[發明專利]基于音頻變頻原理的告警裝置

有效

• 申請號: 201110303091.2
• 申請日: 2011-10-09
• 公開（公告）號: CN102407945A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 顧世敏
• 申請（專利權）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: B64D45/00
• 分類號: B64D45/00
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所 31239
• 代理人: 孟建勇

技術領域

本發明屬于飛行告警裝置領域，尤其涉及一種基于音頻變頻原理的飛行告警裝置。

背景技術

美國聯邦航空局(FAA)的一項專項研究報告明確指出：飛行人員的操作錯誤是運輸飛行事故中最重要的原因。飛行告警方法和裝置是通過聽覺、視覺和觸覺等手段，利用計算機、傳感器和機電裝置等技術，通過內部運算的邏輯關系，識別問題，提醒飛行機組，安全地完成飛行操作。

早期的飛行告警方法和裝置主要是通過喇叭、告警燈和儀表指示等手段。隨著自動化技術的進步，當前已經普遍采用基于計算機和傳感器所組成的告警裝置，稱之為飛行告警系統，也稱為飛行機組告警系統。當前，該系統通常進一步與發動機指示系統結合，成為發動機指示和機組告警系統。

此外，在自動化飛行系統中，由于自動化的工作方式繁多。通常，在解除某種關鍵的自動化功能時，要進行提示性告警。例如，自動駕駛儀中斷工作時，需要提供音頻告警信息。

長期以來，由于技術起源和經驗積累等原因，業內研發人員形成了定勢思維。例如，通過幾種告警手段來完成一個參數的告警。不過，這種方式的弊端在于，在現實飛行環境中，一旦情況發生，時間緊急或條件所限，飛行人員無暇顧及通過所有告警手段來理解和掌握一條告警事項，導致他們無法及時準確、直觀有效地理解告警原因。進而，導致操作錯誤。

法國航空公司一架空中客車A330飛機在執行AF447航班中途，在沒有征兆的情況下，電子飛行儀表所指示的飛行速度突然異常，自動駕駛儀飛行隨即中斷工作。飛行機組當即接手操縱飛機，但飛行告警系統發出失速音頻告警信息。常見的失速原因有飛機迎角過大，或飛行速度過低。而這兩者的簡單關系是，如果飛行速度過低，飛行人員要減少飛行迎角，以減少飛行阻力，有效增加飛行速度，反之亦然。

因為失去了目視監控的渠道(飛行速度顯示異常)，飛行人員只能憑經驗。他們正確地操縱飛機，減少迎角，飛行速度開始增加，但飛行告警系統再次發出失速告警。因為缺乏目視判斷的手段，飛行機組可能因此誤認為減少迎角的操作是錯誤的，改為加大發動機功率，保持迎角不變，使飛機達到最高飛行高度。這就使飛機進入了飛行極限狀態，隨時可能導致致命的深失速(螺旋下墜)。作為避免觸發誤警的設計手段之一，因飛行速度值異常變動，告警系統暫停失速告警。此時，因為失速告警系統由于速度異常而停止告警，可能導致飛行機組進一步相信當前的加大發動機功率和保持過大迎角的錯誤飛行操作才是正確的。

隨后在資深駕駛員的干預下，飛機一度朝著減少迎角、增加速度的正確方向操作。因飛行速度恢復到正常的范圍，重新激活了失速告警功能，再次出現失速告警，飛行機組可能再次誤解，當前正確的操作是錯誤的，重新加大迎角，飛機隨后因速度過低進入深失速，與大西洋的洋面碰撞并解體。從告警技術的角度來看，當時飛機在大西洋洋面上空夜航，飛行機組無法通過肉眼觀察外界來判斷飛行姿態。如果在此時又失去儀表指示的手段，現有的音頻告警手段不足以完成最后的保護功能。

由此可見，現有的飛行告警系統的設計理念存在著未能明晰地指示是否錯誤操作的缺陷。

飛行速度的判讀異常，通常與測量空速的機上大氣數據系統相關。因為中高空的氣溫為零下值，空中結冰是天然存在的、困擾飛行安全的自然環境。結冰環境容易導致機上采集大氣的數據紊亂，結冰本身也嚴重破壞飛機的氣動性能。此時，如果飛行人員判讀錯誤，很容易導致飛機失速，甚至墜毀。

石油資源的有限性造成燃油價格不斷攀升，螺旋槳飛機較同類噴氣飛機節油30％的事實使得該類飛機重新流行起來。雖然這種飛機更加環保，但它本身的局限性造成了這類飛機的飛行高度較低，日常運行就更加頻繁暴露在結冰環境中。

空中結冰作為長期以來國際飛行界尚未完全解決的一個飛行安全問題，防范于未然的一個關鍵就在于，如何更有效地幫助飛行機組正確判讀和識別迫在眉睫的潛在危險，而更有效的飛行告警手段是其技術解決方案的必然組成部分。

科學研究表明，當飛機出現一項險情時，飛行機組人員往往高度集中關注某些方面，而不能及時全面考慮問題；此外，許多事故調查報告都表明，當飛機進入最后的危險狀態時，因為多項飛行參數達到安全極限，各種告警聲紛至沓來，飛行人員無所適從，導致進一步的思維、判斷和操作混亂，在這種情況下，工作負荷遠遠超出正常人所能承受的范圍，本不應發生的悲劇由此演變成殘酷現實。

另外一種常見的情況是，由于數據錯誤、系統故障等原因，可能喪失一種或者多種告警手段。例如，駕駛艙設備故障起火時，如果煙霧濃烈，就嚴重阻礙了視覺告警的效能。