| 作者 顏楓 導航數據庫的管理和使用一直是現代民航安全運行的一個重要因素，而隨著近年來基于性能導航技術的不斷推進，越來越多新程序投入使用，許多老舊飛機由于出廠安裝的飛行管理計算機（簡稱 FMC）設計年代久遠，使用限制的問題日漸突出。航空公司在日常導航數據庫管理工作中對于此類老舊飛機和 FMC 要高度關注，有針對性的制定對應措施，以避免或緩解使用過程中帶來的安全風險。以下筆者將結合老舊波音機型以及自身在導航數據庫管理工作中多年來的實際經驗闡述相關內容。1 背景介紹 所有現代運輸航空器都有自己的飛行管理系統（簡稱 FMS），它綜合了導航信號接收器，慣性基準系統（簡稱 IRS）、大氣數據、飛行操作、儀表和顯示、油門控制、數據鏈各方面的數據信息，最終匯總到 FMC 進行處理和計算。FMC 是系統的心臟，履行導航和性能計算并且提供控制和指引指令，FMC 和它包含的相關數據庫是現代航空器航電設備的核心基礎。 一般而言，FMC 包含兩個數據庫：性能數據庫和導航數據庫。性能數據庫使飛行機組在飛行中不再需要查閱性能手冊，并向 FMC 提供計算俯仰和推力指令所需的信息。所需的所有正常信息均可顯示在控制顯示單元（簡稱 CDU）上。而導航數據庫則包含通過查閱航圖而得到的大部分信息。事實上除此以外，FMC 首先需要一個航電設備廠商研發自帶的飛行操作程序（簡稱 OFP）和對應的軟件數據庫，只有通過它才能讓 FMC 真正正確使用性能數據庫和導航數據庫以及指揮航電設備。所有這些數據都以帶電可擦可編程只讀存儲器的方式保存在 FMC 中，可以使用特定的數據裝載機進行更新。 我們日常使用的導航數據庫包含了導航設備、航路點、機場、跑道以及公司選擇的其它信息，如標準儀表離場、標準進場、進近和公司航路等豐富的情報資料信息。這些信息都按照 ARINC424 的標準格式編碼在導航數據庫中，并按照國際民航組織附件 15 的要求以 28 天一個周期進行定期更新。 高質量的導航數據庫是現代飛行安全的基礎，目前世界上主要有三個導航數據庫服務商，分別是德國的杰普遜（屬于美國波音公司子公司），瑞士的 LIDO（屬于德國漢莎航空公司），英國的 NavTech（屬于空客公司），這三個服務商會定期整理加入國際民航組織的各國地區情報資料信信息，并以 ARINC424 的標準格式進行編碼。當數據編碼檢查完成，會提供給對應的 FMC 航電設備廠商，由他們再生成適用于不同 FMC 的特定格式文件，才能最終裝載在飛機上使用。這些航電設備廠商主要有霍尼韋爾，通用電氣，泰雷茲，羅克韋爾柯林斯等。2 導航數據庫的限制 近年來，隨著全球導航數據信息的不斷暴漲和導航技術飛速發展，儲存導航數據信息的容量和方式要求也越來越多，因此，飛機上的 FMC 硬件設備也在不斷更新適應需求。當然，如果能夠通過不斷更換升級 FMC 提高導航數據庫的能力是最安全有效的解決途徑，但是對于一些飛機由于升級費用或者使用年限等因素綜合考慮會不再升級，因此對于仍在使用的老舊型號 FMC，主要問題就是導航數據庫的各種能力限制。2.1 數據容量限制 在現代計算機使用的導航數據庫中，數據是以字節或字符來定義容量的，比如 GE 公司生產的最大容量為 288K FMC，它代表的最大數據容量是 288000 個字符，對于不同 OPF 程序類型（如 16 位，32 位等）代表了不同的字節 KB 數據量。比如 16 位的 OFP 程序，需要 2 個字節來定義一個字符，數據容量就是大約 576000 字節。如下表 1 所示，是部分波音機型使用的新舊 FMC 容量能力對比： ▲表 1 部分波音機型使用的新舊 FMC 容量能力對比 但是需要注意的是，這個容量并不是公司可以使用的容量，因為 FMC 自帶的 OFP 軟件系統和性能數據庫會占用掉一部分容量，如下圖 1 所示，型號 2907A 的容量 256K 的 FMC 實際能夠使用的只有 216K： ▲圖 1 型號 2907A 的容量表 在航空公司能夠使用的這部分有限容量里面，包含了服務商提供的標準數據和客戶化數據。標準數據是數據庫服務商根據各國情報資料整理發布的全球完整導航數據信息，而客戶化數據則是公司自己運行需要的一些不公布或者定制數據，如特殊機場，公司航路等。僅從標準數據量來看，杰普遜公司預測每年就有至少 3% 的數據增加幅度，其他服務商也分別預測每年 6%-8% 的增幅。此外，航空公司自身的不斷發展也會導致運行所需要的客戶化數據不斷增加。因此，最為直接和重要的限制是數據總容量的限制。2.2 導航數據庫編碼限制 隨著現代導航技術和國際民航標準 ARINC424 版本的不斷更新，越來越多導航信息需要不斷擴展數據記錄儲存位置。對于老舊 FMC 而言，從設計之初由于年代久遠并沒有預留足夠的數據記錄儲存位置，因此也就從根本上限制了對編碼方式的支持能力。