直升机防撞系统结构构想

直升机防撞系统结构构想

摘要：直升机具有其他飞行器不具备的很多优点，因此其地位和作用不可替代。近年来，直升机事故频发，作者参考固定翼飞机和美国相关信息，设想一种适合

目前直升机的新型防障碍规避系统，并给出了相关的模型结构建议。

关键词：直升机；防障碍；规避危险

中图分类号：V24 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2010）09-0238-01

1 加装直升机防撞系统的必要

2009年直升机相撞和直升机撞山坠毁的事件频发，同样，在其他航空领域也

存在着诸多的飞行事故教训。直升机飞行机动性、灵活性强，安定性、稳定性差，疏忽上下、左右、前后的任何一方都会影响飞行安全。因此，飞行员要精湛、全面、规范地掌握飞行技能。然而，仅靠飞行员的技术是很难把握和控制的，航空

事故的统计说明，绝大多数的飞行事故是由于人为差错造成的，不管飞行器多么

先进，自动化程度有多高，只要属于有人驾驶，飞行事故中人的因素都将是民航

界研究的一个主题。因此提高装备的可靠性，能够有效地规避风险，不失为降低

事飞行故率，保证生命财产安全的好方法。

目前，固定翼飞机的机载防撞系统已经得到不同程度的运用，美国也完成了

直升机机载防撞系统的试验，据传测试结果良好。此外，据《防务日报》2001年11月27日报道：欧洲航空防务和航天公司（EADS）于2001年11月26日正式

对外宣布，美国陆军将对该公司研制的直升机激光（HELLAS）雷达避障系统进行

测试。该HELLAS雷达能通过光学和声音信号探测到飞机在低空飞行中将要碰到

的障碍物（例如，电线和树木），并向机组成员发出警报。

然而，对于军用直升机而言，引用外来产品存在几个方面的问题。一是要考

虑到行动的保密性，采用引进装备，行动保密和安全会受到严重威胁；二是引进

设备成本往往难以接受，尤其是扩大到全国直升机的使用维护费用较高；三是要

达到规避双机相撞和擦撞障碍物要加装不同的设备，加改装和设计都要从新考虑，难度较大。而且直升机一般在低空小范围内活动，主要面对的还是障碍物和直升

机之间以及小型飞行物的威胁，民用航空器的防撞系统，不太适合现实应用。基

于以上几点考虑，笔者构想一种直升机实用规避系统，暂作个人之辞。

2 直升机防相撞系统主要实现的功用及相关要求

2.1 主要功用①防止空中双机相撞；②防止直升机碰撞入山体、障碍物。

2.2 相关要求①雷达扫描半径要求：要留有从扫描到障碍物之后到最后决策

并有效规避危险的最小安全距离的计算、人员反应以及操作的时间保证。（推测：若测算对方飞行物运动方向，至少要有小段的运动轨迹，因缺乏相应的实验统计

数据，在此得不出值域范围。）②关于紧急避险：a.判断（根据航迹、速度、角度、障碍物的位置）驾驶员已经来不及反映和操控直升机时，由系统自动抢夺直

升机驾驶权限，由计算机控制自动调整姿态装置控制直升机运动；b.直升机自动

驾驶的情况下，系统随时可以获取驾驶权限，以便随时调整姿态，规避风险；c.

系统应有手动的切断功能，防止计算机误判断或系统规避而影响驾驶员的特种动

作和技术战术水平的发挥。③关于雷达精确度的要求：采用高分辨率激光雷达，警惕微小和易被忽视的障碍物。要做到：a.能够测量雷达角度内的山体、地貌；b.能够观测到运动趋势有效范围内的小型飞行物，如无人机、较大体型的飞鸟等；c.能够准确探测电缆，电线杆和塔、高耸烟囱等建筑，且误报率要低。④此设计在

运用时还要充分考虑到直升机的功率情况、剩余功率使用情况，以及加改装后直

升机重心位置的变化和对飞行的影响。

3 实现方法设想

当对面来机时，雷达测算直升机与对面机的距离、相对速度、对方运动的趋势，并依据本机机型主要数据、运动特点规划出相应的最佳规避路线，反映给驾

驶员的则是相应的总距、周期变距以及脚蹬的相应操作角度和后续变化位置。测

算障碍物时，应测出相应障碍物的相对距离、高度、宽度的资料，进而得出障碍

物的外形，运算出规避或者跳跃的最佳路线。

①系统主要结构组成：a.雷达：主要有机头、机尾以及直升机底部的三个观

测雷达。b.导线。c.计算单元：用于汇总雷达数据、计算危险与否、控制给驾驶

员的显示信号、控制自动操纵机构、计算最佳航行路线等、判断驾驶权限的收放。记录自动控制运动姿态以及危险的主要参数。位置主要在机舱内部计算单元可采

用双余度设计，只有当危险指令和驾驶权限抢夺指令一致时才予以执行，保证可

靠性工作和危险情况的判断。控制调整单元：用于控制直升机的姿态，根据指令

调整航行。位置主要在机舱底部，与操纵拉杆相关联。d.显示单元：用于给出驾

驶员的信号显示，主要显示数据：危险警告，总距、周期变距、脚蹬的操纵角度

及继续变化的角度，声音告警，障碍物的位置、姿态、运动轨迹，危险解除，系

统控制直升机显示等主要信号。以及维护和设置计算存储单元的信息显示。位置

在驾驶舱内，并设有维护按键和系统开关、系统驾驶权限开关的按键。②控制飞行的实现方式：计算机通过精确的液压伺服（关联在横向变距、纵向变距、总距

变距和尾桨变距的操纵拉杆上）来实现。这种方式既免除了直升机操纵线系的总

体改变，又模块集中，处理和维护都相应便捷，同时，对于驾驶权限的控制较为

简单、严格，液压驱动时，驾驶员无法控制直升机。可采用双余度设计，保证工

作的可靠性和稳定性。

4 结束语

直升机具有多种特点，不仅军事用途多样，在民用领域用途也相当广泛。直

升机技术的进步和经济发展的需要，都将继续促进民用直升机的应用。直升机的

应用已渗透到了国民经济的众多领域，并逐渐发挥出越来越大的作用。在一些发

达国家，直升机已被广泛用于商务运输、观光游览、缉私缉毒、治安消防、医疗

救护、通讯以及森林灭火、喷洒农药、探测鱼群、石油勘探等国民经济的各个部门。全世界民用直升机机队迅速壮大。与此同时，直升机的安全问题一直是人们

密切关注和研究的内容。直升机独特的构型造成了其事故率比固定翼飞机高。更

应加强使用安全的意识和措施，相信有了良好的技术装备保障安全，直升机能更

好的发挥服务功能。直升机防撞系统在技术成熟之后，相信也会有很好的市场前景。

参考文献：

[1]张进通，徐雪莉，吴晓涛.机载防撞系统及其作用浅析[J].飞行试验，2003，1：41-43.

[2]冯子亮，杨红雨.航空器防相撞技术体系研究[J].空中交通管理，2009，8：18-20.