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2018-01-25 | 聚焦

增强飞行视景系统进入实用阶段

据aviationtoday网站2018年1月刊文,增强驾驶员的视景,特别是在恶劣天气条件下和在跑道上,可以减少发生事故的可能性。与跑道安全有关的事故是2016年国际民航组织(ICAO)安全报告中报告最高次数的事故。视景系统技术正在解决安全性问题:提供一种直接的对策——为驾驶员创造能见度,消除作为民航飞机事故中一个关键因素的低能见度工作条件。

联邦航空局(FAA)最新的增强飞行视景系统(EFVS)规则有望增加使用这项技术,从而在挑战性作业条件下更安全地着陆。机组人员第一次可一直以仪表飞行规则(IFR)着陆,而不是依赖于“自然视景”。这项将于今年上半年生效的规则允许已认证飞机在过去必须于100英尺以上启动的降落,通过使用增强视景系统完成着陆。

据湾流公司(第一个取得FAA增强视景摄像系统的公务机制造商)先进驾驶舱部总裁Jeff Hausmann称,特别对于通用航空和公务航空,新规则将是一个重大的进步。

NASA兰利研究中心飞行甲板接口技术负责人Randy Bailey称,这一规则实际上创下了一个先例:这是于整个进近和着陆阶段允许使用电子视景手段的第一次(既然你已经承认不需要自然视景,那就开辟了引入新技术和新能力的道路)。

Astronics Max-Viz公司销售和业务发展经理Grant Sumpter称,这一新规则改善了EFVS的商务案例,因为EVS可以看到比自然视觉高4~10倍模糊度的视景,这立即增大了在飞机即将无法着陆前机会的次数,。

湾流公司员运营副总裁Colin Miller同意:该新FAA规则将在恶劣天气下为装有EVS的运营商开辟更多的跑道;允许运营商因其增强视景系统而被称赞,和着陆于一个比他们过去能够承受的天气条件更恶劣的机场,大大增加了成功进近的机会,并在非常低能见度的条件下着陆。

·美国宇航局是该技术的先驱

Bailey 称,NASA是1999年发明第一套合成视景系统的牵头人,从那时开始研究合成视景和增强视景的方法,以减少失控事故的数量,并通过在美国空域内提供更好视觉能力而改善飞行,因为传感器以及与传感器紧密联系在一起的计算系统都比显示器要好得多。这些系统无论对于云层还是其他类型的模糊度,已超越了自然视景。

NASA的角色越来越象是技术监护人——确保技术的成功过渡,正与规则制定委员会和行业工作组合作,为EFVS作业编写标准。

·公务机引领EFVS向市场上的渗透

在NASA增强视景系统的早期合作伙伴——湾流公司已经使用EFVS系统至少十年,该技术目前是其大型驾驶舱车队,包括其G450、G550和G650,的标准配置,并是其中程飞机的一个供选方案。

Miller称,衡量我们客户对这项技术感兴趣的一个很好指标是供选的EVS是我们的G280中型驾驶舱的接受率达到引人注目的83%。湾流公司现正使用带下一代红外摄像机的EVS-3,安装于G500和G600上。

我们的顶级设计目标之一是不断改善我们的客户的机场交通情况,以便当他们想旅行的时候,他们可以从其选择的机场起飞,在其选择的机场着陆。有了这条新规则和EVS设备,他们在很大程度上可以不考虑天气条件。

联邦快递公司(拥有至少650架飞机)还将EFVS技术用作其宽体机的标准配置,该公司已申请了新的EFVS授权。这项规定将使其能够更好地为客户提供全天候的服务,特别是在CAT 1级仪器着陆系统或以区域导航(RNAV,GPS)进近上。

这项技术使联邦快递公司更安全地飞行,让机组人员更好地了解地形和他们对飞行路线的控制情况,现在使用EFVS的可能性正向商业航空公司、旋转翼和通用航空市场转移,使之更具经济可承受。

·产业界着眼于规模的可伸缩性

目前还没有关于这种系统的规定——直升机飞到岸上或离岸的直升机停机坪或直升机场。官员们希望这项研究可能会促成使用自然视觉以外的技术(增强的视景系统)在直升机停机坪或直升机场着陆。Bailey 称,这是一个规模问题,所以一旦开始发生规模经济,其价格就真地开始下降。

