时间:2023-03-22 17:33:07
导语:在飞行安全论文的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。
本文论述了我国民用飞机航空电子设备在试飞阶段的安全性验证技术。随着ARJ21-700飞机试飞工作的不断开展,在深入分析各航空电子设备特点的基础上,紧密结合试飞阶段的工作内容,形成航空电子设备试飞阶段安全性验证要求。通过针对各要求确定验证方法,建立安全性验证技术,为试飞阶段的民用飞机航空电子设备安全性验证提供理论依据和方法支撑。
【关键词】航空电子设备 安全性验证 人-机-环境
1 引言
随着航空电子设备广泛应用的同时,其逐渐取代了飞机上自动化程度较低的机械设备,在飞机上比重也越来越大;随着发动机技术的不断发展,飞机的续航能力得到了大幅度的提升,飞行的时间也在不断增加,设备的运行环境也越来越复杂;航空电子设备数量和种类的增多,如保障飞行安全的新型航电设备交通咨询与避撞系统、近地告警系统等不断出现,也导致设备的失效模式越来越复杂,应力、电磁等影响因素引起的失效也越来越多。综上所述,航空电子设备与飞机乃至人员之间的相互安全性影响也越来越大。
安全性验证是飞机安全性工程中的一项重要内容,其目的是通过安全风险分析与验证,识别、评价系统存在的危险,并根据危险的程度提出消除或控制危险的措施,避免重大安全事故的发生。目前在航空电子设备领域对安全性的应用主要停留在设计阶段,而在试飞阶段缺少相应的安全性验证方法,装备的安全性工作停留在较低的层次,因此,如何有效地验证民用飞机航空电子设备安全性状态成为急需解决的问题之一。
本论文通过对民机航空电子设备特点的研究,收集、分析航空电子设备安全性的相关规范等相关资料,确定航空电子设备的安全性验证要求,研究安全性验证技术(包括安全性验证矩阵和建立安全性验证方法),形成适用于试飞阶段的民机航空电子设备的安全性验证体系,为试飞阶段的民用飞机航空电子设备安全性验证提供理论依据和方法支撑。
2 问题解决方案
2.1 问题解决思路
本论文的解决思路如图1所示。
2.2 民机试飞航空电子设备安全性验证要求
为了更直观、全面系统地给出航空电子设备与飞机和人员之间相互的安全影响,通过对航空电子设备与飞机、人员之间关系的研究,将“人-机-环境”系统理论应用到机载航空电子设备的安全性验证中。
“人-机-环境”系统工程的研究可用图2来形象的描述,它包括:人本身特性、机器特性、环境特性、人-机之间关系、人-环境之间关系、机器-环境之间关系、人-机器-环境之间关系共7项内容的研究。
本文中将航空电子设备作为“人-机-环境”系统中的“机器”、航空电子设备的载机作为系统中的“环境”,演变为基于“人-设备-载机”的安全性验证体系,主要包括人-设备、设备-人、设备自身特性、设备-载机、载机-设备等5个方面。
随着航空电子设备要完成的功能和组成也越来越复杂,由此带来的安全性问题也越来越多,主要体现在航空电子设备对飞机正常飞行安全的影响,同时飞机工作状态、所处的任务剖面环境也在持续影响着航空电子设备的正常工作。另外,航空电子设备自身具有的一些结构缺陷、功能问题也在无形中影响着其自身的安全工作。航空电子设备构成危险的主要来源有:产品或产品使用材料的固有危险;设计缺陷;制造缺陷,腐蚀性物质以及毒性物质等属于使用材料的固有危险。一般而言,设计问题可能是上述诸因素中最重要的方面。设计人员不仅可能在设计产品时,引入了设计缺陷,形成产品自身的危险,还可能缺乏正确控制产品及其材料危险的能力。制造缺陷一般由不正确的生产工艺造成,常见例子有产品中的锐边、棱角、尖端等。由使用或维修设备时的人为差错造成的危险也是屡见不鲜的,也应给予足够的重视。除了产品本身存在的危险以及人为差错引起的危险外,会对系统安全产生直接影响的设备故障及有害环境也是造成危险不容忽视的因素。结合试飞特点,并对其他类似行业产品的安全性要求及特点进行研究,整理适用于民机机载航空电子设备安全性评估验证的内容,建立基于“人-设备-载机”民机机载航空电子设备安全性评估要求。
2.3 安全性证技术
在民机型号合格审定过程中,用来表明与适用的适航条款的符合性的方法统称为符合性验证方法(Means of compliance,简写MOC)。现在国际上MOC趋向统一,主要有10种。在适航管理程序AP-21-03R3《型号合格审定程序》附录I中对这10种方式进行了简单的说明,具体见表1。
本论文形成的方法通过将电子设备具体的安全性验证要求纳入到安全性验证矩阵中,确定了每一条安全性验证要求的验证时机,并对验证验证要求具体采取的验证方式,制定了针对性的验证方法。由验证矩阵和方法组成的验证方案包括了试验时机、验证方式、技术状态、试验要求、试验程序、结果处理等6个方面,可为民机航空电子设备安全性验证提供直接有效的技术支持和方法保证。下面以某一验证要求为例,对形成的验证矩阵及方法进行说明:
验证要求:电子设备产生的辐射值不得超过规定的人体所能接受安全辐射值。
试验时机:试飞后期(在电子设备的技术状态固化以后)。
验证方式:MOC7。
技术状态:
(1)飞机状态良好,设备状态良好,可正常通电;
(2)三级计量单位定标吻合的宽频谱磁场测试仪。
试验要求:
(1)飞机尽量停放在离外部辐射源较远的地方,或在辐射源关闭的时间段进行,以减少外部环境的干扰与影响;
(2)测试时,与设备无交联关系的系统不开机;
(3)关闭现场所有具有电磁辐射特性的设备(如手机、对讲机等通讯设备);
(4)以飞机上各人员所处的空间为位置点,每个位置点设三个测量点(对应人员坐姿状态下眼部、胸部、下腹部),以测量仪器在测试部位所有方向上测得最大数值为准。
试验程序:
(1)利用检测设备,对各位置点的磁场强度进行测量,以确定环境电磁的量值,记录其测量结果;
(2)发动机启动,设备及相关系统上电,进入正常飞行剖面时的正常工作状态;
(3)依次进行各位置点的磁场强度测量,测量应进行3次,并记录其测量结果。
结果处理:对3次测量结果进行算术平均,并与要求进行对比后给出验证结果。
3 结论
上述方法是对相关设计规范、准则及适航规章中的条款等进行转化,建立了基于“人-机-环境”的民机航空电子设备安全性验证要求,充分考虑了航空电子设备与人员及飞机之间的安全性影响;针对安全性验证手段缺乏等问题,通过研究试验条件、要求及程序等因素,形成了基于适航MOC符合性验证体系的民机航空电子设备安全性验证技术,使得安全性验证更具有操作性。该机载防撞系统的安全性验证,通过符合性声明、地面试验、实验室试验和航空器检查等方法进行了有效验证,为民机航空电子设备安全性验证提供了方法保证。后续可将本文形成的方法体系类推到民用飞机的其他设备(如发动机)以及飞机的安全性验证中。
4 结束语
一直以来,对安全性验证技术的研究往往陷入到失效概率的考核、寻找其他的定量指标中;在成熟的可靠性领域里,如MTBF等均可作为衡量可靠性水平的指标;然而对于安全性来说,如果存在隐患,则应不遗余力的去消除,而将安全性定量化并不能给操作者带来参考。根据墨菲定律,事故总会发生,只是时机的不同而已。
飞行安全与人的因素、飞行管理、维修管理、航空装备、气象海况、地域环境等方面密切相关,因此安全性验证应侧重于发现危及人员和飞机的因素,制定相应的措施。在“人-机-环境”系统中,既要重视人的因素,又要注意人、机、环境诸多因素的关联和综合,以提高航空安全水平。本文通过研究试飞阶段民机航空电子设备的安全性验证技术,在此基础上,也可为后期其他系统和整机安全性验证技术的建立奠定理论基础。
参考文献
[1]SAE.SAE ARP 4761 Guideline and Methods for Conducting the Safety Assessment Process on Civil Airborne Systems and Equipment[S].SAE,1996.
