TCAS系统 【TA/RA】

发布者:王振发布时间:2023-10-01浏览次数:10

TCAS : 机载防撞系统,美国航空体系称为空中交通预警和防撞系统(TCAS:Traffic Alert and Collision Avoidance System),欧洲航空体系称为机载防撞系统(ACAS:Airborne Collision Avoidance System)。
TCASⅠ,是最简单的系统,主要由TCAS处理器,TCAS天线和一个A/C模式应答机组成,该系统不允许作横向和纵向偏离。在仪表飞行条件下,飞行机组需要将情况通报给空中交通管制员,以协助解决冲突。
TCASⅡ,具备自动协调纵向避撞机动。它可以根据实际情况自动将爬升或下降的指令给到有冲突危险的飞机。飞行员根据指令进行机动。
TCASⅢ,是在TCASⅡ的基础上,增加了横向机动避撞协调功能。
1.TCAS系统组成
1个单通道的TCAS计算机:其主要功能是发出询问信号、接收入侵飞机的应答信号、接收本机其他系统的数字和离散信号、基于本机数据和接收的数据进行计算、产生交通咨询和决断咨询。
2个TCAS天线:装有上下两部天线,天线为四单元相控阵天线,使用四根同轴电缆与 TCAS处理器相连。用来发射 TCAS处理器的询问信号,和接收入侵飞机发射产生的应答信号并送到 TCAS处理器。
1个ATC/TCAS控制面板:用于驾驶舱人机接口。主要有 TCAS方式选择和应答机编码选择等功能
1个电子飞行仪表系统(EFIS):用于显示TCAS系统的目视信息。
2个S模式ATC应答机:1个工作,另1个备用

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2.TCAS系统工作原理
TCAS获得附近飞机应答机发射来的数据,并且使用这些数据来评估潜在的冲突威胁:
‐ 入侵飞机的方位(相对于飞机方位);
‐ 入侵飞机的距离,间隔速率或者接近速率;
‐ 入侵飞机的相对高度(如果入侵飞机通过C模式或者S模式的应答机报告其高度);
然后,TCAS计算入侵飞机的航迹,最近的接近点(CPA),以及到达CPA之前的估算时间(TAU);
如果TCAS探测到一架入侵飞机的航迹可能是一个相撞威胁,它触发音响和目视指示信息以及垂直速度指令,以保证充分的航迹间隔和最小的垂直速度变化。
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TCAS把飞机周围的空域分为下面4个区域(可理解为警戒层级),以便评估和分类潜在的相撞威胁,距离由远及近、威胁由小及大,可分为四类:
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①Proximate Advisory(PA):最接近的入侵飞机,与本机接近,但尚无碰撞可能,白色实心菱形符号。
②Traffic Advisory(TA):交通咨询,与本机已相当接近,有碰撞可能,但不须作闪避动作,黄色实心圆形。
③Resolution Advisory(RA):决断咨询,两机有碰撞的危险,须立即闪避,空中防撞系统会提供闪避方向的指示,红色实心方块。
④Non-threat:其他入侵飞机,与本机无碰撞危险,白色空心菱形符号。
⑤ 相对高度: 根据入侵飞机的位置,在符号的上面或下面以100英尺为单位指示。

⑥垂直速度箭头:只有当入侵飞机的垂直速度 > 500英尺/分钟才显示;

相对高度和垂直速度箭头与相关入侵飞机符号以相同颜色显示;

当一架入侵飞机没有报告其高度,不会显示相对高度和垂直运动。

⑦没有方位的入侵飞机 : 如果不能获得入侵飞机的TA(交通通告)或RA(决断通告)的方位,在导航显示器下部以数字形式显示距离以及相对高度和垂直速度箭头并根据威胁等级,显示琥珀色或红色。

⑧ 距离圈 :当选择10或20海里的距离圈时,显示一个2.5海里的白色距离环。

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TCASII给予机组提供两种不同的咨询,TA和RA:
TA的主要作用是帮助机组建立入侵航空器的目视信息,同时为可能的解决方案做好准备;
RA则是直接向机组提供垂直防撞的指导方案,RA的发布不是只可以应对单一的威胁,它可以同时应对多个航空器的威胁。
3.TCAS的工作范围
TCAS探测范围:
1.侧面最大范围为30海里以内;
2.纵向距离30海里到80海里;
3.垂直范围上、下各9900英尺。
TCAS探测能力
TCAS最多能同时追踪45架航空器;
同时显示30架航空器的飞行信息;
可显示9架威胁最大的入侵飞机。
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4.TCAS的工作模式
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TCAS 有3个不同的工作模式(可以在ATC/TCAS控制面板上选择):
1.交通/决断咨询(TA/RA)模式: 让ND(导航显示器)显示所有的入侵飞机。让PFD(主飞行显示器)显示垂直速度指令,显示飞机应该采取的垂直方向以避免一次相撞(如下图)。
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2.只有交通咨询 (TA ONLY)模式:TCAS正在TA ONLY模式中工作时:
‐ 所有RA(措施通告)被抑制并且转换成TA(活动通告);
‐ TA临界值被设定在TAU ≤ 20秒,与飞机高度无关;
‐ PFD上没有显示任何垂直速度提示;
‐ ND上显示TA ONLY(只有活动通告)信息。

这种情况可简单理解为不必要RA的模式。飞机降级性能中(发动机故障、起落架放下),或者在特定机场,或者对于特定程序人工选择,这可能提供既不需要也不恰当的RA(比如,密集排列的平行或汇聚跑道, 甚至于编队飞行)。

3.待命模式(STBY):在待命模式中,提示产生功能和监视功能没有生效。TCAS没有触发任何警戒信息。两部PFD和ND上不能显示任何TCAS信息。

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因为ATC应答机和TCAS在同一个面板上,很多人容易把ATC应答机和TCAS混淆。

TCAS是利用接收到的应答机的信息来分析可能发生的飞行冲突。

每架飞机有两部应答机,当其中一部故障时,飞行员会切换到另一部,不会影响TCAS的数据来源,也就不会影响TCAS功能;

而当仅剩的一部应答机也出现故障时,将会影响到TCAS的功能,具体如下:

1) 对于没有安装任何应答机或应答机全部故障的飞机,TCAS无法工作,该机既无法通过TCAS看到其他飞机,也无法被其他飞机的TCAS识别;

2)  如果对方飞机只有模式A,TCAS识别为没有高度而只有位置信息的点;

3)  如果对方飞机有模式C,TCAS可以识别高度,并且在有冲突时,可以生成避让信号,但是不能和对方飞机协调;

4) 如果对方飞机有S模式的TCAS系统,TCAS可以产生协调的避让信息。

(相关图片和文字均来自于网络和相关维修资料,再此鸣谢辛苦编写的作者们)