趣了解 - 讲述那些有趣的历史故事
趣了解历史网logo
当前位置:中国历史 > 战史风云 > 军事新闻 > 人类就找不着海上失事客机?

人类就找不着海上失事客机?

时间:2016-04-30 05:43:54分类:军事新闻来源:中国历史网

人类就找不着海上失事客机?

亚航QZ8501航班迄今已失联超过24小时,该航班于28日6时35分从印尼东爪哇省首府泗水起飞,原定8时30分飞抵目的地新加坡,但飞机在爪哇海靠近卡里马塔海峡上空与地面失去了联系,未发出任何求救信号。

客机海上飞行,失事即失联,其实早已是常态。2009年法航477航班空难,救援人员也是历尽千辛万苦,才于一周后发现坠海客机的残骸。而今年3月马航MH370航班失联,则让人们吃惊地意识到,原来海上飞行的客机真是可以凭空消失的。

笔者认为,海上飞行失事即失联,皆因民航业界对客机海上失事救援欠缺考虑。

一、海上飞行客机为何会失联

一次雷达跟踪受到地球曲率影响

地面与天上飞机发生"联系",最可靠的手段莫过于一次雷达。一次雷达向天空发射大功率定向电磁波束,电磁波碰到客机的表面后原路返回,再被雷达接收机接收到。雷达上的计算机通过综合计算电磁波发射、接收的时间差,天线指向的方位角、仰角,雷达所在位置的坐标,就可以得到飞机的方位、高度。

一次雷达的探测过程无须飞机的配合,完全由地面雷达完成,这过程中哪怕飞机凌空爆炸,雷达屏幕上也可以看到飞机由原来的一个大光斑变成多个小光斑--碎片反射的信号。

但一次雷达也有两大缺点,一是数据刷新率有限,二是受地球曲率影响,这两个缺点在进行远距离探测时会放大。

雷达要进行360度探测,天线就必须进行360度旋转扫描,所以并不是任何时刻都盯着同一架飞机。而雷达波从发射到返回又需要一定时间,进行远距离探测时,雷达天线的转速就不能太快。一般来说,航管一次雷达进行远程探测时,转速只有6转/分钟,数据刷新率就只有20-30秒/次。30秒,客机若失事、高速下坠,这都已经可以下降3000米的高度。

雷达波为直线传播,所以受地球曲率影响。举个例子说,若地面雷达与飞机相距400公里,那么这架飞机飞行高度要在10000米左右,地面雷达才看得到。10000米左右高度也是客机正常的巡航高度,如果客机突然急速下坠,就很可能在雷达数据刷新过来时,已下降至被地面遮挡的不可探测高度。

这给人们的感觉就是,客机在空中突然就消失了。

一次雷达这个缺陷,其实很早就在军事上被利用,战斗机、战斗轰炸机低空飞行就可以避开地面雷达的探测。

二次雷达、ADS-B系统也无法摆脱地球曲率限制

地面与客机的"联系",除一次雷达外,还有地面二次雷达-客机应答机,客机应答机-地面ADS-B系统。

二次雷达的工作过程是,地面二次雷达发射询问信号,客机上的应答机接收到后,再回答予应答信号。与一次雷达相比,二次雷达获得的信息更丰富,除飞机方位、高度外,还可以获得飞机的简单状态信息。例如,客机上的飞行员可以通过应答机,发出客机处于特殊情况的代码--表示劫机的7500、表示通讯故障的7600、表示紧急状况的7700等。

而客机通过应答机进行无线电广播,ADS-B系统通过地面站接收,也可以获得飞机位置(由机上GPS终端给出)、高度、速度、航向、状态等信息。ADS-B系统的接收机造价远比一次雷达、二次雷达便宜,是各国空管部门现在及未来的建设重点。

我们现在用智能手机下载一个航班跟踪客户端,如"飞常准"、"flightradar24"、"flightaware",就可以知道各个航班的实时位置、速度、航向,这些数据就来自于ADS-B系统。

但无论是二次雷达、还是ADS-B系统,它们的工作也受到地球的曲率影响。海上飞行的客机,远离陆地,飞机只要下降或坠落至一定高度,陆地上二次雷达、ADS-B接收机同样无能为力。

有了ADS-B提供数据,普通民众也可以通过航班追踪客户端了解客机在什么位置失去联系。

三、民航客机对海上救援考虑很少

黑匣子没有无线电

上文所述的是飞机在空中发生紧急情况后与地面通联的情况。客机坠海后呢?都有什么手段与外界联络?