[2]AC25-7A\输类飞机合格审定飞行试验指南.
[3]AC20-151关于机载防撞系统(TCAS Ⅱ) 7.0版本和S模式应答机的咨询通告美国联邦航空局.
[4]AP-21-03R3型号合格审定程序[J].中国民用航空总局,2002.
[5]赵廷弟.安全性设计分析与验证[M].国防工业出版社,2011.
[6]马银才,张兴媛.航空机载设备[M].清华大学出版社,2002.
[7]孙有朝.民用飞机适航符合性验证方法与程序研究[J].航空标准化与质量,2008.
[8]孙长华.飞行安全中人的因素[J].国际航空,1996.
关键词 能见度;降水;积冰;风切变;天气系统
中图分类号 V32 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2014)106-0144-02
民航人重要的理念是:“民航有了安全不等于有了一切,但没有了安全就没有一切”,安全第一,预防为主,这是民航无数血的实践的总结,从本质上说,航空安全与人民生命、财产、国家安全之间密不可分。然而,从19600-2001年间,我国的飞行事故及事故征候的出现的频率是相当高的。就最近的国际飞行事故统计表明,一等事故80多起,由气象原因造成的占事故总数的39%。可见,气象原因对民航飞行的安全构成严重威胁,直接威胁着任命生命与财产安全,而降水对安全飞行的影响不可忽视,因此研究降水天气对安全飞行很有必要。
1 基本概念
降水是指云雾中的水滴落到地面的现象。
2 降水的形成
2.1 云滴增长过程
降水是云的产物,但是有云不一定会形成降水。云滴尺度很小,在空气阻力和上升气流的作用下,降落速度极慢,很容易蒸发掉。只有当云滴增大到能克服空气阻力和上升气流的抬升,并在下降过程中不被蒸发掉,才能以雨、雪或其它形态落到地面。
一块云能否降水,主要取决于云滴增长过程。而使云滴增长过程主要有两种:一种是云滴凝结或凝华增长,另一种云滴间互相碰并增长。
3 我国降水的主要天气系统
在我国直接影响降水的天气系统很多 ,主要有锋面气旋,锋面,高空低涡,空中切变线,热带气旋,空中槽。
4 降水对民航航空器飞行安全的的影响
4.1 降水降低了能见度
降水使能见度减少的程度,与降水的种类、降水强度及飞行速度有关。
一般性降水会使能见度降低至不足3公里,若航空器在飞行中能见度急剧下降,当航空器在高速飞行的情况下遇到强降水,飞行中的能见度可能不足10米,严重影响航空器的飞行、降落与起飞。
4.2 降水可能造成飞机积冰
航空器在零度以下的高空飞行时,当进入过冷水滴的云团时,过冷水滴与机身的碰撞后形成积冰,且速度越大积冰越迅速,积冰强度于速度、过冷水滴温度、大小成平方比。积冰改变了飞机气动构型,使升阻大大降低,从而阻力增大,升力减小 ,航空器掉高度,威胁安全。
4.3降水影响航空器的起飞和着陆阶段
当着陆机场备降水所覆盖,在着陆阶段,降水影响能见度、飞行姿态、落地参数,严重影响着陆安全,还可能造成划水,偏出跑道,冲出跑道等情况。在起飞阶段,同样影响能见度,飞机气动构型,增加阻力,可能导致抬前轮速度增加,偏离或冲出跑道等危险。
4.4 强降水区容易形成风切变
飞机在着陆阶段,由于起落架放下,襟翼放到最大,阻力增大,加速性能和上升性能大打折扣,另外着陆时高度低、速度小,一旦遇到风切变,就无法从风切变中改出而坠毁!所以着陆机场有强降雨、大风的情况下,最好选择等待或备降!
4.5 强降水能使航空器发动机熄火或喘震
对于螺旋桨和活塞式发动机的航空器,如在飞行中进入大雨区,如发动机内吸入过量雨水后,点火若不及时会造成发动机熄火,特别是飞机处于低速飞行阶段,更要提高警惕。
4.6强降雨改变了航空器的气动构型
航空器飞行过程中进入强降雨区时,降雨对飞机冲击产生的很多负面效应,是危及飞行安全的重要因素。
1)雨滴的撞击导致航空器的动能损失,增加了阻力,燃油经济性降低;
2)降雨对空气动力构型的破坏,机身表面摩擦力的变化使气流改变了运动方向与速度,升力系数值降低,升力的减小加上增加阻力的增大,并气动性变差。
4.7降水影响机场运行区的使用
降水影响机场运行区的使用是由跑道上的积水、结冰、积雪以及冰雪、冰水混合物引起的。
当机场运行区出现上述降水影响时,影响航班正常着陆时的摩擦力,从而出现滑水、偏离跑道,冲出跑道的危害飞行安全的情况。
5 遭遇降水时的建议和措施
5.1如何降低降水对飞行的能见度的影响
强降水能见度的影响最大,雨水不仅影响了大气透明度,当雨水贴附在挡风玻璃上形成光线的折射,从而大大的降低了能见度。迅速脱离降水区和及时打开防雨刷,可以有效提高能见度,另外可以要求管制方面将着陆灯开到最高亮级,打开着陆灯!
5.2 过冷水滴造成飞机积冰的解决方法
当飞行过程中出现由于过冷水滴造成的积冰时,应迅速脱离所在积冰区的高度或水平边界,及时打开防冰装置(如膨胀除冰或加热除冰)。并将所知道的结冰区告知管制单位,防止其他航空器误入结冰区。
5.3正确使用机载气象雷达
雷达荧光屏上有可供选用的10,25,50,100海里不同比例的气象雷达显示图,通过调节不同的比例尺来观察、掌握可能对飞行航线产生影响的天气情况,对天气情况进行预判,早做预案,避免进入危险天气,危害飞行安全。
本文通过对降水危险天气及综合系统的分析,得出以下结论:
产生降水的天气系统主要有锋线、槽线、切变线和高空涡等;在强降水使得能见度急剧下降、可能存在风切变、颠簸等严重影响飞行、着陆、起飞的情况下,驾驶员应选择绕过强降水区、延迟起飞、返航、备降等方法规避飞行安全风险,保证飞行安全第一
参考文献
[1]陆瀛洲.高空高速飞行气象条件.气象出版社,1994.
[2][日]伊藤博.航空气象,科学出版社,1981.
