美国国境飞行的30人座以上的客机，都必须具有TCAS II的能力，而欧洲亦在2000年实施此条例。3

构成TCAS的显示器可以与导航显示器（Navigation Display；ND）整合在一起，也可以与即时垂直速度指示器（Instantaneous Vertical Speed Indicator；IVSI）整合，这样上升或下降时可显示垂直速度。4

用途TCAS（机动策略是TCAS的关键技术。5）显示邻近飞机与自己飞机的间距与航向，显示范围可以由飞行员决定（从2.5浬至30浬），若是与别架飞机的距离或航向有相撞的危险时，TCAS会用声音及显示警告飞行员，此称为Resolution Advisory （RA）。并且会用语音指示避撞的动作，例如：“爬升！爬升！爬升！”“下降！下降！下降！”。别架飞机若有装TCAS，也会有同样的警告发出来。

在美国联邦航空管理局（FAA）或其它民航管理单位，都会规范TCAS与ATC（Air Traffic Control:航空管制）的指示冲突时的优先次序，因为若是一架飞机遵从TCAS，但另一架遵从ATC，这样子仍有互撞的危险。最明显的实际案例，在2002年，两架飞机在德国南部的乌柏林根（Überlingen）上空发生空中接近，两机都收到了TCAS的警告，但有一架飞机未遵从TCAS的指示，反而听从ATC的指示，导致两机在空中相撞造成重大死伤。

各部分的功能TCAS主要由询问器、应答机、收发机和计算机组成。监视范围一般为前方30海里，上、下方为3000米，在侧面和后方的监视距离较小。（为了减少无线电干扰，管理条例对TCAS的功率有所限制。它把TCAS的前向作用距离限定在45英里左右，侧向和后向作用距离则更小。）

TCAS的询问器发出脉冲信号，这种无线电信号称为询问信号，与地面发射的空中雷达交通管制信号类似。当其他飞机的应答器接收到询问信号时，会发射应答信号。TCAS的计算机根据发射信号和应答信号间的时间间隔来计算距离。同时根据方向天线确定方位，为驾驶员提供信息和警告，这些信息显示在驾驶员的导航信息显示器上。

TCAS可以提供语言建议警告，计算机可以计算出监视区内30架以内飞机的动向和可能的危险接近，使驾驶员有25－40秒的时间采取措施。（TCAS可跟踪45架飞机，根据选定目标的优先级，最多显示30架飞机。）

TCAS的采用提高了飞行的安全性，目前新生产的大、中型客机上TCAS都已成为标准装备。6

分类与区别TCAS分为两类：TCAS I和TCAS II。两类系统都可显示与地图类似的空中交通情况。当其他飞机接近时，两类系统都可提供“空中交通报告（或咨询、建议）”（TA）。采用TA方式时，预先录制的声音会播报“Traffic，Traffic”，而表示其他飞机的符号则可改变形状和颜色。

TCAS II是更先进的TCAS，具有被称作“处理建议”（RA）的附加功能。

第三代空中防撞系统（TCAS III），除了有上下避撞措施之外，还增加左右避撞能力。7