最常被人们提及的是客机上的黑匣子,但黑匣子并不能发出无线电求救信号。在陆上坠机的话,黑匣子提醒人们注意的只是它桔红色的明亮外壳、以及外壳上的发光带。

此外黑匣子装有水下发声信标(ULB),水下信标在遇水后启动,每秒发一次频率为37.5KHz的声波信号,可持续工作30天。黑匣子在水下发出的声波信号只能由声纳在水中进行探测。由于黑匣子的水下信标体积小、功率也小,一般情况下,舰载声纳最大大约能接收到数公里范围以内的黑匣子声波信号,小型手持式声纳的有效探测范围则只有数百米。

如果事先不大致获知客机坠海位置,在大海中搜索黑匣子,这无疑于大海捞针。

现有无线电应急机在海上使用并不可靠

黑匣子之外,客机上还装有应急定位发射机(ELT),一般装有1台固定式ELT和1-2台便携式ELT。

固定式ELT具有人工启动和自动启动两种模式,在驾驶舱里有操作面板,飞行员可人工打开;自动模式则由加速度传感器触发,飞机坠毁或重着陆时带来的冲击能将固定式ELT自动开启。

便携式ELT也有人工和自动启动两种模式,其自动模式是浸水后触发。便携式ELT还可以在水上漂浮,其重心设计能保证天线指向天空,客机坠海后,生还者可将便携式ELT拖带在救生艇后,方便救援力量搜索。

固定式和便携式ELT都有3个无线电频率,分别为121.5MHz、243MHz和406-406.1MHz频带。其中121.5MHz是国际救援频率,ELT在这个频率会发出尖锐的啸叫声,海上、空中的救援力量接收到后,可以通过无线电测向来寻找ELT所在位置。406-406.1MHz则是ELT用来向COSPAS/SARSAT全球搜救卫星发出求救信号的频段,ELT向卫星发出求救信号,卫星接收后转发给地面站,地面站计算出ELT位置再通知当地搜救部门搜寻。

相对对水声信号探测,现在对无线电信号的探测要可靠得多、有效探测范围也大得多,ELT信号辐射距离可达200-300公里。

但无线电的弱点是,ELT采用的3个频率在水中都无法传播,如果ELT天线没入水中,它就无法对外发出无线电信号。这样当客机坠海时,固定式ELT基本没可能发挥作用。

虽然便携式ELT具有入水启动的模式,但它的设置只考虑客机生还者在空难发生后将它取下再使用,这对于惨烈空难来说,往往是没有意义的。

很多军用技术可供客机海上求救参考

以上说明,无论是黑匣子、还是ELT,民航业对海上空难救援的考虑都是很少的。

现在不少军用技术都可以为民航海上应急救援提供思路,例如声纳浮标。固定翼反潜机通过投放声纳浮标来追踪潜艇,声纳浮标被投入海中后,会保持直立姿态漂浮于水中,伞状无线电天线伸出海面,当声纳发现潜艇后,就会向空中盘旋的反潜机发出无线电信号。

民航客机同样可以将ELT设计成声纳浮标的形式,这在技术上并没有多大的难度,客机上有足够的空间改装。当客机坠海后,ELT可以自动从机身释放出来,浮出水面播发无线电求救信号。

另外浮标上还可以装有较多海水染色剂,浮出水面后,可以设定每隔一定时间施放一次。而现在民航客机虽然携带有海水染色剂,但一般还是装在机舱内救生包中,如果这个救生包随残骸沉入海底,染色剂也根本起不到作用。