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关键词:抬头显示系统;工作原理;设计原则;发展趋势
引言
驾驶员的驾驶行为按顺序可以分为感知信息、驾驶判断和执行操作这三个阶段。其中信息感知阶段是驾驶基础,感知阶段的信息主要是依靠触觉、视觉、听觉、嗅觉等感官器官获得,其中驾驶员获取的80%的有价值信息都是依靠视觉获取的[1],相关视觉的汽车安全技术乃是汽车安全研究的重中之重。
随着单片机技术和投影技术的发展,车载抬头显示系统(Head-Up Display,简称HUD)得到了迅速的发展。HUD是一种视觉辅助安全系统,该技术是在驾驶员视觉合理范围内以投射等技术实现汽车速度、实时油耗等信息的显示[2],从而避免分散对前方道路的注意力,而且不必在观察远方的道路和近处的仪表之间调节眼睛,可避免眼睛的疲劳,从而提高驾驶安全性。如图1所示。
李小静.TIF;%60%60TS(JZHT7.H图1抬头显示系统TS)KH*2
1.车载HUD的原理
HUD系统又叫平视显示系统,利用光学反射的原理,将重要的飞行相关资讯投射在位于座舱前端、高度大致与飞行员的眼睛成水平的一片玻璃上面,投射的文字和影像调整在焦距无限远的距离上面,飞行员能够透过HUD轻易的将外界的景象与HUD显示的资料融合在一起[3]。1988年通用公司首次将HUD应用在Oldsmobile车上。目前车载HUD显示系统主要有以下三类:HUD直视系统,HUD反射板系统,HUD风窗玻璃映像系统。
HUD直视系统一般把显示器安装在仪表板上,使用的平板显示器由于其透射率较低,因此前视野范围不大,不能远距离投影显示。HUD反射板系统,它的投影装置安装在仪表板下面,其投影光经仪表板上面的半透明反射板反射到驾驶员眼睛里,由于反射板的透射率在60%-80%,因此其前方视野也不大[1]。
当前大多数汽车配置的均为HUD风窗玻璃映射系统。此系统在前挡风玻璃上镀膜或者贴膜来得到所需要的显示屏,显示光经位于驾驶席前方的半透明反射板(组合器)反射后,映入驾驶员的眼睛。驾驶员通过组合器,对前方的景色和显示图像以相重叠的形式能同时视认两方的信息。显示像通过透镜系统能在无限远点处成像,所以能够缩短视线的移动和焦点调节所需要的时间[4]。其结构原理如图2所示。
李小静2.TIF;%70%70TS(JZHT7.H图2HUD风窗玻璃映像系统原理TS)KH*2
2.车载HUD的设计原则
由于人们对HUD的易读性、舒适性的要求以及汽车驾驶室的特殊使用环境,对HUD的设计需要遵循以下原则:
(1)简洁、直观、易读[1]。作为人(驾驶员)机(车辆)交互的界面,HUD的显示界面应该简洁、直观、易读,以便于驾驶员能在很短的时间内获得需要的信息,从而缩短反应时间。
(2)多用符号表示信息。实验表明HUD易造成信息量超负荷,尤其是使用文本显示形式,易造成视觉捕捉的效果。经比较发现,符号比字母数字更易理解[1]。
(3)亮度、颜色可调。随着外界光照强度和前方外界参照物的不同,显示亮度及颜色应具有连续可调功能,以适应驾驶环境亮度及显示信息与外界参照物的颜色对比度的变化,以便于驾驶员更容易读取信息。
(4)舒适性。HUD显示界面给驾驶员提供各种车况和驾驶信息,是获取驾驶信息的主要途径,因此HUD显示系统需要良好的操作性,显示界面要具有一定的查看舒适性[1]。
(5)可靠性与稳定性。虽然驾驶室环境要比发动机舱和底盘等环境好,但是依然要求HUD的投影显示单元要在振动、潮湿、高低温、加减速、冲击、沙尘、太阳辐射等汽车制造业要求的恶劣条件下还能可靠稳定的工作。
3.车载HUD的研究现状
20世纪80年代国内开始重视座舱抬头显示器标准化工作,有关单位制定了部分国军标,为座舱显示设计提供了必要依据[6]。但是,对车载HUD的研究才刚刚起步。而且目前在汽车上已经应用的HUD信息指示符显示的内容、字符格式大小、颜色及分布位置各式各样没有一个统一的标准,光学投影映像系统特别是显示屏的材料、尺寸、布置及实现方法上更是多种多样,现有的HUD在响应速度、光照强度、对比度等方面有所欠缺。
目前通用公司研发的使用镭射科技的全挡式(整片挡风玻璃)抬头显示系统可以在雨天、雪地、甚至视线相当恶劣的大雾情况下,还能在前挡玻璃上显示出路面的路径。东芝公司开发出的可视性较高的平视显示器基础技术让一只眼睛看到显示的虚像。这种方式的优点:一是由于只有单眼能够看到显示影像,因此即使看到背景,显示也不会重影;另一个优点是,如果虚像位置在眼镜焦点深度范围内,风景和显示影像都不会模糊,可同时看到风景和显示影像。
4.车载HUD的发展趋势
知名研究机构Strategy Analytics在其《汽车电子报告》中指出,到2018年,“高增长的应用领域(单位平均年增长率超过50%)包括:纯电动汽车、HUD、疲劳检测、LED前光照明、车道偏离警示及盲点监测”。
随着人们汽车安全意识的不断增强,科学技术的不断发展,HUD显示系统会不断普及到中低档汽车中,让普通人也能享受科技带来的安全享受。目前已经成型的产品有HUD夜间防撞辅助驾驶系统、全息显影HUD技术、视网膜显影HUD技术等。HUD显示系统在现有技术基础之上还能实现该系统的多元化、智能化。目前像沃尔沃公司已经推出了车辆偏移自动校正系统、自动刹车系统等先进技术,将来HUD显示系统将和相关系统互联互通共享数据,提供给驾驶人员给位安全可靠的驾驶数据处理显示系统。(作者单位:重庆交通大学机电与车辆工程学院)
参考文献:
[1]胡宇.车载抬头显示器系统的研究[D].武汉理工大学硕士学位论文.2012.
[2]李冰,戴树岭.具有可复用性和可配置型的HUD模拟系统的研究.[C].第八届全国虚拟现实与可视化学术会议论文集.2009.
[3]李延福.基于HUD技术汽车夜视系统关键技术的研究[D].厦门大学硕士论文.2011.
[4]刘兰涛,高镜惠.汽车仪表远视点成像显示系统.机械设计与制造.2002(2).
【Abstract】 With the development of society, and the continuous improvement of people's living standards, more and more people advocate energy-saving emission reduction and green pollution-free concept, but the airport noise is the most important problem in China's civil aviation airport. Therefore, in order to avoid the airport noise restricting the further development of civil aviation traffic flow, based on the optimization of civil aviation flight program, this paper analyzes the characteristics and functions of civil aviation noise reduction flight program design, and studies the methods to reduce the airport noise hazard.