Astronics Max-Viz公司已安装了至少2500套EVS系统,,固定翼和直升机上的安装比例为60/40。

“目前只有商用和通用航空飞机安装了这些系统。Max-Viz公司正计划为其下一代视景系统做几方面的增强,其中包括引入高分辨率红外和可见光传感器,应用于大型显示屏上;引入更多的组合传感器/发射器(IR/可见光传感器),以穿透象浓雾和云层这样的模糊区;与合成视景系统相集成,提供实时的GPS位置校正;以及检测SVS数据库中的瞬态或消失项目,如入侵飞机或在跑道上的野生动物。

Max-Viz公司继续采用新技术和新产品,以降低设备/安装的总体成本,提高所提供图片的质量,其最终目标是使该技术具有高效费比、可靠和小型化,足以获得航空的广泛采用。

另一家密切关注EFVS发展的运营商供氧方法公司(Air Methods),拥有一支超过450架直升机和固定翼飞机的空中医疗运输提供商。能见度对所有直升机的空中医疗行动至关重要,这导致了在安全技术、系统和培训方面的重大投资。在2013年,该公司达到与夜视镜100%兼容性,该公司在适当的时候提供投入,不断保持技术上的顶尖优势,如使制造商支持其工作程序和做法。

4月,埃尔比特系统公司表示,它正在与FAA合作,研究直升机增强飞行视景系统的作业概念,已在FAA的西科斯基公司S-76上安装其Heli-ClearVision系统。7月,Astronics Max-Viz公司说,它也正在与FAA合作研究。Max-Viz 2300和Max-Viz 1500传感器将是该研究的一部分。

·新规则促进创新

业界认为,该增强视景系统新规则出人意料地灵活,且故意如此,以避免可能阻碍创新的闲言。

湾流公司的Hausmann 称,FAA确实写到该规则的技术不可知论,FAA的典型做法是为他们正在证明的能力描述许多特异性特定技术,但该EVS规则故意写成不这样做。虽然该规则讨论了基于IR的EVS系统,但并不限于此,因此该已经制定的规则允许制造商与其他技术一起进行创新。

NASA希望利用该规则的灵活性为超音速飞机开发下一代机外视景系统。NASA报告指出,机组人员将完全依靠电子视景设备,使这些喷气机不仅可以减少国际旅客的飞行时间,还会降低飞机的噪音,大大低于“协和”号客机。

下一步是更好地穿透全天候天气条件的技术,如组合毫米波雷达与前视红外线系统,与其等待新规则,不如NASA必不可少地简单证明其已拥有满足预期功能的等效性能级别。

商业市场五年内将开始看到新、利用毫米波雷达的EFVS系统。在这个领域,军方是创新牵头人,长期以来一直在解决于白色和棕色环境下降落特种作战旋翼机的问题。

·军事能见度要求推动下一波EFVS的创新

据美国陆军战备中心的统计,自从2002年在阿富汗和伊拉克展开作战行动以来,几乎四分之一的军用飞机坠毁、44%的空难是因降级视觉环境(DVE)造成的,如灯火管制、烟雾、沙尘、雪、雨、夜和雾条件。当发生DVE时,起飞、正常飞行和着陆中的机组人员的战场体验降低或能见度为零。

内华达山脉公司通信、导航、监视/空中交通管理业务副总裁称,这些环境限制了商业和军事行动。该公司已用了十多年时间来测试无论是在地面还是在飞行中的不同EFVS传感器组合。利用EFVS技术解决DVE问题的关键在于了解需要减轻的环境条件、任务或飞行剖面以及需要探测和显示的障碍物。

没有一个传感器能够减轻所有形式的DVE。每个传感器的性能都是穿透模糊区和图像分辨率之间的一种权衡。一个真正成功的EFVS传感器包将包括多个传感器,每个传感器优化它们最能改善的环境条件和飞行剖面部分,然后实时地融合,以向机组人员和飞行计算机提供所需的图像和数据,促成成功地作业。

内华达山脉公司使用了一套多传感器套件实时融合地形、图像和障碍数据,然后在天然型和引导型DVE的支持下,根据字符系统和指令的引导,恢复所有飞行模式的目视标志。该公司正在挖掘在多传感器融合环境下二维和三维传感器的优势和局限性及其应用。

该公司的主传感器是一个94GHz毫米波雷达,专门设计和优化减轻飞机的DVE;还测试和融合了多个光线探测和测距(lidar)传感器和长波红外(LWIR)摄像头,传感器融合是实现在灵活引入新传感器的同时,集成不同传感器技术的关键。

随着真正DVE系统的部署,军方将能够在不受粉尘、雾、雪和其他环境灾害限制情况下的飞行,还降低了在仪表飞行规则条件下的最低着陆高度。

内华达山脉公司预计,在未来五年内,EFVS系统将成为商用飞机的标准配置。

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