中國民航主力機型數(shù)據(jù)幀擴展及應用研究

馮亮 達青

《中國民航主力機型數(shù)據(jù)幀擴展及應用研究》源于2010年中國東方航空股份有限公司（簡稱東航）的自立項目和2020年中國民航安全能力項目，由東航和中國民航科學技術研究院（簡稱航科院）共同完成。項目針對中國民航主力機型空客A320系列及波音737NG飛機開展了數(shù)據(jù)幀擴展技術研究和安全領域的應用，解決了波音737NG飛機右側空速獲取方法以及系統(tǒng)化數(shù)據(jù)幀擴展等關鍵技術，大幅提高了中國民航主力機型飛行數(shù)據(jù)獲取能力，研究成果已廣泛應用于中國民航，在中國民航主力機型中實施了“空速不一致”“迎角不一致”安全專項監(jiān)控，并應用于座艙失壓、近地警告等安全事件調查。

1引言

安全是民航業(yè)的生命線，民航持續(xù)安全在國家安全戰(zhàn)略中占有突出地位，未來我國民航持續(xù)快速增長必須以持續(xù)安全為基礎。數(shù)據(jù)是民航安全的寶貴資源，獲取重要的飛行數(shù)據(jù)，是行業(yè)安全管理工作的迫切需求。

作為中國民航主力機型的空客A320系列、波音737NG機型飛機出廠時飛行參數(shù)少、不能滿足民航安全管理工作要求的現(xiàn)狀。近年來，世界范圍內連續(xù)發(fā)生了兩起波音737MAX飛機由于空速不一致導致的航空事故。為保證飛行安全，民航局要求對所有運輸飛機開展“空速不一致”和“迎角不一致”專項監(jiān)控，然而，波音737NG作為我國民航的主力機型，卻在QAR參數(shù)記錄中沒有記錄右側空速等大氣數(shù)據(jù)計算機的相關參數(shù)，無法完成“空速不一致”的專項監(jiān)控。

東航從2010年開始探索空客A320系列飛機數(shù)據(jù)幀擴幀技術；從2019年開始，在民航局航空安全辦公室的指導下，東航聯(lián)合航科院開展了波音737NG飛機右側空速采集改裝設計以及波音737NG飛機系統(tǒng)化數(shù)據(jù)幀擴展研究。

2主要研究內容

如圖所示，主要研究包括參數(shù)選取并制定擴幀方案、機載ACMS（Aircraft Condition Monitor System）編制、地面譯碼庫編制、裝機驗證測試數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)幀規(guī)范研究。在波音737NG飛機數(shù)據(jù)幀擴展研究中，為獲取飛機右空速參數(shù)還增加了飛機線路改裝及適航取證環(huán)節(jié)。改裝在民航華東管理局的大力支持下，獲得了民航局的改裝設計批準（Modification Design Approval， MDA）。

3主要創(chuàng)新點

3.1 波音737NG飛機右側空速等相關參數(shù)采集技術創(chuàng)新

在世界范圍內首次實現(xiàn)對波音737NG系列飛機右側空速等右側大氣數(shù)據(jù)計算機相關參數(shù)的獲取。通過將右側的大氣慣導組件信號接入數(shù)字式飛行數(shù)據(jù)采集組件的ARINC 429總線，完成右側空速等飛行數(shù)據(jù)的采集。該改裝技術經濟可靠，并具有完整的自主知識產權，獲得了中國民航局MDA。

3.2 空客A320系列、波音737NG飛機數(shù)據(jù)幀系統(tǒng)化擴展技術創(chuàng)新

深入挖掘空客A320系列、波音737NG飛機的機載ACMS采集和記錄參數(shù)的潛在能力，從參數(shù)來源擴展、參數(shù)篩選、數(shù)據(jù)幀排列方式、參數(shù)采樣誤差精度控制、飛機ACMS數(shù)據(jù)擴展能力試驗以及參數(shù)驗證等方面開展研究。通過研究，將空客A320系列飛機QAR參數(shù)記錄的數(shù)量由飛機交付時的三百多個擴展到兩千多個；波音737NG飛機QAR記錄的參數(shù)增加了400多個。在增加參數(shù)的同時，對重要參數(shù)還增加了記錄頻率。