【P键词】民航;飞行程序;机场;噪声
【Keywords】civil aviation; flight procedure; airport ;noise
【中图分类号】F562.9 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069(2017)04-0113-02
1 引言
随着我国航空事业的快速发展,航空运输网络呈现日益繁荣的状况,很多重要城市的机场已成为带动经济发展的主要力量。然而由于机场交通流量日益增长,机场航空器起降架次不断增加,机场噪声对周边居民生活的烦扰越发严重。因此民航飞行程序优化作为降低航空器噪声影响的一种重要手段,值得深入研究并大力推广应用。
2 机场噪声影响
随着社会发展的需要,我国机场交通流量越来越多,各种机型的发动机推力也不断提升,噪声日益增加,因此使得机场噪声成为我国民航机场和周边社区的矛盾焦点。机场噪声会分散人们的注意力,影响人们的休息和工作效率,并且强烈的噪声会导致事故的发生,机场噪声对人们的危害主要体现在以下五个方面:
①机场噪声对于人的听力产生损伤。如果人们处在高噪声的环境中,那么就会使人的听力受到毁伤,常常感觉到不舒服,并且伴随着头疼、恶心、双耳疼痛等症状。只有在人们休息两个小时以上,才能慢慢地恢复,这属于耳朵暂时性损伤。虽然这不会损坏人们的听觉器官,但是如果人们长期处在高噪声的环境中,会使得人们的听觉能力逐步下降,称为噪声性耳聋。
②机场噪声不利于人们的健康。这主要是指在机场噪声环境下,常常会使得人们出现失眠、头痛、耳鸣、烦躁等各种症状,这对于人们的健康来讲非常不利,部分人群呈现心跳加快,血压升高等各种病状,同时也会使得人们的视觉器官或能力受到损伤,出现眼花的现象。同时由于噪声影响,使个人产生食欲不振,或者是消化不良的情况,更为严重的是长时间高噪音会影响胎儿的健康孕育,影响其听觉器官的发育。
③机场噪声对于周边居民生活及其工作产生较大的影响。这主要是指由于机场噪声的存在,使得周边居民的睡眠质量无法得到有效保障,同时如果人们在交谈的过程中,机场噪声的存在会影响双方的通信交谈。对于在机场周围工作的人员,由于机场噪声的存在往往不能够集中自身的注意力,常常因为机场噪声,分散自己的注意力,工作效率明显下降。
④机场对于动物的影响。周围的动物对于机场的噪声抵抗能力较小,巨大的机场噪声常常会使得很多动物产生惊恐的状态,出现互相撕咬的现象,尤其是对禽类的生长成长造成影响。
3 降低机场噪声影响的飞行程序优化措施
目前国内外对行程序优化进行了大量的研究,飞行程序主要是指在飞机运行设定的空中高速公路,对于整个航班运行安全来讲至关重要,而飞行程序的优化有利于提高航空器运行的效率。但是,现阶段我国机场噪声影响越来越严重,因此,很多专家学者提出优化民航飞行程序,从而来降低整个机场噪声的影响。我国对于减少噪声飞行程序有一定的研究基础,但是仍然没有形成完整的体系。因此,我们必须要面向降低机场噪声影响对优化飞行程序的问题进行深入研究,这对于机场未来的可持续发展具有重要的意义。建议可以从以下方面开展减噪飞行程序优化工作。
①采用进离场减噪声程序。进近着陆程序是指飞行程序中从巡航高度下降到机场标高的过程。目前标准进近飞行程序相对航路飞行而言飞行操作复杂,平飞和上升下降的状态切换多,尤其是在最后进近飞行阶段,因为航空器飞行高度低,所以沿跑道延长线方向形成长条状的大面积噪声影响区域。因此可以通过设计连续下降进近(CDFA)飞行程序,提高中间进近航段飞行高度,减少低高度平飞的方法以减少噪声影响区域范围。
②分析发动机减推力起飞的影响。使用发动机减推力进行起飞,有利于减少发动机的负荷,降低发动机的维护和保养成本,这样不仅仅能够增加发动机的使用寿命,提高发动机运行的可靠性,同时可以减少飞机运行过程中的污染物和气体排放。而且在噪声影响方面,通过设计减推力起飞程序,可以缩小对地面的噪声极大值,但是在起飞的过程中,由于推力减少导致爬升速度降低,增加了低高度飞行的区域,又增加了噪声影响区域面积。因此如何取舍噪声极大值和噪声影响区域范围,是在设计减噪飞行程序时必须权衡的问题,只有详细分析论证当地的居民区分布、交通流走向、地形及气象条件等,才可以因地制宜地优化飞行程序,减少当地的噪声危害。
③优化民航飞行航线走向。为了减少机场的噪声影响,必须要基于交通流量流向需求,强化对于离场飞行程序走向的规划,从而使得降低机场噪声带来的影响。因为飞机在起飞转弯过程中,飞行程序的设计标准非常严格,我们必须要以安全标准作为前提,然后规划减少噪声的主要航线方向,灵活选择直线起飞和转弯爬升的时机,实现为避免主要噪声敏感区的航空器机动飞行。
④科学合理地利用跑道。这主要是指可以通过减少特定跑道的使用,从而提高整个减噪的效果。通常应当尽量把飞机起飞或着陆过程安排在远离居民住宅区的跑道上,即在设计飞行程序中应当将噪声危害较小的跑道作为主用跑道,在起飞转弯和复飞航道设计上以此跑道为主,其他方向上的飞行程序配合使用此跑道的飞行程序,目的是尽量的降低对噪声敏感点的影响,确保减少对主要居民区的噪声污染。
⑤设计专用的夜间起飞减噪程序。由于在夜间飞行对周边居民休息带来较大的影响,因此必须对夜间航班危害进行有效的限制。通常夜间飞行流量远小于昼间,可以设计对于空中交通管制较为复杂,但是远离噪声限制区、航程较远的飞行程序,即使在飞行经济性上存在不足,但是如果可以减少噪声危害,能够有效提高夜间的航班时刻资源,仍然将会提升机场整体的经济效益。
4 结语
综上所述,通过详细分析论证机场周边噪声敏感区域分布,设计减噪飞行程序,制定控制机场噪声的优化飞行方案,可以减少机场噪声污染,同时辅助有效的飞行流量管理措施,可以有效地控制机场噪声,优化机场周边环境。
【参考文献】
【1】Report on Standard Method of Computing Noise Contours around Civil Airports[J]. ECAC. CEAC Doc 29 3rd Edition,Volume 2: Technical Guide,2005.
论文摘 要:在航空迅速发展之际,空中交通管理领域中的空管安全问题被逐渐重视。本文从管制员工作的角度,对空管信息处理中存在的人的因素进行了分析、总结。并对常见的由于空管信息处理引起的空管不安全事件进行分析,对空管信息处理提出了一些改进建议。
一、空管信息处理系统简介
随着我国的经济快速发展,空中交通流量与日俱增,如何提高空管安全、高效运行已经成为研究热点。管制员在对航空器进行管制指挥的本质是对空管信息处理的一个过程。因此,对空管信息处理的深入研究有助于保障空管安全。
空管信息处理系统可分为信源、存储、处理、传输和显示五个子系统。对信源的操作主要是空管信息的采集,在操作时要完整、准确、及时。管制信息的处理在目前的半自动或人工条件下,存在格式不规范、存储效率低等缺陷,这会导致进程单填写有误等差错的产生。从信源得到的信息并不一定符合特定的空管需要,如在不同空管单位之间的通报、协调,其中涉及航空器的呼号、位置、高度和预计移交时间等,这就需要对现有信息进行加工处理。在目前,空管信息处理的标准化程度不足和自动化水平不高,信息加工也就成为一项有难度的空管工作。现今各大地区空管局使用设备不同,使得有些空管信息必须使用人工的方式进行加工和传递。空管信息显示是管制员能否正确“感知”信息的关键,常见的显示有文字记录、电子动态显示和雷达识别标志等。在以人工为主的系统中,信息格式的不规范、不统一以及大脑抽象记忆比例过重,会造成信息的丢失,这也是今年来空管事故症候发生的重要原因之一。
二、空管信息处理与空管安全
(一)信息处理中的主要差错和原因
