天氣信息的傳播與航空公司飛行員的需求羅伯特J梅西

航空飛行員平安協(xié)會，華盛頓

美國航空航天研究所，航天科學會議和展覽，34,里諾，內華達州，1月15日至18日，1996在航空飛行員中有這么一句半開玩笑的話，“誰需要天氣？反正我們也要去拿”。在現實中，航空公司飛行員都很清楚，擁有針對性的天氣對于一個給定的航班的平安與按時完成飛行有著直接的作用。在過去的十年里，天氣的科學檢測技術有著很大的進步。機場多普勒天氣雷達（TDWR）,改進型氣象雷達（新一代天氣雷達），以及改進的大氣構成模型，不過是一些已經或會在短期內提高飛行員空間視野的技術。不過，雖然檢測領域有了很大的進步,但是在天氣資料分發(fā)領域也需要有同樣的進步。雖然有著顯著的例子，如飛行員終端天氣信息（TWIP）計劃和機場多普勒天氣雷達數據鏈接實驗，但在氣象探測上，似乎沒有從政府和產業(yè)得到完整的承諾，來確保氣象信息傳播能力跟上開展的步伐。本文說明了為什么傳播是平安和有效飛行的關鍵，并說明了在目前的分配方案上的缺點。天氣信息的傳播與航空公司飛行員的要求羅伯特J梅西

航空氣象委員會主席

航空公司飛行員協(xié)會摘要在航空飛行員中有這么一句半開玩笑的話，“誰需要天氣？反正我們也要去拿二在現實中，航空公司飛行員都很清楚，擁有針對性的天氣對于一個給定的航班的平安與按時完成飛行有著直接的作用。在過去的十年里，天氣的科學檢測技術有著很大的進步。機場多普勒天氣雷達（TDWR）,改進型氣象雷達（新一代天氣雷達），以及改進的大氣構成模型，不過是一些已經或會在短期內提高飛行員空間視野的技術。不過，雖然檢測領域有了很大的進步,但是在天氣資料分發(fā)領域也需要有同樣的進步。雖然有著顯著的例子，如飛行員終端天氣信息（TWIP）計劃和機場多普勒天氣雷達數據鏈接實驗，但在氣象探測上，似乎沒有從政府和產業(yè)得到完整的承諾，來確保氣象信息傳播能力跟上開展的步伐。本文說明了為什么傳播是平安和有效飛行的關鍵，并說明了在目前的分配方案上的缺點。背景天氣是影響飛行員決策過程的幾個因素之一。對于一個指定的航班，飛行員經常做出策略和決策。這些決定最終很少作為新的可用信息和用于飛行過程。運營重點通常是由飛行員的公司規(guī)劃的。最重要的通常是平安，緊隨其后的是監(jiān)督管理。當這兩個方面得到滿足以后，就緒解決方便、舒適性和經濟性。雖然常規(guī)的來說，飛行員有最終的決定權，但是在時間的允許下，多數決定是由飛行員與航空公司調度室一起決定的。氣象傳播的問題和與之相伴的問題可在飛行的階段中很好的檢查。對于本文的目的，作者將之分為四個階段，飛行前操作，起飛，離場，巡航，進近和著陸。此外，在每個飛行階段的策略和決策都需要天氣信息。飛行前操作飛行機組人員通常在第一班飛行前一個小時報到。在這個時候，簽派員已經完成了大部分飛行計劃。選擇的合理飛行線路和高度是為了優(yōu)化早些時候確定的參數（如平安性、調控性，等等）。然而，飛行員積極參與到這個階段是很關鍵的，因為這樣有助于提供飛行員在第一段航段和之后的航段飛行時的概況。策略計劃和決策在此階段，提供給飛行員的天氣信息量不僅在航線與航線間變化很大，也在每一個指定的機場到機場之間變化很大。一個航空公司的樞紐，通常，但不是唯一的，能夠最提供廣泛的可用氣象信息。但即使如此，許多飛行員都必須使用各種方法去獲得相關的天氣信息，因為有些信息可能會用一些不常規(guī)的方法呈現出來。這就要求飛行員在大量的信息中篩選出對自己航班有用的天氣信息。通常在每一天的第一次航班之前，飛行員都有足夠的時間來完成這個任務。然而，考慮到后續(xù)的航段在地面的時間，在某些情況下，限制在十五到二十分鐘，在這種情況下，飛行員沒有機會離開飛機，更不用說走到中央簡報設施獲取天氣信息。同樣的命運等待著機組人員，當他們從始發(fā)站飛到外圍機場，因為這里沒有完整的設備提供他們天氣信息。在這兩種情況下，一些簡短的天氣信息可以從登機口的電腦終端或者專用的電傳線路得到。但是這些通常只是文字信息。當剩余航段有天氣問題時，飛行員可以選擇也能夠直接聯系調度員。