航空客觀檢查體系建設(shè)綜述

彭志剛 馮威 高偉亮

摘要：數(shù)據(jù)采集記錄設(shè)備已由單純的模擬量、開關(guān)量、音頻、視頻記錄發(fā)展到集多路音頻、多路視頻、多路/多類航空總線數(shù)據(jù)、離散量為一體的綜合記錄設(shè)備，航空客觀檢查系統(tǒng)是能夠完成飛行信息客觀記錄、忠實再現(xiàn)、有效評估、長期監(jiān)控功能的設(shè)備總稱，本文從航空客觀檢查系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、信息傳遞、管理應(yīng)用、作用發(fā)揮等方面進行了闡述。

關(guān)鍵詞：客觀檢查；采集記錄；信息傳遞；管理應(yīng)用

航空客觀檢查系統(tǒng)是能夠完成飛行信息客觀記錄、忠實再現(xiàn)、有效評估、長期監(jiān)控功能的設(shè)備總稱，由機載設(shè)備和地（艦）面設(shè)備組成。該系統(tǒng)能夠以記錄的客觀事實為依據(jù)，以性能指標和技術(shù)要求為準繩，以信息判讀、統(tǒng)計和深度挖掘為手段，為人們及時發(fā)現(xiàn)和糾正航空科學(xué)實踐中存在的偏差，指導(dǎo)武器裝備的研制改進、科學(xué)使用和維修保障提供技術(shù)支撐?？陀^檢查系統(tǒng)具有理念開放性、系統(tǒng)包容性、功能擴展性的特點，其組成如圖1所示。傳統(tǒng)的飛參、音視頻、任務(wù)數(shù)據(jù)等采集記錄系統(tǒng)，以及未來可能出現(xiàn)的類似數(shù)據(jù)采集記錄手段，連同配套的信息傳遞、處理、分析、管理設(shè)備及軟件，都屬于客觀檢查系統(tǒng)的范疇。

人類的航空史就是航空科學(xué)實踐活動不斷在糾正偏差過程中深入、發(fā)展的歷史。以飛參為代表的客觀檢查系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展，符合人類航空科學(xué)實踐活動及時發(fā)現(xiàn)和糾正偏差的內(nèi)在需求。隨著客觀檢查系統(tǒng)的作用不斷凸顯，人們對客觀檢查系統(tǒng)的認識不斷深入，需求不斷擴展，投入不斷加大，新技術(shù)、新材料、新工藝不斷得到應(yīng)用，使客觀檢查系統(tǒng)在半個多世紀的時間里，走過了一段從簡單到復(fù)雜、從人工到智能、從分立到綜合、從沒有抗毀能力到具有較高抗毀能力的發(fā)展歷程。

1 采集記錄由簡單到復(fù)雜，從分立到綜合

飛行事故調(diào)查是航空科學(xué)實踐活動糾正偏差的極端體現(xiàn)。為了更方便、更準確的查明事故原因，避免類似問題再次發(fā)生，上世紀40年代國外開始研制飛參系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)的參數(shù)記錄能力由最初的5個發(fā)展到幾千個；記錄介質(zhì)從紙帶、箔帶、磁帶發(fā)展到固態(tài)及其增強型；防護記錄器的抗墜毀性能從最初的無防護能力發(fā)展到具有很強的防護能力；采集信號的來源也從共用傳感器、獨立傳感器向總線方式轉(zhuǎn)變；余度設(shè)計不斷增強，已從器件級擴展到分機級。

為檢查作戰(zhàn)訓(xùn)練效果，上世紀50年代美國和蘇聯(lián)開始出現(xiàn)了機載照相槍4，用膠片記錄航空武器射擊效果。傳統(tǒng)照相槍判讀環(huán)境受限制，存在準確度低、可靠性差等問題，隨著民用攝錄像技術(shù)的發(fā)展和圖像信息實時采集、壓縮處理算法的不斷完善，視頻記錄系統(tǒng)逐步取代了機載照相槍，并由模擬走向數(shù)字，記錄的信息也不斷增加。目前能夠同時完成對機頭前方外視景、座艙內(nèi)平顯、下顯等多路視頻及機內(nèi)通話音頻信息的記錄，在作戰(zhàn)訓(xùn)練效果分析研判中起到了十分重要的作用，對于提高飛行員訓(xùn)練質(zhì)量和技術(shù)水平極為有利，已成為現(xiàn)代航空器的重要信息記錄設(shè)備。

