直升机和空中交通告警和防撞系统（TCAS）

飞机上的防撞系统，美国航空体系称为空中交通预警和防撞系统(TCAS:Traffic Alert and CollisionAvoidance System)欧洲航空体系称为机载防撞系统(ACAS: Airbome Collision Avoidance System)),实际上两者的意义,功能是相同的。防撞系统可显示本飞机一定范围内其他飞机飞行的情况，并在需要时提供提醒和语音警告，帮助驾驶员以适当机动方式躲避危险，从而避免灾难性事故的发生。

空中交通告警和防撞系统

空中交通告警和防撞系统（TCAS， Traffic A-lert and Collision Avoidance System)，它是一种不依赖于地面空中交通管制系统而为飞机提供防撞保护的机载设备﹐可以提醒机组对附近飞行的飞机实施警告，发出咨询信息﹐以便引导机组目视观察或根据“行动咨询”指引或飞行员自主采用“高度差”方式进行垂直飞机机动以避免潜在的碰撞。TCAS是提高飞机飞行安全的重要机载设备之一。

在某型飞机上新加装的TCAS防撞系统属于ACASII机载防撞系统，在进行功能试飞的过程中﹐飞行员反应TCAS防撞系统在空中工作不稳定，交通/决断显示器上显示“TCAS OFF”的故障。本文简要叙述了设备的工作原理，重点对产生故障的原因进行了分析﹐并就如何排除故障进行了介绍。

TCAS 防撞系统的ACAS收发主机通过控制天线波束指向，对飞机前、后、左、右4个区域进行扫描询问，探测在信号覆盖范围内的飞机﹐如被探测到的飞机（目标机）装有S模式或A/C模式空中交通管制雷达信标系统应答机，则目标机就会作出应答﹐TCAS 防撞系统的ACAS收发主机通过控制天线波束指向，对飞机前、后、左、右4个区域进行扫描询问，探测在信号覆盖范围内的飞机﹐如被探测到的飞机（目标机）装有S模式或A/C模式空中交通管制雷达信标系统应答机，则目标机就会作出应答﹐ACAS收发主机根据收到的应答信号，获得目标机的高度﹑高度变化率、相对距离相对变化率、方位等目标信息﹐同时监视﹑跟踪目标，建立、更新和维护目标系统航迹﹐以判断这些飞机是否存在于本机发生碰撞的可能，如果存在，系统就向飞行员输出警告信息﹐并向飞行员提供操纵的决断命令，能够实现飞机空中垂直避让的功能。

TCAS防撞系统将监视和跟踪的目标航迹与本机信息综合，评估出目标机的威胁等级(NOPA:无威胁﹔PA:接近威胁﹔TA:交通告警；RA:决断告警），并将目标信息以图形的方式显示。当目标机的威胁等级为TA时，系统显示目标机信息的同时伴有语音告警。如果目标机的威胁等级为RA时﹐系统显示目标机信息的同时伴有语音提示。在产生RA的过程中，如果目标机也装有ACASII设备﹐两架飞机就会利用S模式数据链，进行决断意图的沟通，实现飞机间的协调避让﹔否则，机载防撞系统将输出决断告警建议﹐由飞行员操纵飞机完成避让。该系统的主要工作原理如图1所示。

TCAS系统的主要功能﹐一是空中交通管制应答，二是交通告警和防撞。

3.1空管应答

防撞系统的S模式应答机与地面空管二次雷达配合﹐向ATCRBS的地面雷达站提供飞机编码和飞行高度，在雷达站要求的情况下﹐提供单机识别信息﹐以利于地面空管人员进行空中交通管理。

3.2防撞

防撞系统探测其监视范围内出现的装有S模式或A/C模式应答机的飞机，对接近飞机进行跟踪﹐对出现碰撞危险的接近飞机﹐确定出本机合适的垂直机动飞行建议﹐并通过声音和图像通知驾驶员﹐以便及时采取措施﹐避免碰撞。防撞系统的主要功能包括：

(1)监视功能。探测在系统监视范围内出现的装有S模式或A/C模式应答机的飞机﹐建立航迹﹐比较并更新现存航迹。

(2>跟踪功能。对接近飞机进行跟踪﹐获得包括距离范围﹑相对方位和相对高度等信息﹐并计算接近飞机的相对位置﹑接近范围和高度变化率。

(3)潜在威胁评估功能。利用跟踪数据，通过冲突探测和解决处理逻辑，与告警参数进行比较﹐确定接近飞机的潜在威胁﹐当出现碰撞危险时，根据危险的程度发出交通告警和决断告警。