1991年5月，航空公司飛行員協(xié)會（ALPA）執(zhí)行委員會通過了標準化的飛行前氣象信息處理和格式化方法的政策。它的目標不是要堅持所有航空公司提供同樣格式的天氣信息數據，而是要確保用一種最有效的方法提供最關鍵的信息。該建議是根據當時的標準分發(fā)介質，也就是伴隨著difax圖表的復印件文本打印輸出。自那時以來，在圖形和通信的許多進展技術已被提出，然而，大多數運營人仍然嚴重依賴于基于文本的文件，但是從其中區(qū)分重要的天氣數據是難以處理同時也很耗時的。1987年8月16日，屬于美國西北航空股份的一架麥道DC-9-82在離底特律都會韋恩縣機場起飛是墜毀。美國國家運輸平安委員會的報告提供了一個真相和一些常見的飛行員在得到上述分配方案時遇到挫折的例子。在起飛前的三十分鐘，駕駛艙的文字記錄指示出，機長和副駕駛花了超過十五分鐘的時間從提供的飛行前簡報文件中試圖破譯沿線上的重要危險天氣的具體位置。經過屢次討論后，就在飛機將要從登機口推出時，客運服務代理給出了修改后的天氣文件，而此時，機長回答說：“不是現在，我已經確定了天氣信息”。這里沒有意義把那次對話和事故發(fā)生的原因直接聯系在一起，但是，文本形式的難點是機組成員經常面對的，因為他們盡可能的試圖得到完成的天氣信息。戰(zhàn)術規(guī)劃和決策從駕駛艙機組人員報告飛機在跑到頭準備好起飛的時候起，他們更迫切的需要天氣信息。氣象參數，如溫度，高度表撥正值，風速和風向，能見度和云底高，降水類型和數量等方面都需要多方面的監(jiān)控。此信息用于確定飛機性能的限制，以及是否能夠滿足平安監(jiān)管確定的起飛標準。在一天天氣很好時，檢查一次這些參數就是所有必要的。當天氣條件不斷變化的時候，飛行員可能會要求一些或所有這些信息當進入跑道準備起飛的時候。大局部的信息從預先錄制無線電語音信道或數字化的讀數獲得，或者從空中交通管制（ATC）機構人員那里獲得。如果是在繁忙的機場，在此階段，當有很大的工作量的時候，飛行員和管制員通常都會出現遺漏或不完整信息的情況。最新改進包括通過把飛機通信尋址和報告系統(tǒng)（ACARS）的數據連接到飛機當地的氣候條件。但是并不是所有的航空運輸飛機都裝備了ACARSo起飛和離場此階段定義為從提供起飛油門開始到在第一航段爬升改平為止。此時飛行員所需要使用的氣象數據幾乎完全是戰(zhàn)術性的?？紤]到飛行的關鍵階段，有關危險天氣的信息一定要用一個簡潔易懂的方式呈現。根據收到的信息，飛行員應該立即采取行動，如果采取行動的過程是曲解信息的結果，那么飛行員沒有第二次機會。這是飛行員可能需要解決沖突的第一飛行階段，或者需要根據地面設備和機上雷達或者其他設備獲取的天氣信息進行整合互補。再次說明，從地面設備獲取天氣信息的主要手段是通過語音交流，所以當飛行員和管制員的工作負荷比擬大的時候，產生誤解和信息堵塞的可能性就會增加。飛行員終端天氣信息計劃在1997年就是一個很有前途的概念，目前已經計劃全面實施。此計劃能夠保證飛機在裝備多普勒雷達的機場通過ACARS接收到天氣警告。該計劃有過多次成功的操作測試時期。它的成功是因為在飛行的關鍵階段，由于一個用戶組財團的參與，使得機組人員能夠微調輸出而到達最正確利用率。巡航策略性操作在巡航中，機組人員所關心的優(yōu)化飛行以滿足乘客的舒適度，飛行的進度和經濟性，同時保持一個平安的操作。因此，飛行員就不斷需要更新的巡航風，鋒面活動和其他危險區(qū)域，如結冰層和顛簸。同時也需要目的地的天氣的變化情況。這些信息的大多數都是由航空公司的調度辦公室監(jiān)控，重要的信息都是通過公司的電臺頻率告知機組人員。此外，在時間允許的條件下，管制員會提供關于上述的所有情況的報告。在甚高頻導航頻率上正式播報的災害性天氣報告為飛行中危險天氣咨詢服務（HIWAS）。這些頻率不是連續(xù)由機組人員監(jiān)聽，而是由空管部門定期播報一個消息給所有飛機去監(jiān)聽飛行中危險天氣咨詢服務，從而得到特定重要天氣預警信息。如果一架飛機在管制區(qū)域錯過了這樣的咨詢是很不尋常的。