為了滿足航空電子設(shè)備科研試驗、故障定位、作戰(zhàn)效能評估的需要，上世紀60年代出現(xiàn)了安裝在各個電子設(shè)備內(nèi)部的分立式數(shù)據(jù)記錄裝置，隨著航空總線技術(shù)的發(fā)展，這些記錄裝置已由分立走向綜合，用于記錄整個航電系統(tǒng)的工作情況。由于記錄信息量大幅增加，各類信息緊密關(guān)聯(lián)，為機載電子設(shè)備的科研試驗、故障排除和使用評判帶來了極大便利，并逐步用于這些設(shè)備的性能監(jiān)控。

隨著電子元器件性能的提高，上述所提到的模擬量、開關(guān)量、音視頻和任務(wù)數(shù)據(jù)等記錄手段，已逐步統(tǒng)一成一個系統(tǒng)。西方發(fā)達國家最新裝備于四代戰(zhàn)機的飛行數(shù)據(jù)管理記錄系統(tǒng)（Flight Data Management & Recoder System，簡稱FDMRS）不僅實現(xiàn)了對所有飛行數(shù)據(jù)的綜合采集記錄和加卸功能（集中加載飛行任務(wù)規(guī)劃、通信頻率規(guī)劃、武器使用規(guī)劃、信息網(wǎng)絡(luò)組織應(yīng)用規(guī)劃），還具有向飛行員提供綜合告警、危險預(yù)測、安全提示、裝備使用建議和特情處置方案等方面的能力，可確?？盏赝斤@示相關(guān)信息，是機上集中處理、實時分發(fā)飛行數(shù)據(jù)實的核心信息交聯(lián)部件。其具體原理組成如圖2所示。美國、英國、法國和俄羅斯在其研制的新一代先進的軍、民用飛機上，均采用了與之相關(guān)的飛行數(shù)據(jù)多信息管理記錄技術(shù)，并且十分重視它的作用和技術(shù)發(fā)展。

2 信息傳遞由人工到智能，從事后到實時

信息傳遞是指飛行數(shù)據(jù)從采集記錄端傳遞至數(shù)據(jù)應(yīng)用端的過程。人工到智能的轉(zhuǎn)變是指從人工數(shù)據(jù)卸載、運送向網(wǎng)絡(luò)自動控制的數(shù)據(jù)卸載、傳遞轉(zhuǎn)變；事后到實時的轉(zhuǎn)變是指從飛行結(jié)束后或事故發(fā)生后卸載傳遞飛行數(shù)據(jù)向一邊飛行一邊傳遞接收飛行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變。

信息傳遞的時效性，是飛行數(shù)據(jù)發(fā)揮作用的先決條件。以飛參系統(tǒng)為例，最初需要打開防護記錄器的殼體才能卸載數(shù)據(jù)，因此飛參數(shù)據(jù)一般只能在飛行事故發(fā)生后進行卸載，通過事故調(diào)查

發(fā)揮其糾偏作用；90年代末，出現(xiàn)了一線檢測設(shè)備，可以在原位卸載飛參數(shù)據(jù)，但由于數(shù)據(jù)卸載速度很慢，只能隔一段時間卸載一次，飛參數(shù)據(jù)也只能隔一段時間才能發(fā)揮一次作用；21世紀初，出現(xiàn)了手持卸載器和快取記錄器，大幅提高了數(shù)據(jù)卸載速度，可以實現(xiàn)每個飛行架次的數(shù)據(jù)卸載，飛參數(shù)據(jù)在每個架次結(jié)束后都可以用于檢查問題、糾正偏差，已經(jīng)成為飛機是否放飛的重要依據(jù)；直到無線數(shù)據(jù)傳輸手段的廣泛應(yīng)用，飛參數(shù)據(jù)才實現(xiàn)了實時傳輸，使得人們有條件實時糾正飛行偏差。

西方發(fā)達國家非常重視飛行數(shù)據(jù)的實時傳遞和應(yīng)用問題。早在20世紀70年代，美軍就利用當時比較成熟的短波、超短波數(shù)字通信技術(shù)開展客觀記錄數(shù)據(jù)的實時傳輸，最初用于航空管制，后逐步完善。隨著衛(wèi)星、無線電通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步，歷經(jīng)40年的發(fā)展，美軍已形成了以衛(wèi)星通信為主，以寬帶數(shù)字通信為輔的客觀記錄數(shù)據(jù)傳輸體系。在20世紀90年代，國際民航組織開始使用UAT航空移動衛(wèi)星超視距通信數(shù)據(jù)鏈，用于在越洋、極地及沙漠地帶傳輸航管和監(jiān)視信息。目前法航強制要求國際航線飛機加裝衛(wèi)星通信系統(tǒng)，實時回傳飛行數(shù)據(jù)，以確保飛行狀態(tài)的實時監(jiān)控和安全提示。