另外一个可以参考的例子是潜艇,潜艇在失事后也会释放出浮标,发送无线电求救信号。

结语

总而言之,在科技昌明的今天,不是人类无能,做不到及时发现海上失事的飞机。更多的还是航空业因为成本、习惯没有为海上救援作更多的考虑。但以色列都可以强制本国客机安装昂贵的反导系统,航空业界是时候认真检讨客机海上通信、求救设备的改进了。

二、客机海上应急通讯的不足

ACARS报文曾在法航空难搜索中起作用

以上为波束直线传播的联络设备,而能够摆脱地球曲率限制的设备,A-320等干线客机上一般装有3部VHF电台、2部HF电台和1部卫星电话。

这些电台、卫星电话让客机可以与地面进行语音联络,VHF波段较短、最大有效通讯距离在500公里以内,HF电台通信距离可达上千公里、但通话质量较差,卫星电话则可以让飞机在全球大部分地方与地面取得联系、但收费较高。

语音联络手段,在飞机处于紧急状态时可能会失效,因为此时飞行员会将注意力集中在飞行操纵上,没时间向地面报告情况。但客机上还有一个名为ACARS,Aircraft Communication Addressing and ReportingSystem的飞机通信寻址与报告系统,这个系统以VHF电台及卫星电话作为收发设备,客机飞行时一般会将1部VHF电台分配给ACARS系统。

ACARS是一个自动化系统,它能按照设定的时间间隔向地面发送报文"短信",地面通过ACARS报文就可以了解客机的方位、速度、高度、当时燃油量、机械状态等信息。

例如,2009年法航447空难,当时A330客机也是在远离陆地的大西洋上空飞行,当客机空速管发生故障时,ACARS系统就通过卫星电话向地面发回了故障报警,从故障发生至坠机约4分钟时间里,ACARS系统向地面发回了4条报文,包括26条故障信息、更重要的是客机最后的经纬度。ACARS报文使人们可以在第一时间定位A330客机的坠机海域--一个半径40海里的圆。

客机应急通信本可以做得更好

4分钟发了4条报文,每条报文间隔1分钟,最后一条报文定位出一个半径40海里的圆。这是根据最后一条报文中的飞机位置、高度、速度,推测飞机可能坠毁的海域。

那为什么ACARS报文不设定为每隔1秒钟报告一次位置、高度和速度?至少在出现紧急状况后应该如此设定。如果能提高ACARS报文的频率,就可以更精确地推测客机坠海区域,可以搜索节省更多时间。法航空难40海里的圆,让搜索人员历时一周才找到客机残骸,三年后才用无人潜航器将沉入海底的残骸找齐。如果这个圆一开始就只有数公里,相信搜索效率会大有提升。

民航业建设ACARS系统的初衷只为提高航空公司的管理效率,但现在多次发生海上空难搜索难的情况,是时候考虑发挥ACARS系统在紧急情况时的作用了。在客机发生紧急状况时,ACARS系统提高报文发送频率至1秒1次,并不会对现有系统增加多少成本。

除了使用VHF电台的ACARS系统外,我们现在可以考虑的技术手段还有通过卫星电话发送包含位置、高度、速度、航行等信息的短信。卫星电话费用较高,但在紧急状态时,客机才提高发送频率,这个成本增加也是可以接受的。卫星电话的一大优势是通过天上静止通信卫星、或铱星转发,客机在除南北极外的全球大部分地区都可以将求救信息发送出去。

而比起卫星电话,我国北斗卫星导航系统则是较廉价的选择。与美国GPS系统不同,北斗系统除了定位、导航功能外,还具有短信息发送功能。我国已经为南海渔船安装北斗终端,渔民的普遍反映是北斗终端除了发短信便宜外--3毛钱一条,可靠性还远高于拨号难的卫星电话。

如果我国北斗卫星导航系统开展民航应急通信业务,对全球民航业来说都是一大福音,我国更可以籍此提升自己的国际地位、及科技软实力。

小编推荐:车臣要建志愿军为普京而战 称将誓死回击西方战长沙:薛岳指挥有多神?美日韩用朝鲜当幌子包围中国 中国流露警惕心态

推荐阅读