我国的民用航空在上世纪80年代开始,逐渐采用和参照国际民航组织标准,放弃苏联的民航运行、发展模式。在法规体系、设备标准、运行规章等方面,我国尚未建立系统性的标准体系。这就造成了各单位执行的标准不统一,运行的方式不统一,使用的设备不统一。航班量增长迅速,随之而来的与空管密切相关的航班信息量也在不断增加。在一个每天对几百架次航班提供空中交通服务的运行单位,没天汇总相关的空管信息多达数十万条。对于我国目前的空管现状,尤其是无法完全采用电子化处理的情况下,管制员处理空管信息出现差错的现象呈易发、增多趋势。
(二)空管信息处理与空管安全的关系
很多因素会影响人们的行为,比如反应时间。这些因素包括视觉、听觉等人本身固有的特性,还包括经验、技能、疲劳程度等人后来发展出来的特性。在日常的空管指挥工作中,飞行量的增长使管制员单位时间内指挥的航空器数量增加,留给管制员处理信息的时间不断缩减。
在空管工作中人的因素至关重要,这包括:管制员承受工作负荷能力、听说能力、对信息的处理能力等。首先,工作负荷的强度直接影响管制员的工作状态,管制员工作负荷的强度既与空管任务的性质、内容、飞机数量、陆空通话量等相关,又与管制员的工作经验、知识储备、认知水平等有关。在正常的工作负荷范围内,管制员处于适宜的工作状态,思维清晰、反映敏捷且情绪稳定,管制员能较好的认知当前情况和预测未来状况,空管的工作效率与准确性较高。其次,空管在目前主要是管制员与飞行员通过无线电通话来交流信息、进行管制与被管制。为了避免在此过程产生人为差错,国际民航组织(icao)和我国民航主管部门规定了标准的陆空通话用语。最后,管制员对信息的处理能力表现在认知、记忆、决策、执行等方面,是对信息加工处理的全过程。由于人的注意力具有选择性、集中性、有限性的特点,管制员有时会对一部分重要信息产生遗漏或疏忽。在空中交通流量增大,管制员工作负荷也随之加大,管制员的记忆力也会降低,进而影响决策。上述环节中的问题与管制员特定情况下较低的情景意识水平有关,这也本文着力提出改进的方面。
三、空管信息处理改进研究
对于空管中人的因素,我们在分析2008年以前发生的空管责任事故症候时,得到一项结论,空管信息的处理失误大多是在专职人员负责且信源可靠时发生的。管制员在得到飞行动态后没有及时、准确更新空管信息,并且缺少信息处理自检、互检措施。对于这一问题,空管单位应将空管信息的采集、存储在同一管制岗位完成,比如设置专门的协调通报席位,对信息的采集、存储操作建立合理、安全、有效的工作程序。除此之外,管制员在工作还要做到对空管信息进行再分配,在必要的时候对空管信息作出推测、计算、修订等。由于新空管信息的产生与外界关联,所以管制员要把空管信息与外界实时关联、更新,这样才能确保空管运行指挥的安全。
将空管运行中人的信息加工出现错误进行的探讨和分析,了解错误来源和提出应对措施,对减少人的因素导致错误,为保证空管运行安全具有十分重要的意义。除此之外,空管设备与法规条例也对空管运行安全有不可忽视的作用。
参考文献:
信息通信技术的发展和移动互联网的快速普及,使得包括笔记本电脑、智能手机和平板电脑等终端使用呈现爆炸式的增长。根据工信部电信研究院的《移动终端白皮书2012》,2011年全国移动智能终端出货量超过1.1亿部,超过了2011年之前中国移动智能终端出货量的总和。而目前包括智能手机和平板电脑等在内的移动互联网终端的全球年出货量已经远超过传统的PC出货量[1]。根据全球权威的技术研究和咨询公司Gartner最新预测,2014年全球IT终端设备(个人电脑、平板电脑和智能手机)出货量预计将超过25亿台,与2013年相比,增长7.6%[2]。移动互联网的应用已经渗透到社会生活的各个领域,人们无时不刻地需要保持网络连接,这与乘坐飞机旅行中不能使用各种移动终端之间产生了极大的矛盾,对此国内外学术界和工业界都给予了高度的关注,文献[3]提出了一种面向卫星网络的主动重传扩频时隙ALOHA多址接入控制方法。目前已有多家航空公司尝试在飞机上安装机载卫星宽带通信系统,并开始试点基于机载卫星通信系统向乘客提供无线接入的测试和试运营的工作,国内民航公司也已经开始计划利用卫星通信技术,为客舱提供宽带通信服务,解决飞行中的信息孤岛问题[4]。传统上而言,在飞机飞行的全程中都不允许使用各类电子设备、特别是包括带有无线和射频等功能模块的手机、平板电脑和笔记本电脑等。飞机起降期间是飞行中事故最易发的时间段,此时如果手机或电脑尝试登录或连接地面无线网络,会发射较强的无线信号,可能超出了航空环境的辐射信号安全允许范围,继而对飞机上的通信、导航和飞行控制等电子设备造成影响和干扰。即使在机舱内建立一个小型无线网络,降低地面无线网络的影响,但现行的法律法规仍然严格限定在飞机起飞和降落时不允许使用各类电子设备,只有在平飞阶段旅客才可使用机载无线网络,尽可能地减小对飞行安全的影响。另一方面,已经提出的机载无线网络解决方案仅支持笔记本电脑和平板电脑等配置了无线局域网(WLAN)的终端设备,依然不能使用手机等传统的移动通信终端。对于经常搭乘飞机出行的商务乘客而言,他们对于机票价格的敏感性比较低,但是对于航班途中能够提供的服务敏感性比较高。特别对于搭载国际和长途航班的商务乘客而言,在数小时乃至十几个小时航程的航班上无法与外界沟通,可能造成非常大的直接和间接经济损失。如果能够在飞行中提供通信和网络服务,即使增加一定的成本,但与长时间失去外界联系造成的损失相比仍是可以接受的。显然,对于商务乘客而言会倾向于优先选择可以提供地空互联的航班。而对于航空公司而言,提供额外的通信和网络服务也会给其带来附加的收入或通过降低航班票价的折扣比例获得收入增加,而飞机制造商和维护厂商也能从设备采购、安装和维护等环节中获得收益。不难看出,提供机载通信和网络服务对于整个产业链都具有显著的正面影响,在飞机上安装地空互联和机载无线接入系统将是未来航空产业发展的一个主要趋势,结合拓扑控制技术和功率控制技术,采用定向天线代替全向天线的通讯机制有效地缓解了无线骨干网络的信号干扰问题。[5]目前已经提出的机载无线网络的主要实现方式是首先由飞机通过卫星转接后与地面主站实现通信,飞机机舱内建立无线局域网(WLAN),并使机上乘客通过WLAN接入机舱局域网。这种方案的主要缺点是WLAN使用的多为2.4GHz~5GHz的电磁波段,频谱资源非常有限,对于乘客密集的飞机机舱应用场景而言,较多用户同时使用网络的带宽很难保证;同时该频段还有包括蓝牙等其他短距无线网络的干扰。考虑到飞机上空间非常有限,大量各类通信、控制和传感等电子装置及其线缆密集地集中在较小的布线空间内,而增加WLAN接入点及网络布线无疑会遇到许多困难,更重要的是WLAN的无线信号也可能对一些电磁干扰敏感的电子设备造成影响,机舱的电子环境发生变化使得飞机制造商和航空公司不得不投入巨资重新考虑机上的电磁兼容问题。可见光通信(VLC)技术是利用发光二极管(LED)等发出的肉眼觉察不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的,即将需要传输的数据调制在LED发出的光并进行传输,利用光电转换器件接收光载波信号并解调以获取信息。可见光通信系统的网络覆盖范围就是灯光所能达到的范围,不需要电线或其他的连接。与WLAN技术相比,可见光通信系统利用照明设备代替WLAN中的基站或热点,采用MIMO-OFDM技术其传输容量可达数Gbit/s。[6]可见光通信同时实现了照明和通信,将其引入机载无线通信网络时可以直接利用原有的机舱中的阅读灯,无需增加复杂的网络布线和热点等设施,从而实现低成本的机舱内无线网络,不仅对飞行安全而且实现了绿色环保。本文针对基于VLC的机舱无线网络的信道和布局进行了研究,论文第二节给出了VLC系统原理及关键技术,第三节是机舱内VLC系统的布局模型研究和性能分析。
2VLC系统原理和关键技术
