应答机系统
一种旋转飞行器应答机天线系统的设计
Ａ ｓ ｏ ｄｅ ｔ ｎ ｙ ｔ ｍ ｓｇ ｏ ｉ ｎｉ ｐａ ｅ ｒ ｆ Ｒｅ ｐ ｎ ｒ Ａｎ ｅ ｎａ Ｓ ｓｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｆ ｒ Ｓｐ ｎ ｎｇ Ｓ ｃ ｃ ａ ｔ
ＦＥＮＧ ｉｎ。 ｕ ｎ ，ＺＨＡＯ Ｈｕ ，ＳＨＩＪ —ｅ ｇ Ｊａ ｇ ａ ｇ ａ ｉｆ ｎ
第 ３ ２卷 第 ｌ ０期
２１ ０ １年 １ ０月
宇 航 学 报
Ｊ ｕｒ ａ ｆＡｓｒ ｎ ｔｃ ｏ ｎ ｌｏ ｔｏ ａｕｉ ｓ
Ｖቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ． １ ３２
Ｎｏ １ ０
．
Ｏｃｏ ｅ ｔｂ ｒ
２ ０１ １
一
种 旋 转 飞 行 器 应 答 机 天 线 系统 的 设 计
凤建 广 ，赵 华 ，石 吉锋
飞行器 在发射 和运 行过 程 中都 需要 测控 系统提 供 精确 测量数 据支 持 ， 合作 测量模 式下 ， 在 对于 雷达 测量 系统 ， 常在 飞 行器 上 加装 应 答 机 系 统 以提 高 通 测量信 号信 噪 比 ， 加 作 用 距 离 和提 高测 量 精 度 。 增 为完成测 量信 号接 收 和 转发 任 务 ， 答 机 天线 必 须 应 满 足如下 要求 ： 在任 意飞行 时刻 ， 天线 波束 能够覆 盖
相 应的地 面测站 。
为 解决 旋 转 飞行 器 的 跟踪 测 量 问题 ， 文设 计 本
（ ．Ｂ ｉｎ ｎｔ ｒｃ ｉｇａ ｄＴ ｌｃｍｍ ｎｃ ｔ ｎＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｅｊ ｇ １０ ９ Ｃ ｉａ ２ Ｌ ｎｔ ３ ９ ， ｅ ｉｇ１ ０ ９ ， ｈｎ ） １ ｅｊ ｇＩ ｓ ｉ ．Ｔ ａ ｋｎ ｎ ｅ ｏ ｕ ｉａ ０ ｅ ｈ ｏ ｙ Ｂ ｉｎ ０ ０ ４， ｈｎ ； ．Ｐ Ａ Ｕ ｉ ６ ９ ９ Ｂ ｉｎ ０ ０ ４ Ｃ ｉａ ｅ ｉ ｏ ｉ ｊ
TCAS
145 TCAS 系统介绍空中防撞系统: TCAS（Traffic Collision Avoidance System）TA:Traffic Advisory 交通咨询显示了入侵飞机的范围，方位，相对高度，一般提前35到45秒RA:Resolution Advisory 动作咨询显示需要做的保证飞行安全的垂直动作.一般提前20到30秒TA或者RA都有音频警告，是由TCAS2000产生传递给AWU，从而发出提醒飞行员的声音。
概念空中防撞系统是安装于飞机的一组电脑系统，用以防止飞机在空中互撞。
有些飞行员昵称其为“鱼群探测器”，因为用途类似。
构成TCAS 2000 COMPUTER UNIT:收集计算其他飞机的数据，产生音频和视频信息MODE-S TRANSPONDER：应答机RMU：为TCAS与应答机提供接口LANDING GEAR：提供TCAS下降率的限制信息MFD/PFD：提供图像RADIO ALTIMETER：提供高度信息MADC (MICRO AIR DATA COMPUTER)：提供大气信息AWU (AURAL WARNING UNIT)：产生声音DIRECTIONAL ANTENNA：提供入侵飞机方位信息OMNIDIRECTIONAL ANTENNA：提供覆盖范围内的飞机信息用途TCAS显示邻近飞机与自己飞机的间距与航向，显示范围可以由飞行员决定（从6NM 至40NM），若是与别架飞机的距离或航向有相撞的危险时，TCAS会用声音及显示警告飞行员，此称为Resolution Advisory （RA）。
并且会用语音指示避撞的动作，例如：“爬升！爬升！爬升！”“下降！下降！下降！”。
别架飞机若有装TCAS，也会有同样的警告发出来各部分的功能TCAS主要由询问器、应答机、收发机和计算机组成。
监视范围一般为前方30海里，上、下方为3000米，在侧面和后方的监视距离较小。