3.3“空速不一致”“迎角不一致”監(jiān)控模型創(chuàng)新

應用統(tǒng)計學方法設計了“空速不一致”“迎角不一致”安全監(jiān)控模型，實現(xiàn)了全行業(yè)空客A320系列、波音737NG飛機“空速不一致”“迎角不一致”專項安全監(jiān)控。

4 研究成果

4.1 專利、軟件著作權

項目獲得1項發(fā)明專利，另1項申請中，2項軟件著作權。

發(fā)明專利：

1）應用于飛機的報警方法、系統(tǒng)及監(jiān)測終端（202111066816.0）；

2）一種飛機大氣數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控及報警系統(tǒng)（ZL 2016 11245731.8）。

軟件著作權：

1）空客A320系列飛機飛行數(shù)據(jù)接口組件記錄參數(shù)升級軟件V1.0，證書號：軟著登字第0584920號；

2）波音737NG飛機數(shù)字式飛行數(shù)據(jù)采集組件記錄參數(shù)升級軟件[簡稱：ACMS軟件]V1.0，證書號：軟著登字第8164283號。

4.2 科技成果評價

項目研究成果通過了中國航空運輸協(xié)會的科技成果評價，專家組認為本項目在波音737NG右空速采集技術、空客A320系列和波音737NG機型的數(shù)據(jù)幀擴展技術方面達到了國際領先水平，并獲2020年度中國民航科學技術獎二等獎。

5推廣應用

1）2020年，民航局領導對波音737NG擴幀的研究成果給予充分肯定，決定在全行業(yè)推廣該成果。根據(jù)民航局《關于B737NG數(shù)據(jù)幀擴展試點項目推廣應用的通知》局發(fā)明電〔2020〕628 號文件要求，2020年9月開始對在中國注冊并按CCAR121部運行的波音737NG飛機開始實施加改裝。

2）空客A320系列飛機記錄參數(shù)升級數(shù)據(jù)庫已通過美國特勵達公司向全球市場推廣。國內近80%的空客A320系列飛機上使用該成果，涉及國航、東航、南航等21家航空公司，國際上達美航空、Wizz Air、Air New Zealand等航空公司使用該成果。

3）項目成果已應用在中國民航專項安全監(jiān)控，實現(xiàn)了全行業(yè)空客A320系列、波音737NG飛機“空速不一致”和“迎角不一致”的監(jiān)控；廣泛用于座艙失壓、低高度大坡度、高原機場超輪速等安全事件調查，得到了民航局航空安全辦公室高度認可；同時，一些重要參數(shù)為航空公司實施SOP程序監(jiān)控、RNP運行監(jiān)控、空調性能監(jiān)控、發(fā)動機監(jiān)控管理等提供了寶貴的數(shù)據(jù)資源，提升了航空公司飛行訓練與培訓能力、運行管理水平、運營效益、以及機務維修能力等。

6總結

東航以民航安全為己任，歷時11年刻苦鉆研，研究成果已應用到中國民航60%的飛機上，在世界范圍內首創(chuàng)性地開展了空客A320系列和波音737NG機型系統(tǒng)化數(shù)據(jù)幀擴展研究。通過研究，獲取了波音737NG飛機右側空速等大氣數(shù)據(jù)；同時，空客A320系列、波音737NG獲得了大量與民航安全以及航空公司運行相關的重要飛行參數(shù)；在民航機隊中實現(xiàn)了“空速不一致”“迎角不一致”的安全專項監(jiān)控，在航空事故調查領域得到廣泛應用，為航空公司實施安全監(jiān)控、提升效益提供了強有力的數(shù)據(jù)支撐，是民航安全領域的一項基礎性、戰(zhàn)略性的科技創(chuàng)新研究。