以下表 2 是 GE 公司不同版本的 OPF 編碼能力匹配表： ▲表 2 GE 公司不同版本的 OPF 編碼能力匹配表 2.3 特殊限制 航空公司在運行中經常會發現使用相同數據庫服務商的數據，在不同飛機上實際使用卻會出現一些差異，這是由于不同航電設備廠商生產的 FMC，或相同航電設備安裝不同版本的 OFP 有特殊限制。比如有的對每個機場的程序數量或者使用定位點有限制，有的不支持復合進近程序，有的不支持復飛程序等等，即使對于同一個公司不同版本的 OFP 特殊限制也會相差巨大，比如 GE 公司早期生產的 U5.0 版本每個機場最多只能保存 70 條進離場程序，而最新的 U12.0 版本則能夠到達 126 條。 如果航空公司實際運行過程中客戶化數據較多，可能會產生更多限制，有的限制是能夠在航電設備廠商的技術手冊或說明文件中找到的，而有的限制甚至是廠家也不可預見和判斷的，產生的錯誤現象往往很難找到原因，長期對運行造成不便。3 老舊 FMC 的導航數據庫管理 可以看到，版本越是老舊的 FMC，其導航數據庫的限制越多，航空公司在日常導航數據庫管理工作中需要高度關注，對他們采取特殊的管理方式，有效的控制數據風險。3.1 控制數據容量 如果發生數據庫容量溢出，將必須刪除一些數據才能夠生成安裝文件，如果不能有效控制這種現象發生，將會導致導航數據庫制作發布的時間加長，嚴重影響導航數據庫的裝載時間。特別是如果發生二次制作時間過長導致數據庫過期，將對公司安全運行帶來極大的風險。因此，有效的控制數據總容量在一定安全范圍內是最重要的管理基礎。 首先在標準數據方面，航空公司需要決定哪些數據需要保留，而哪些相對不重要的數據需要刪除。在刪除數據時應該首先縮小數據選取范圍，就像每次機組飛行只攜帶運行范圍內的資料一樣，導航數據庫的數據范圍首先也要縮小到公司日常運行的范圍。相反的，如果不縮小運行范圍，則意味著范圍內的數據細節會減少，比如機場數量、航路數量等。其次在客戶化數據方面，可以將不常用的公司航路、機場數據刪除，比如只保留必須的 PBN 程序，刪除傳統程序。最后，由于標準數據的逐月遞增，航空公司應該根據每個 FMC 的實際容量最大限制值，自己設定一個容量安全范圍值，本期數據量接近或超過時，應該主動在下一期采取上述措施盡快優化減少數據，不要被動的等待數據溢出。3.2 掌握 FMC 的限制技術材料 航空市場上的 FMC 型號種類繁多，每種設備的使用限制不同，相同廠家不同時代的產品也差異較多，如果每次遇到問題才通過詢問或者咨詢的方式了解掌握，則永遠不能全面系統的了解掌握所有限制。特別是一些年代久遠的老舊 FMC，由于使用的公司越來越少，設備廠商保留的說明文檔也可能越來越不完整，熟悉設備的工程師也越來越少，技術資料重要性尤為珍貴，筆者在與廠家溝通過程中也發現獲取難度越來越大。因此航空公司要盡早和設備廠商取得聯系，及時獲取相關使用技術材料留存，才能及時準確掌握限制條件和每種數據類型對應的單位容量，對數據庫數據做出合理有效的調整。3.3 及時與導航數據庫服務商溝通制定預案 在遇到國家地區有大規模情報資料更新的時候，可能無法提前判斷更新數據帶來的限制，此時航空公司應該提前和每個數據庫服務商針對每種型號 FMC 的限制制定好不同等級的方案，如數據溢出時刪除數據的類型先后順序，同一種類型數據的先后順序，避免數據溢出影響裝載時間。3.4 與相同設備的航空公司總結交流經驗 從多年來的實際工作經驗來看，不可避免會遇到一些無法預見的設備 BUG 或者數據出錯現象，這些除了航空公司自身運行經驗的積累，設備廠商的技術咨詢協助，還需要和相同設備的航空公司總結交流經驗，實現資源共享，經驗互補，往往能夠快速準確的找到問題的原因。3.5 疑難問題的應對和處理 當遇到一些問題陷入困局時，例如沒有技術資料和經驗的問題，或者設備廠商和數據庫服務商都無法判斷錯誤信息的原因時，可以從兩方面做一些嘗試，首先嘗試通過廠家協助下載 FMC 的數據進行譯碼，分析錯誤原因。其次，可以根據錯誤現象分析出所有能夠想到的原因，采取排除法對數據庫數據設置做調整測試，直到錯誤現象有變化或消失，從而找到原因。3.6 合理升級 FMC 在遇到老舊設備嚴重影響運行安全和效率的時候，則需要綜合考慮各種因素對 FMC 進行合理升級。如果是簡單的軟件 OFP 升級，主要考慮的是 OFP 自身容量的增加，會使得原先的可用容量進一步縮小。如果是硬件 FMC 的更換，主要考慮的是選擇合理的升級方案，降低費用。比如要結合考慮老舊飛機的退租使用年限，飛機運行的區域限制，公司今后運行種類和導航數據量的測算，不同版本升級所需要的費用等綜合因素采取性價比最優的方案進行升級，且不可盲目追求大容量而 |