（为了减少无线电干扰，管理条例对TCAS的功率有所限制。
737-NG_TCAS系统
自检
计算机前面板自检 在前面板上压下试验按 钮并保持之以起始自检 。在前面板上的发光二 极管字段按下列顺序点 亮：
自检
— 全部显示字段点亮 3 秒钟
— 全部显示字段熄灭 3 秒钟
— 相应的发光二极管码 点亮表明了 TCAS 的状 态。
显示
TCAS 有两种垂直解脱咨询能在姿态指示器（AI） 上表达：
显示
— TCAS 解脱咨询
— TCAS 解脱咨询
— 向下
— 向上。
这些符号仅在下列情况下提供解脱咨询：
— 当 ATC控制板上的功能选择放在 TA/RA位置。 — TCAS 和威胁着的飞机之间的通信给出其高度的 。 姿态显示器上显现了红色咨询，则向机组通知避免 某些俯仰动作。 机组用此咨询避免和威胁飞机可 能的相撞。
显示
距离数据
在 EFIS 控制板上压下交通（TFC）电门即显示 TCAS 数 据， EFIS控制板上选择的距离也表明在导航显示器（ND ）上。 除选定距离以外，当距离大于 5 海里小于 160海 里时，TCAS 的3 海里（nm）距离圈也显示出来。
超出刻度盘 当一架 RA 或 TA 飞机处在当前导航显示器（ND）显示区 以外时，ND上显示出超出刻度盘（OFF SCALE）信息。必 须TFC 电门压下接通时才有此显示。如果有 RA飞机超出 ND距离范围，OFF SCALE 信息为红色，如果有 TA 飞机超 出 ND 距离范围，OFF SCALE 信息为琥珀色，如果 TA 和 RA 飞机都有在 ND距离范围以外，则 OFF SCALE 信息显 示红色，这些信息将出现于如
交通警戒和避撞系统系统
TCAS系统
ATC/TCAS面板对TCAS的控制
（4）TA（交通咨询） 此时在应答机正常工作的基础上，TCAS也正常工作，可在 需要时产生交通咨询， 但仍不能产生决断咨询。 （5）TA/RA（决断咨询） 工作方式开关置于TA/RA（决断咨询）位，应答机和TCAS 均处于全功能状态。 不同控制盒的形式以及工作方式开关的设置、名称、顺序均 可能与此有所不同，但其基本功能是相同的。 2、监视范围选择开关 有的TCAS控制盒上设置有一个监视范围选择开关，用于选 择监视范围为正常（N）、上方（ABOVE）或下方 （BELOW ）。 控制盒上其它功能开关的功用与应答机相关。
TCAS虚假信号判别
正常情况下，TCAS判明有与本机存在潜在危险接近的 飞机时，会提前20-48秒钟发出交通咨询（TA）警告，在TA 发出后本机对入侵飞机连续监视大约15秒钟后，如果入侵飞 机与本机的危险接近情况仍存在，则本机的TCAS会发出垂 直方向决断咨询（RA）提醒飞行员避让。
而虚假TCAS警告出现的情况如下： （1）TA和RA之间的时间间隔很短，TA出现后很快（几秒 钟）转化为RA；（2）直接出现RA而不出现TA；（3）突然 出现TA/RA，然后TA/RA持续很短时间（一般几秒钟）消 失；（4）本机周围空域无其它飞机的情况下发出TA，可通 过地面ATC确认；（5）TCAS发出RA警告后，机组按照 TCAS提示操纵飞机爬升或下降后，TCAS仍显示入侵飞机 与本机的距离和方位始终保持不变，飞行员可通过地面ATC 确认。
TCAS虚假信号原因
ATC无法证实却在飞机上发生的TCAS虚假警告的 潜在原因和特点：
(2) 潜在原因- TCAS接收到其他飞机应答机的错误/干扰应答 信号: (f) 多路径信号: TCAS询问和/或应答机应答的多路径反射会 造成虚假的航迹出现在错误的范围内。这种事件在水域上空 低高度时发生为典型事件。 (g) 飞机编队：军方飞机编队飞行会产生双重目标现象。 (h) C模式地面交通：当发现目标显示一直随机的忽有忽无 时，这通常是地面交通工具造成的。只有当飞机到达1700英 尺无线电高度以下的时候TCAS才过滤掉地面交通工具C模 式交通应答。
737-NG_ATC系统
天线接口