人们使用的照明光源已经历经了白炽灯、节能灯和LED三代,其中白光LED因其能耗低、寿命长、尺寸小、亮度高等特点迅速占领了市场,得到人们的广泛认可,成为理想的照明光源。正是因为LED照明灯将在未来普及,人们想到在LED灯泡照明的同时,将信息加载到灯光上,而通信所使用的较高调制频率人眼无法察觉,从而在照明的同时实现网络通信。可见光作为信息传输介质与传统的射频及无线通信方式相比,有着诸多优势,其中最主要的就是可见光通信不需要复杂的电磁波频谱分配,可以作为现有射频无线通信的补充,极大地扩展通信所使用的电磁波频谱范围。传统的射频和无线通信技术最大的一个缺点是需要对所使用的电磁波频谱进行仔细划分和规划,特别是使用较多的射频和微波频段,可以使用频谱资源非常有限。同时,射频和无线通信的空中接口是开放的,存在难以完全解决的安全问题。而可见光通信使用的频率约在400~800THz(波长约为375~780nm),其信道的使用是完全免费的,不需要购买或授权使用许可。在信息安全方面,可见光通信也有其独特的优势,可见光传输是视距(LOS)模式,只要信道被遮挡信号就会中断,减小了信息被窃取的机会。同时,可见光通信还具有高度的安全性,不会涉及如射频和无线信号可能存在的对人体健康产生的影响或伤害。基于LED的可见光通信最早由日本的中川研究室于20世纪初提出,国内在2006前后开始跟踪相关的研究进展,并对可见光通信的系统结构和关键技术进行了初步研究[7]-[9];文献[10]提出了一种基于光码分多址(OCDMA)的可见光通信的无线局域网系统设计方案;文献[11]和[12]提出了一种基于USB接口的室内可见光无线接入电路;文献[13]和[14]分别就如何削弱VLC系统中多径串扰和背景光噪声的影响,以及室内光照度的分布等进行了研究。可见光通信作为一种新型的无线通信方式,在一些特殊情形下有着突出的优势,例如一些对于电磁干涉敏感的环境如医院和航空器等,一个典型的可见光通信系统的组成框图如图1所示。如图可知,一个典型的VLC系统主要包括光源与驱动、光检测与放大、调制与解调、信号处理等部分组成。可见光通信系统利用LED光源发出的光信号传递信息,现阶段的白光LED相比于白炽灯具有极好的响应性能(白炽灯响应时间为毫秒级,LED响应时间为纳秒级),且LED电光转化效率高(接近100%),非常适合高频电信号的调制。使用RGB-LED可以满足比传统白光LED更加多元的需求,当需要用到某一波段的灯光时,RGB的混色可以随心所欲[15]。可见光通信系统中最基本的调制方式是幅移键控(ASK),随着对系统容量需求的不断提升,也开始逐步引入包括正交频分复用(OFDM)等先进的调制方案。调制后的光载波信号直接在大气中传输,因此需要考虑信道中可能的外部影响。对于室外和室内使用的VLC系统而言,干扰源及其影响不尽相同。例如对于室外VLC应用场景,主要的干扰源是太阳光等自然光的强背景辐射噪声,而在室内环境中,则是各种照明光源带来的干扰。对于特定的应用场景而言,两种干扰可能会同时存在。例如对于基于VLC技术的机舱通信系统而言,机舱照明灯和窗户照进来的阳光会对VLC信号同时产生影响。另一方面,对于无线信道的传输通常需要考到多径效应等影响,但是对于机舱阅读灯等特定应用场景而言,由于其照射范围比较集中,受邻座阅读灯干扰很小,可以只考虑直射光信号。经过信道传输后,VLC系统接收端通过光检测器(如光电二极管PD)来检测光信号,把光信号转换成电信号后经过解调还原处原始信息。对于VLC系统而言,一般需要在为了保证接收到足够的光信号,VLC系统一般在PD前配置了透镜用以对接收到的光功率进行聚焦。特别是对于室内VLC应用环境,由于PD有效检测面积很小,接收到的光信号较弱,考虑到相邻光源可能的干扰,用透镜,把光信号会聚到PD上,可以有效增加PD接收到的光信号强度,并且减小相邻信号的干扰。PD将光信号转成电信号后,需要经过信号放大、滤波整形、定时再生后、解调后可恢复出原始信号。
3基于VLC的机载无线通信系统
3.1系统模型和基本参数由于基于VLC的机载通信系统应用的基本前提是不对已有的飞机机舱格局进行改变,因此我们通过对典型民用客机的机舱环境进行调研和资料查阅,初步构建了基于乘客独立阅读灯的通信+照明合一的VLC系统模型。以民用航空中使用最普及的波音系列客机座椅作为参照进行系统建模,一般情况下认为前排座椅背面放下的小桌板为乘客理想的工作平面,而小桌板的尺寸为400×2402mm。因此,只要满足在这个平面区域内照明和通信即可。图2和表1分别给出了机舱座椅模型和主要参数。如果不考虑外部遮挡,当光源位于工作平面的正上方时,该模型为最佳模型,此时光源到小桌板的垂直距离为850mm。但是基于VLC的机载通信系统中一个重要的问题是必须考虑到遮挡效应,即当前排乘客放倒座椅时,此时座椅角度会增大至倾斜约38°(初始倾斜角度为15°)。此时若VLC光源仍位于工作平面正上方,则将会有一部分区域为照明通信阴影。因此需要将光源位置水平后移一定距离,保证工作区域始终处于照明条件下。通过计算得到完全无遮挡的并且光源距离工作平面中心最近的水平距离为544mm,光源的发射角约为11.5°,如图3所示。
3.2性能分析
基于VLC的机载无线通信系统的基本要求,是所使用的LED光源的光照强度满足相关的机舱照明标准,针对我们设计构建的机舱VLC通信系统模型,根据HB6491-91《飞机内部照明设备通用要求》,并参考《飞机设计手册》的相关章节,其有效照度的指标要求光照度应达到300~500lx之间[17]。由此可见,点光源在面元ds上所产生的光照度与光源的发光强度I成正比,与距离的平方成反比,并且与面元相对于光束的倾角θ有关,这个即为点光源光照度的距离平方反比定律。由于白光LED是一种非相干光源,不会形成光的干涉现象,因此多个LED构成阵列时遵循叠加原理,即总的光照度1NiiEE???,其中iE为每个LED的光照度,N代表总LED灯的个数。结合现有机载照明灯的尺寸和文献中一般采用的LED阵列,本文使用的模型中为光功率1W,中心发光强度为55cd的LED芯片。当光源距离工作平面中心554mm时,采取3?3的阵列模式,等效发光面积大小为60×602mm。当光源位于工作平面中心正上方时,采取3?2的阵列模式,等效发光面积大小为60×362mm。根据以上建立的模型,可以计算得出机载VLC系统中接收平面(小桌板)处的光照度分布以及最值。当光源距离工作平面中心554mm(如图5a所示)时,与光源位于工作平面中心正上方(如图5b所示)相比,工作平面靠近乘客的一端有更大光照度。另一方面,由机阅读灯照明范围一般只覆盖到每位乘客小桌板范围,不会影响到其他乘客,所以这里我们只考虑光线直射情况。从图中我们可以看出,该光源模式下,靠近光源的小桌板一侧会出现光照度最大值,小桌板的两侧会出现光照度最小值,这符合飞机阅读灯只给单个乘客提供照明而又不影响其他乘客的要求,也保证了来自相邻座位的通信干扰相对较低。图6给出了中心光源对相邻座位的影响,只有中心光源照明时,相邻座位接收到的光照度不足300lx,并且可以通过调整接收机的接收角,以达到完全屏蔽来自相邻座位光源的信号。同时小桌板中心区域照明度满足国际标准(ISO)提出的工作照明300-500lx的要求。图7给出了本文提出模型的工作平面处接收光功率计算结果,可以看出在工作平面内,光线入射角处于光探测器接收范围内。与图5给出的光照度分布图对比可以发现,光电探测器的接收功率分布大致类似于光照度分布,但相对于光照度分布值相对陡峭,这是由于接收角的存在,LED阵列正下方的光线很容易进入探测器的接受范围之内,而边缘的光线因为接收角的原因较难进入探测器接收范围之内。
4结束语
关键词:汉语教学 民航 飞行学员 构建