3 管理應(yīng)用由分散到集中，從單一到全面

在飛參、視頻、任務(wù)數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)設(shè)計之初，就同步研制了相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析軟件。與機載設(shè)備的維護分工類似，各類飛行數(shù)據(jù)的管理與應(yīng)用也往往隨著機載設(shè)備的維護分工由不同專業(yè)負責。管理非常分散，各類數(shù)據(jù)難以融合。由于各類飛行數(shù)據(jù)之間蘊含著非常有用的關(guān)聯(lián)信息，人們在使用這些數(shù)據(jù)時，綜合分析的需求和行為不斷增加，對機載設(shè)備和分析軟件均提出了整合需求，對分析軟件功能需求也越來越高，使得各類飛行數(shù)據(jù)的管理由分散向集中發(fā)展，數(shù)據(jù)的應(yīng)用由單一向綜合轉(zhuǎn)變。蘇30МК2飛機客觀檢查系統(tǒng)通過解決機上飛參、視頻和任務(wù)記錄的時統(tǒng)問題，在地面采用一套分析系統(tǒng)，實現(xiàn)了對多種來源數(shù)據(jù)的綜合分析和集中管理。

西方發(fā)達國家在實現(xiàn)客觀記錄數(shù)據(jù)綜合分析和集中管理的基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)融合等技術(shù)來處理分析這些海量數(shù)據(jù)，通過完備的數(shù)據(jù)統(tǒng)計手段建立指揮員、飛行員、飛機和發(fā)動機的技術(shù)檔案，解決了飛行數(shù)據(jù)只有個別專業(yè)人員開展分析應(yīng)用的問題，實現(xiàn)了飛機設(shè)計制造部門、使用部門、維護保障部門全員、全專業(yè)、全流程使用所需飛行數(shù)據(jù)的模式，為飛行訓(xùn)練、裝備維修、現(xiàn)役裝備改進和新裝備研制提供數(shù)據(jù)支撐。

4 作用發(fā)揮由事后問題查處到事前事故預(yù)防

隱患是事故的基礎(chǔ)，事故是隱患的結(jié)果；隱患積累到一定程度，就必然發(fā)生事故。因此，積極發(fā)現(xiàn)、消除隱患，積極發(fā)現(xiàn)、糾正偏差，就能達到避免或減少飛行事故的目的。及時分析應(yīng)用飛行數(shù)據(jù)，能夠發(fā)現(xiàn)許多飛行員在空中沒有察覺的，機上儀表、顯示和告警系統(tǒng)沒有反應(yīng)出來的，機組檢查難以發(fā)現(xiàn)的隱患，避免了許多可能出現(xiàn)的事故或事故征候，有巨大的軍事、經(jīng)濟效益。

隨著飛行數(shù)據(jù)應(yīng)用的實效性不斷提高，機上數(shù)據(jù)采集處理必將與裝設(shè)備狀態(tài)告警、飛行狀態(tài)和控制糾偏不斷融合，客觀檢查系統(tǒng)必然能夠在預(yù)防事故的工作中發(fā)揮出更加重要的作用。

5 結(jié)語

綜上所述，正是由于事故預(yù)防的投入能夠帶來巨大的軍事、經(jīng)濟效益，人們才堅定推進客觀檢查系統(tǒng)的發(fā)展。隨著人們認識水平不斷提高和航空科技不斷進步，客觀檢查系統(tǒng)必將不斷擴展完善，在飛機的科研、試驗、使用、保障中發(fā)揮出更大的作用，為及時發(fā)現(xiàn)和糾正航空科學(xué)實踐中存在的偏差，確?！按竽懙仫w、科學(xué)地飛、安全地飛”做出更大的貢獻。

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作者簡介：彭志剛（1978），男，江蘇徐州人，碩士研究生，講師，海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)航空電子系航空雷達工程教研室；馮威（1977），男，河北豐潤，碩士研究生，講師，海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)航空電子系航空雷達工程教研室；高偉亮（1980），男，遼寧營口，博士研究生，副教授，海軍航空工程學(xué)院青島校區(qū)航空電子系航空雷達工程教研室。