ATC 同心电门从 ATC 天线电门跳开关获得电源。在 ATC/TCAS 控制板上选择 1 号 ATC 应答机，则 ATC同 心电门并不通电吸合，天线连接到 1 号 ATC 应答机。 选择 2 号 ATC 应答机，ATC/TCAS 控制板送出一个接 地的离散信号到 ATC同心电门，同心电门通电吸合， 并使顶部和底部天线连接到 2 号 ATC应答机。
ATC/TCAS 控制板也向应答机发送控制数据 。此控制数据完成如下功能： —允许 C模式或 A模式运行 —让应答机送出专用位置识别（SPI）脉冲 或飞机识别码。
识别、控制
每个 ATC应答机有如下程序销钉：
— 24 位飞机地址的程序销钉
— — 源宿识别码（SDI） 最大真空速。
最大真空速销钉定义了飞机的最大真空速。应答机将最 大真空速格式化后送给避撞计算机。
空中交通管制系统
概述
空中交通管制（ATC）地面站向机载 ATC 系统询问，ATC 应答机向地面站回答其询问，按所需格式的编码信息应答 。 ATC 应答机也对其他飞机或地面站的交通避撞系统（TCAS ）的 S模式询问作应答。 当一个地面站或一架其他飞机上的TCAS计算机询问本ATC 系统时，应答机发射一个脉码回答信号，从回答信号中可 吧判别和表明这架飞机及其高度。 — — 最大空速 高度
生效的 ATC应答机向 TCA避撞计算机送去如下数据： — 24 位 S 模式飞机识别码，TCAS 在避撞机动操纵的 协调时需要飞机的 S模式识别码 — — — — 气压高度 最大真空速 避撞协调信息数据 应答机系统故障数据。
控制面板
机组利用码选择器去设置 4 位识别码。这 4 位由液 晶显示器表明，识别码从 OOO 到 7777 共有 4096 个 不同选择。 注意：不要选用码 7500、7600 或 7700，这些码仅用 于应急。
RVSM教材
高度警戒系统
作为一个完整的控制系统，当出现高度控制 偏差时，需要有一个告警系统，告诉飞行员 以便采取解决措施。 RVSM运行要求有一套高度警戒系统正常工 运行要求有一套高度警戒系统正常工 作。 在MEL中，要求如果进行RVSM运行，必须 有一套高度警戒系统工作正常，这就涉及到 在MCP板上的高度选择功能要正常。
RVSM的持续适航
持续适航包括文件体系：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 维护手册(AMM满足RVSM要求）； 结构标准手册（SRM满足RVSM要求）； 标准修理手册（未特别声明）； 图解零件手册（满足RVSM要求）； 维修计划（满足RVSM要求）； 最低设备清单（修改后满足RVSM要求）。 对于以上文件体系有明确阐述的公司程序性文 件是7802-19标准程序.DOC
防止在完成改正措施和调查结论前进入RVSM空域运行 工作者需要将信息及时通报运控部门。
报告要求
高度保持故障的通知
按照要求，在发生高度保持故障的24小时之内，机务部MCC必须 将故障报告技术服务处。 向适航当局报告 当下列故障之一发生时，机务部必须在72小时之内向民航华东管 理局报告： 总垂直误差TVE等于或大于+/-300英尺（90米）； 高度测量系统误差（ASE）等于或大于+/-250英尺（75米）； 与指定高度的偏差（AAD）等于或大于+/-300英尺（90米）。 重要事件报告 RVSM重要事件报告中必须包括下列信息： 飞机标识(包括机型及注册号)； 事件描述； 事件原因； 飞行阶段(如起飞，爬升，巡航，下降，进近，着陆等)； 纠正措施。
高度测量系统
飞机要能够保持在目标高度，必然需要通过高度测 量系统知道飞机目前正确的高度。 由于最小高度间隔减小，对高度测量系统的要求就 更严格，不允许出现大的误差。 这就涉及到对静压源的控制，大气数据计算机的控 制等。 RVSM运行要求两套高度测量系统工作正常。 运行要求两套高度测量系统工作正常。 运行要求两套高度测量系统工作正常 在MEL中，没有关于高度测量的项目，说明其属 中 没有关于高度测量的项目， 于不能失效的项目。 于不能失效的项目。
3RR测量系统的高精度新型应答机设计
奶 讥 技 ２６ 第 期 ０ 年 ５ ０
文章编 号 ：０ １— ９ Ｘ（０ ６ ０ ０ ２ ０ １０ ８ ３ ２ ０ ） ５— １７— ４