为确保飞行安全,国家民航局对民航飞行学员的汉语语言能力提出了要求,并初步设定了应达到的汉语水平标准。因此,民航飞行员应具备良好的汉语语言能力,能够理解和掌握行业词汇,适应和熟悉飞行工作语境,确保陆空对话的顺畅。现阶段,民航高校的汉语教学几近于空白,汉语课程的开设也很局限,汉语教学实践经验和教学资源匮乏,因此,针对民航飞行员从业特点,结合汉语语言听、说、读、写等能力的要求,并在全面借鉴业内外的汉语教学经验的基础上,构建针对民航飞行学员的汉语教学体系具有深远的意义。
一、针对民航飞行学员的汉语教学体系的构想理念
汉语语言教学是中国教育体系下最传统、最基础的教育,教学实践经验丰富,然而,在对民航主力院校(中国民航飞行学院、中国民航大学等)的调研中发现,目前针对民航飞行学员的汉语语言教学经验几近于零,汉语课程的开设也仅仅局限于乘务、空保、安检、英语等专业,且学科设置为专业选修课,因而,对面向民航飞行学员的汉语语言教学提出构想,就显得十分必要了。
1.教学与培训相结合
调查统计显示,目前每年民航飞行航空器驾驶从业人员的人数逐年增加,高达2000余人。中国民航飞行学院作为我国民航飞行员培养的主力院校,现阶段每年飞行员培养人数高达2000人,占飞行员总人数的80%以上,而该校从事汉语语言教学的专、兼职教师仅为6人,且缺少针对民航飞行学员汉语教学的实践经验,教学资源远远不能满足全面面向飞行学员教学的需求。
鉴于民航高校汉语教学的现实状况,民航高校应循序渐进的积累民航汉语教学经验和储备民航汉语教学资源的同时,采取主动教学(包括课堂正规教学,讲座培训等)和被动教学(包括自学等)相结合,正规教学与集中培训相结合的方法。集中培训可试行“先测试,再培训”的方式,也就是对民航飞行学员进行校内摸底测试,根据学员成绩制定相关的教学计划,包括小班教学,集中培训,课下引导,网络教学等等,从而达到合理分配教学资源,实现教学效果的最优化。
2.基础汉语教学与民航汉语教学相结合
确保陆空对话顺畅,确保飞行安全,是民航局提出针对民航飞行学员进行汉语语言能力测试的初衷,因此,在对民航飞行学员开展基础汉语教学的同时,更要开展必要的民航汉语教学,即汉语教学要涵盖民用航空器驾驶人员从业所涉及的行业语言和工作语境,在飞行工作汉语语言环境中去学习汉语基础知识,学习飞行行业专业语言,从而提升汉语语言表达能力。
3.课堂教学与网络教学相结合
前文中论述得出,目前民航院校的教学资源远远不能满足全面面向飞行学员教学的需求,此外,为保证民航飞行学员汉语语言学习的持续性和连贯性,应对民航飞行学员的教学试行课堂教学与网络教学相结合的方式。网络教学是课堂教学重要的补充,是飞行学员自主学习的有效动力和必要媒介,为最大限度的发挥好网络教学的能效,这就要求教师不断积累教学资源和教学经验,从而持续形成有助行学员自主学习的网络资源,包括视频、课件、文字资料等等,然而这些网络教学资源的开发和应用,任重而道远。
二、基于网络媒介的民航院校汉语教学平台的构想
面向民航飞行学员的汉语语言教学网络平台的构想,可从网络环境建设和教学任务设置两个方面着手,具体分述如下:
1.网络环境建设
网络环境的建设首先是面向民航飞行学员的汉语学习门户网站的建设,具体可分为两部分,即汉语学习平台和管理维护平台,汉语学习平台包括师生交流、作业布置、课程检测、在线评估、自主学习、资源下载、模拟考试等7个板块,管理维护平台包括后台管理、交流论坛、作业批改、学习效果检测管理、在线评估分级管理、自主学习管理、网上考试管理等7个板块。
2.教学任务设置
任务型语言教学(Task-based Language Teaching)是20世纪80年代兴起的一种第二语言教学方法,国内外对任务型语言教学方法的目标、设计、应用、测试等诸多方面的研究与实践已取得一定的成效。面向民航飞行学员的汉语语言能力的教学,包括汉语语言的听、说、读、写四个方面,其中以听、说的教学为基础,读、写的教学为补充,这取决行学员汉语语言学习的应用价值。
针对民航飞行学员的汉语语言网络教学的重点在网络环境下实施听说任务型教学,强调通过汉语教学软件的开发和汉语教学资源的整合来改善网络教学环境,将网络学习要素与传统课堂要素进行有机的结合,并进行全方位的教学模式和教学路径的构建。新媒体与网络并用,形成适应民航飞行员行业语言环境的音频、视频、动画、图片等网络汉语学习资源库,从而提高民航飞行员的言语沟通的能力,使他们能够有效应对日常工作中所需要的汉语语言交际状况和陆空对话的语境。
Nunan(1989)提出教学任务应涵盖“教学目标、信息输入、活动方式、师生角色、教学环境”五个要素;Richards(1986)提出教学任务应具有“语境的真实性、形势与内容相结合、任务链的阶梯性、在用中学”四个原则;Willis(1996)提出教学任务应包括“前任务、任务循环流程、语言聚焦”三个步骤。面向飞行学员的汉语网络教学媒介的构建就应参照以上五个要素、四个原则和三个步骤,并根据民航飞行员工作所需的实际素材和语境,将重点放在听说能力的培养上,如:飞机紧急状况下的通话实操,事故报告中非例行无线电术语和非正常航空请求及事件的通话实操等等。
三、构建面向民航飞行学员的汉语教学体系的意见和建议
现阶段,面向民航飞行学员的汉语教学体系还处于初步构想阶段,相关教学实践和教学研究成果甚少,在前期面向中国民航飞行学院飞行学员的教学实验和调查研究中,我们掌握了民航飞行学员的汉语水平状况和汉语学习状况,以及民航飞行学员对汉语教学的理解和认识、诉求和期许,并在分析借鉴汉语教学经验的基础上,对全方位构建面向民航飞行学员的汉语教学体系提出几点意见和建议。
1.教学体系的构建应以评测体系的构建为导向。2014年6月16日,国家民航局局务会通过的《民用航空器驾驶员和地面教员合格审定规则》第四次修订版本中明确,为进一步规范民航飞行员的无线电通信资格,飞行驾驶员执照持有人需通过民航局组织或认可的汉语语言能力测试。据调查显示,迄今尚没有针对民航飞行学员的汉语评测体系,其它驳杂的评测体系不具备针对性,教学体系应在评测体系出台后再确定,并随评测体系的修订而持续修订,以适应面向民航飞行学员展开教学,满足民航飞行学员的实际诉求。
2.教学体系的实施应以专业的教学机构做支撑。被调研的1000名飞行大学生的高考语文平均成绩为92分,92%的受访人员没有接受过专业的汉语教学(培训),78%的受访人员希望能接受到专业的教学(培训),从以上初步得出的数据不难看出,目前面临的现状是教学对象数量庞大,而要面向如此庞大的人群开展有针对性的教学(培训),就需要相关的师资队伍,教学资源等,而专业的教学管理机构是支撑教学体系中关键要素教(教师)与学(学生)展开的中枢所在,因此,面向飞行学员展开的汉语教学,需要专业的管理机构、管理团队、管理模式等作为支撑。
3.面向民航飞行学员的汉语教学的开展,需要大量教学素材,尤其是来自民航飞行一线的真实工作语境素材,如:视频,音频,案例等等,这些原始素材稍加处理,就能成为价值很大的教学素材。
此外,在调研过程中还发现,普通话发音准确性问题在非北方方言区的学员中表现的尤为凸显,这方面教学可借鉴普通话教学的相关经验和成果;飞行学员汉语语言表达能力的欠缺,这与学员长期准军事化的管理和教学模式有关,鼓励学员参加二课活动,多听、多说;飞行学员对未来工作语境和行业词汇不熟悉,也在调研分析结果中表现出来,有针对性地开设一些专业类讲座、交流会、报告会等,就显得十分必要了。
综上所述,面向民航飞行学员的汉语语言教学体系的构建,是一项巨大而艰难的教研任务,关涉机构设置、教材编选、课程开设、师资建设、教法研究、行业调研等许多问题,教学体系的构建、确定到日趋完善,关系到民航飞行学员汉语语言水平的提高,关系到民航飞行的安全,关系到中国民航的持续发展。
(基金项目:本论文是中国民航飞行学院面上项目“民航飞行员汉语语言学习与能力测试预研究”[项目编号:J2014-94]成果。)
参考文献:
[1]蒋军海.高中学生英语学习策略的调查与分析[J].重庆教育学院学报,2005,(02).