(4)交通告警(TA)显示功能。通过显示器目标符号的显示画面位置、形状、颜色和数据标牌，提供周围空域出现的接近飞机的交通态势和交通告警。

(5)防撞计算和决断计算告警（RA)显示功能。对出现碰撞危险的接近飞机﹐确定出本机合适的垂直机动飞行建议﹐通过显示器目标符号的显示画面位置、形状、颜色和数据标牌﹐以及组合的VSI 垂直速度/高度指示仪表画面﹐给出决断告警显示，以便本机与接近飞机间达到或保持安全间隔距离。

(6)音响告警功能。通过模拟语音输出给座舱音频系统提供交通告警、决断告警的音响信号告警。

(7)空对空协调功能。对接近的存在碰撞危险并装有ACASII 系统的飞机，本机将会与接近飞机建立一个机动协调数据联系﹐确保两机间的决断告警是协调和兼容的。

作为重要的安全设备，TCAS在固定翼领域得到了广泛的认可和应用，在航空界的另一个领域——直升机上它的前景如何呢？

据不完全统计，我国现有军用直升机共不足200架，民用直升机不足百架。在军用直升机中，只有极少数警用直升机选装了TCAS；在民用直升机中，除交通部救助飞行队选装了TCAS外，其他通航公司的直升机几乎没有安装该设备。例如，目前国内最大的通用航空公司中信海洋直升机公司共有直升机18架，全部没有安装TCAS；珠海直升机分公司共有直升机6架，全部没有安装TCAS；交通部救助飞行队现有直升机6架，4架安装了TCAS……。

为什么在民航领域如此受重视的设备，在通航领域几乎无人问津？

如前所述，TCAS防撞系统的功用是为防止飞机和飞机相撞，由于通航领域的特点，它的这种功用很难发挥：

一、直升机机动性强。在飞行中，直升机的速度一般为200-300千米/小时，S76C+为276千米/小时（而固定翼飞机以波音737为例，标准巡航速度为0·78马赫，在标准条件下为954千米/小时），一般机体较小（中型为10座左右，大型为20人座左右），现代直升机的操控系统也比较先进，随着飞行员的动作可立即做出反应，并且可以时间上下、前后、左右及悬停等动作。

二、飞行空域受限，数量少。相对现代繁忙的民航空中交通，在低空区域飞行的直升机可以说是海阔任鱼跃。目前我国的低空没有开放，飞行任务审批严格、区域受限，加之飞机数目较少，即使在北京、上海这样的城市，所有的通用直升机数目也不超过10架，而且相对作业区域固定，一般为沿海和空旷的林区，空间大，飞机少，除共同作业外，很少有直升机在空中相遇的可能；如果是共同作业，在飞行前会有详细的飞行计划，规定路线、飞行的相对位置等等。在机场区域，空中交通管制会对飞机的进出，起落有规范、严格的管理，TCAS用处很难体现。

三、另外，TCAS的信号为甚高频(1030MHZ 和 1090MHZ），为直线传播，当直升机超低空飞行时受到地面障碍物的阻挡和干扰，很难准确反应其他飞机的位置，加上本身直升机的飞行自由度高，TCAS不一定能准确反应其他直升机的运动趋向。

四、TCAS的作用只有在多单位几架机在同--区域联合作业时才能体现，目前的这种情况为联合演习、大规模的救援及极特殊事件，一般的通航公司很难参与。

由此可见， TCAS在通用航空领域应用不广是多方面的原因造成的。随着我国直升机事业的发展，直升机数量会大量增加，低空也有开放的趋势，空中交通形式会日趋复杂，作为保障空中安全的重要设备，TCAS系统的应用将会慢慢得以体现。

广东新正机场作为一家专业的集直升机停机坪规划咨询、施工建造、验收报备、托管运营为一体的专业机场公司，熟悉民航相关咨询工作，掌握民航专业技术核心重点，致力于打造成为“国内外有影响的通用机场咨询、建设和服务企业”。

我司拥有着丰富的直升机场、通用机场的设计建设经验，可提供全流程的直升机停机坪服务和航空技术咨询和评估服务，欢迎来电咨询合作。