ＲＳＡ Ｃ ＥＥＲ Ｈ＆ＤＶＬ 究 ＥＴ ＥＥ研 Ｍ开 ｏ 与Ｎ Ｐ 发
３ｋ Ｒ 测量 系统的高精度新型应答机设计
跟 踪测 量带 内有 ３个 或 ３个 以 上 雷 达 站 有 测 量 数 据 ， 而利用 ３ Ｒ测 量体 制 对 飞行 目标 进 行 测速 定 从 Ｒ
位 。因此， 若用两套应答机进行转发 ， 一套应答机必 须同时并且独立转发 ３ 个地面雷达站的信号。 应答机对信号的转发体制分为相参转发和非相 参转发。所谓相参转发就是应答机转发载波频率和
Ｑ ｉ ｇ ｏ ＩＪｏ— ｕ
（ ｏ ｔ ｅｔ ｈｎ ｎｔｕｅｏ ｌ ｔ ｎｃＴ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｃ ｅｇ ｕ６ ０ ３ ， ｈｎ ） Ｓ ｕ ｗ ｓ Ｃ ｉａＩｓｔｔ ｆ ｅ ｒ ｉ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈ ｎ ｄ １０ ６ Ｃ ｉａ ｈ ｉ Ｅ ｃｏ ｏ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｄ ｓ ｒ ｅ ｏ ｅ ｎ ｉｈ ｐ ｅ ｉｉｎ ｔ ｒ ｅ— ｃ ａ ｎ ｌｔａ ｓ ｏ ｄ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ＲＲ ｉ ・ ｓ ｒ ｃ ： ｈ ｓ ａ ｅ ｅ ｃ ｂ ｓ ａ ｎ ｖ ｌａ ｄ ｈ ｇ ｒｃ ｓ ｅ — ｈ ｎ ｅ ｒ ｐ ｎ ｅ ａ ｅ ｎ ３ ｎ ｉ ｏ ｈ ｎ －
接 收载 波频率 之 比为 常数 （ 常 数就 是 通 常所 说 的 该
转发比） 应答机转发信号没有引入与接收载波不 ，
相关 的频 率分 量 ； 应地 ， 非 相 参 转发 时 ， 答 机 相 在 应 转 发信号 引入 了与 接收载 波不 相关 的频率 分量 。在 测控 体 制 中 ， 测速 是 通过 测 频 来 实 现 的 ， 显然 ， 当应
转载S模式应答机在飞行中的应用
转载S模式应答机在飞行中的应用新航行系统是国际民航组织(ICAO)提出并计划在2010年在全球推广的新一代通信、导航、监视和空中交通管理系统(CNC/ATM)。
其监视系统的发展方案是二次雷达监视(SSR)和自动相关监视(ADS)。
虽然A/C模式的二次雷达使用比较广泛，但它存大很多缺陷，ICAO把发展S模式二次雷达作为一种非常重要的监视方案推广，机载应答机也正在逐渐改装为S模式应答机。
所谓S模式，美国称为离散选址信标系统，其地面询问是一种只针对选定地址编码的飞机专用呼叫的询问。
装有S模式应答机的飞机，都有自己单独的地址码，它对地面询问会用本机所编地址码来回答，因而每次询问都能指向选定的飞机，实现点名式的询问应答;同时S模式的上下行数据链可以用地空双向数据交流。
在空中交通管制中的应用A/C模式二次雷达的不足表现在几个方面:其一，应答信号只有12位二进制，编码数量有限;其二，只能回答飞机的代号、气压高度，可交换信息少;其三，询问信号结构简单(只有P1、P2、P3三个脉冲)，不含识别成分，在询问信号工作范围内的全部飞机会同时获得询问信号，可能产生同时应答，造成混叠;其四，地面反射产生盲区，还有目标的方位、距离等参数的分辩率低等。
S模式二次雷达，其询问信号和应答信号都包含有56位二进制(短报文)或112位二进制(长报文)的数据块。
在S模式的询问信号中，一个15或29微秒的数据块可容纳56比特或112比特的数据，数据的前24位规定用于飞机的地址编码，这样的飞机的识别码数量可达1677万个，是现行的A/C模式的46千多倍，足以实现全球飞机一机一码。
其他的数据位可用于传送所需的飞机参数。
利用S模式询问、应答信号中的飞机识别码，可以对目标飞机预先进行编码。
S模式地面雷达站利用飞机地址识别码能与飞机单独联系，询问机只向它负责监视的飞机进行询问，它用跟踪装置保存每架飞机的预测位置，待天线波束指向被选址的飞机时，发出询问。