[2]Bernard Spolsky.Measured Words[M].上海:上海外语教育出版社,1999.
[3]香港特别行政区教育局.中国语文教育学习领域课程指引(小一至中三)[Z].edb.gov.hk,2002.
[4]王芳琴.教师课堂非语言交际行为研究及应用[J].湖北成人教育学院学报,2011,(06).
[5]中华人民共和国教育部,国家语言文字工作委员会.汉字应用水平等级及测试大纲[S].广州:广东教育出版社,2006.
[6]李杰群.非言语交际概论[M].北京:北京大学出版社,2002.
[7]国家对外汉语教学领导小组办公室汉语水平考试部.汉语水平考试大纲[S].北京:现代出版社,1989.
关键词:空中交通管制;工作负荷;区域管制
1 管制员工作负荷定义
由于空域内航空器的飞行对管制员形成了客观上的需求,管制员为满足这些需求需承受身体上和精神上的压力,这些压力可以转化为时间上的消耗,通过时间消耗来缓解承受到的压力和完成客观上的要求,这个时间消耗的长短就是管制员工作负荷的大小。
2 工作负荷的主要影响因素
2.1 非平飞状态的飞机的量。
2.2 航路间的冲突。
2.3 有影响航空器间的各种间隔。
2.4 管制员必须调配冲突的比例。
2.5 移交处需要协调飞行的难易程度和数量。
2.6 军航飞行的影响;天气对空中交通管制的操作上的影响。
2.7 各种临时限制禁飞空域的范围对管制员调配工作的影响。
2.8 限制区、、最小超障高和相关飞行活动等。
2.9 对纵向和侧向间隔的要求。
2.10 扇区容量的大小。
2.11 雷达和信号的覆盖能力。
2.12 陆空通话的效果。
管制指令工作时间
上升高度,保持 6.0s;下降高度,保持6.0s;保持高度,平飞 5.0s
由于调配间隔(上升、下降、保持)高度、调速 8.0s;
(左、右)偏航飞行 7.0s;机组应答机识别 4.0s;雷达识别,雷达看到 3.0s ;进入扇区飞机(上升、下降、保持)5.0s;
离开扇区,联系其它,再见 5.0s ;和相邻单位移交 6.5s ;
3 计算公式
若第K种工作负荷经验负荷指数为tk,则
式中 N为记录的次数
T为统计中第k类管制通话的第j次测量时间段的长度
这样就获得常用管制指令通话(包括管制员所发指令和飞行员复述的指令总和)的平均时间。指令种类表示具体管制指令的种类,工作负荷栏列出统计的管制指令所需时间,以秒为时间单位。对于管制人员来说,绝大部分时间是在对雷达屏幕上的情况进行监视,对照进程单,思考制定指挥预案。工作负荷如果始终处于看和听得见的部分,不仅管制效果不好,而且使管制人员处于十分疲劳之中,对整体管制的安全也不利。并且,留有一定的空闲思考时间,对于管制人员保持清晰的思路很有益处。但在实际的计算过程中,统计这两部分管制过程的负荷相对困难。因这些负荷不是通过听得见的实际通话的时间长短来表示,而且是人到看不见的无法量化的部分,导致量化难度较大。为了计算方便,并考虑到区域管制中心的实际情况。一般情况我们假设隐性工作和当中的空档时间占整体工作量的60%左右。因此,总体工作负荷S可以表示为:
求得单一种类负荷值,将在时间段M种的负荷值相加得到总的看得见部分工作负荷。根据假设,总工作负荷为看得见部分工作负荷的5/3倍,乘以系数5/3,就得到在某一时间段管制员的总工作负荷S。
4 英语指令对工作负荷的影响
目前由于很多原因,管制员在与国内机组进行陆空通话时还是使用普通话。这样管制员表达起来比较方便。但随着民航的发展,飞经我国区域的外航飞机越来越多。在与他们通话时按照国际民航组织规定必须使用标准的英语。在我们这种非母语国家,这样就无形中增大了管制员的工作负荷。通过实际观察,非母语国家管制员发出英语管制指令时长明显比发出普通指令时考虑的时间要多,通话时间也会适当增加。且飞行员的英语水平也参差不齐,当他们复诵管制指令时ATC检查复诵也要比平时长,且偶尔还会出现要求再次复诵的情况,这些都无形中加大了ATC的工作负荷。因此,非母语国家管制员在不断提高自身的英语理解能力的同时,在实际工作中,应当尽量采用规范或标准的管制用语、格式进行表达,通过合适的通话技巧及辅助设备监控来帮助ATC消除因英语非母语语言而导致的理解能力的不同而带来的不安全因素。同时还需要了解不同国家飞行员的英语熟练程度、通话表达习惯、口音等,便于管制指挥顺利进行。有经验的管制员在进行管制指挥时,对某些国家飞行员的发音(如:韩国、俄罗斯、东南亚、日本等)引起特别关注,以便于指令传递的顺畅。管制员还应掌握英语通话的语速、节奏,并结合当时飞行冲突调配的实际情况灵活应对,便于对方的抄收和理解。这在空域飞机较多和通信条件不好的情况下尤为重要,适当的语速、节奏可以不仅会减少错听,漏听管制指令,还会提高工作效率。在通话的最后应复诵证实或认真听取对方的复诵。个别情况下单调重复一句比较冗长的指令并不能使对方是否了解自己的管制意图,这时不如将指令拆开,用单独的一个一个的指令来代替一长窜的指令数据,同时密切监控飞行动态。从表面上看,这样做好像比较笨,但实际上,这样做恰恰是十分奏效的。与其与机组不停重复一个指令,还不如及时发现问题,及时沟通,找出一个令双方都能接受的管制方法,快速准确处理问题。
5 减轻管制员工作负荷的建议
5.1 建立管制员职责的动态调节机制。
5.2 减少管制员的错误来源。
5.3 提高管制员的情境意识。
5.4 合理安排管制员排班制度。
参考文献
[1]韩松臣.扇区容量与管制员工作负荷的关系研究[J].空中交通管理,2000.
[2]D.K.Schmidt:A queuing Analysis of the Air Traffic Controller's Workload,IEEE Transaction on Systems Man,And Cybernetics,1978.
[3]Pawlak: Williams,Navigation,and Control Conference and Exhibit,American Institute of Aeronautics and Astronautics,1998: 67-74.
[4]Noriyasu Tofukuji: An Enroute ATC Simulation Experiment for Sector Capacity Estimation,IEEE Transaction on Control Systems Technology,1993.
[5]Ofukuji: An airspace design and evaluation of en-route sector by air traffic control simulation experiments,Electronics and Communications in Japan,Part1,1996.
[6]空中交通服务计划手册[文件号 9426-AN/924]第一(暂行)版(1984):国际民用航空组织,1999,9.