戰(zhàn)術行動關于對流活動的戰(zhàn)術決策例行參照飛機的機上雷達進行，不管是到達驗證的效果還是尋找超出機載雷達有效范圍可能的航線都是從管制員那里尋求建議。這往往說明其中兩個空管和機組人員都在看同一空域，但看到不同的天氣描述的一個悖論。顯然，很有必要讓所有人根據同一張樂譜唱歌。進近與著陸與起飛和離場一樣，這個階段也是很關鍵的階段，因此，也要求飛行員能夠及時準確地得到所有有可能影響飛機著陸的天氣狀況。1994年7月2日，一個USAIR公司的DC-9-31到達夏洛特/道格拉斯國際機場遭遇強對流活動，該飛機在在嘗試復飛的過程中與地面相撞。美國國家運輸平安委員會的報告指出,空中交通管制和其他地勤人員們熟知天氣的嚴重程度，但是機組人員不知道，實際上，他們只是由前面的飛機告知天氣不是問題，程序和方法必須到位，以確保這類事件不再繼續(xù)。其他因素飛機性能任何解決傳播問題的方法，必須能夠解決目前存在的機型的二元性，并會持續(xù)相當一段時間。雖然它很容易讓人想起當代“玻璃駕駛艙”的可能性，但是在不久的將來，配備“蒸汽動力”的機隊將會登上舞臺。因此，任何開展的概念，都必須有包括這些飛機的選擇權。機組人員目前，只有極少數的飛機設計了三人制機組。兩人制駕駛艙是一個公認的事實，因此,努力傳播天氣信息到駕駛艙應該考慮到由于信息量增加而引起的潛在工作負荷加重。上傳所有數據的消防水帶方法，相關與否，是不能接受的。這是非常正確的，當一架飛機在惡劣天氣條件下的最壞狀況時發(fā)生緊急情況。因此在傳播信息的過程中應該采用某種手段提供過濾的數據，同時不要讓飛行員否認他認為重要的信息。飛行員的訓練顯而易見的是，即使有最好的系統(tǒng)，如果駕駛員不具有對氣象現象的基本理解，天氣信息也是無用的。在過去的幾年中，已經出現了一些研究，指出了不同等級的飛行員在基礎航空氣象上都普遍存在缺乏。在氣象探測和傳播改善的同時，飛行員的能力也應該得到相應的提iWj。管制員目前，飛行員過度依靠管制員給他們提供大局部飛行中的天氣信息，然而，空管設施遭受了跟飛行員類似的傳播上的問題。他們往往不能得到最新的天氣信息，或在涉及關鍵天氣的時候，他們缺乏相互之間進行有效溝通的能力。因為私下有一個說法，天氣的傳播不具有特別高的優(yōu)先權。在一個國家運輸平安委員會調查中，在堪薩斯城國際機場中止著陸的美國航空公司的波音737-200,由管制員傳播的天氣信息被發(fā)現有一些出入，空管設施行政主管的回應指出，這樣的情況是標準的和可以接受的?！拔覀兊氖滓熑问潜３诛w機之間的間隔，我認為天氣的傳播只能排在第六位?！惫苤茊T需要協(xié)助機組人員防止危險天氣。大多數管制員將不爭論這一點。他們需要做到的就是保持傳播實時天氣的責任心，所以就需要傳播技術的雙軌開展。飛行員和管制員應通過一個非?？煽康姆绞降玫酵瑯拥母咂焚|的氣象信息。在這時，雙方都在看著相同的空域，看到同樣的事情。這就得到一個更加高效和平安的運行，同時消除管制員在傳播天氣時的額外負擔。總結盡管在檢測與危害航空器運行有關的天氣的技術上取得了巨大的進步，但是把這些信息及時傳遞到駕駛艙的方法沒有取得同樣的進步。而在演示模式非常成功的情況下，一些工程,如行員終端天氣信息何多普勒雷達數據鏈，并沒有得到政府和產業(yè)的大力支持來確保持續(xù)發(fā)展。在過去的兩個財年，這兩個程序，要么是被安排在預算刪減要么安排在嚴重削減的時期，只有通過各種組織強烈抗議才有這些程序幸存至今。還有許多工作將在未來融合與考慮到人為因素的飛機運營所需要的天氣信息來源的時候做。不過如果最精確的信息沒有及時且以一種易懂的方式傳到駕駛艙，那么它們都是沒用的。參考文獻[1]航空公司飛行員協(xié)會，航空公司飛行員協(xié)會管理手冊，華盛頓特區(qū)，1995；⑵美國國家運輸平安委員會，飛機意外調查報告/AAR-88/05,國家運輸平安委員會，華盛頓特區(qū)，1988；[3]坎貝爾，SD,馬修斯，MP和魯尼，M.,“飛行員終端天氣信息（TWIP）計劃”，預印本，航空氣象系統(tǒng)第六屆國際會議，達拉斯，德克薩斯州，美國氣象學會，馬薩諸塞州波士頓，1995；[4]美國國家運輸平安委員會，航空器事故報告/AAR-95/03,國