小金属片引发的一场空难

　　2000年7月25日下午，法航一架协和式客机从法国巴黎戴高乐机场起飞，差不多两分钟后随即坠毁，造成机上109人，地面4人，共113人遇难。法国空难事故调查局于8月底认定，此次空难是由机场滑行跑道上一块43厘米长的金属薄片割破飞机左侧主起落架的右前轮，致使该轮胎爆裂，轮胎爆破产生的碎片击中了一个或多个油箱，使得飞机左机翼起火并坠毁。后经鉴定，此金属碎片为上一个航班——美国大陆航空公司所属的一架DC10飞机上掉下来的。

　　机场道面异物FOD（Foreign Object Debris），即可能损伤飞机或系统的某种外来的物质、碎屑或物体。FOD带来的危害不仅会损坏飞机和夺去宝贵的生命，而且还伴随着巨大的经济损失。非计划的拆换发动机本身就是昂贵的花费，更不用说航班延误或取消带来的损失。协和空难造成飞机完全解体，共有113 人遇难，法航向遇难家属赔偿约1.3亿美元。据保守估计，每年全球因FOD造成的损失至少在30亿—40亿美元，外来物不仅会造成巨大的直接损失，还会造成航班延误、中断起飞、关闭跑道等间接损失，而间接损失至少为直接损失的4倍。

　　法航协和号飞机悲剧发生后，各国纷纷开始FOD探测系统的研究与开发，目前世界上较为典型的有4个系统，它们分别是英国开发的Tarsier 系统、以色列开发的FODetect 系统、新加坡开发的iFerret系统和美国开发的FODFinder系统。

　　英国Tarsier:准确定位

　　2000年7月，法航协和号飞机悲剧发生后，英国Qinetiq公司受命研究开发Tarsier1100(T1100)外来物探测系统。T1100工作频率为94.5GHz，雷达体制为连续波调频（FMCW），具有雷达探测距离长、波束窄和分辨率高的特点，能够对目标位置准确地定位。FMCW技术具有探测灵敏度高、成本低和峰值功率低等特点,同时结合实时数字信号处理技术，可对目标进行实时自动探测和识别，能及时、可靠地探测到跑道上杂物并予以定位。新系统于2007年1月在温哥华机场试用，美国联邦航空局（FAA）技术人员于2008 年在美国普罗文思对此系统进行测试。

　　以色列FODetect：成本较低

　　FODetect系统由以色列的Xsight公司开发，系统由77GHz毫米波雷达和摄像设备所组成，多个道面监测单元（SDU）分别安装在不同位置的跑道边灯上，每个SDU都对跑道中线附近的区域进行扫描，发现FOD后，可以立即向机场管理人员发出报警信息，告知FOD的准确位置以及发现时间。而后，设备会拉近镜头，提供FOD的视频图像，发现FOD之后，传感器会锁定FOD的位置，以帮助机场管理人员将FOD取走。在夜间，还可使用激光指示器协助将FOD取走。FODetect的设计在一定程度上减少了投资（相对与Tarsier系统而言），此系统可在30秒内完成对整条跑道的扫描，采用视频识别系统可以在毫米波雷达探测到FOD后，对探测结果进行视频确认，从而使虚警率大大降低。FODetect 系统现安装于美国波士顿机场，由FAA 人员对其性能进行测试。从Xsight的网站上获悉，其FODetect系统的性能指标已经超越了2009年9月30日FAA发布的“机场FOD探测设备”咨询通告（AC No: 150/5220-24）中的最高性能。

　　新加坡iFerret：实时监控

　　新加坡Stratechsystems公司的iFerret智能视频探测系统，通过在跑道上每隔一定间距装置先进的高分辨率功能的摄像机，自动探测和辨认跑道上的障碍物，而复杂的图像处理软件可以针对变化的照明和路面条件做出适当的调整。发现FOD后，系统能够放大物体的图像，给用户提供碎片的实时图像，让用户看到发现的物品。iFerret系统能够提供精确的位置、报警的时间、FOD的图像和系统发现后的持续报警记录。iFerret现应用于新加坡的樟宜国际机场，并在芝加哥的奥黑尔国际机场由FAA技术人员对系统进行测试。在对跑道杂物探测中，发现摄像机和视频系统受亮度和天气的影响，在能见度低的情况下具有很多局限性，性能受到黑夜和阴雨天气环境的影响和制约。

　　美国FOD Finder：系统可移动

　　FOD Finder系统是由美国Trex Enterprises公司开发的一套移动监控系统，可以安装在车辆的车顶。系统由监控系统与后台软件处理系统组成，监控系统使用的是78—81GHz毫米波雷达、高精度的GPS定位系统和摄像系统，雷达扫描速度为30次/分钟，探测半径为200米，装在车顶的一个雷达罩中。摄像系统也装于车顶，用于跟踪所发现的FOD；GPS定位装置用于锁定探测区域和标识FOD的地理位置，除此之外，此高精度的GPS定位装置还可以应用差分技术校准场内的其他GPS设备。这套系统的独特之处在于它是可移动的，探测时车辆的最大行驶速度可以达到64公里/小时，不仅可以侦测跑道上的FOD，还可以侦测滑行道、停机坪等区域的FOD。车辆向前移动时，系统扫描车辆前部的区域，并向机场控制人员提供雷达和视频信号。车辆上装有软件处理系统（AirBoss处理系统），由触摸式电脑、照相机、条码机组成，机场控制人员可以根据系统指示方位拾取FOD。一旦FOD被取出，装于车内的照相机会给碎片照相备案，机场控制人员还会给FOD贴上条形码以做记录，同时记录信息将通过互联网存储在系统数据库中。FODFinder 系统现安装于美国芝加哥中途机场，由FAA 人员对其性能进行测试。

　　FAA发布认证标准：

　　必须达到7种通用功能

　　FOD探测系统主要采用雷达探测技术与视频图像识别技术，在上述的4个系统中，Tarsier 系统、FODetect 系统、FODFinder 系统采用毫米波雷达探测为主，视频图像识别技术为辅的手段来探测FOD；iFerret系统只采用视频图像识别技术进行FOD的探测。基于雷达技术的系统对颜色没有反应，而基于视频图像识别技术的系统却对颜色和光照对比度产生反应。2008 年，FAA的研究人员对以上4个系统分别在4个机场进行了性能测试，对每种技术的探测能力进行评估。这4种探测系统为机场提供了一个很宽的性能和价格选择范围，不限制机场应用何种FOD探测技术，机场可以根据飞机的数量及种类、监控区域的数量种类及位置、探测的精度、机场的气候条件等因素来综合确定探测系统的具体性能指标。

　　2009年9月30日，FAA发布的标题为“机场FOD探测设备”的咨询通告（AC No: 150/5220-24）中，提供了FOD探测设备的相关信息。该通告包含了机场异物探测系统和设备的最低性能规范。通告明确指出FOD探测系统必须具备如下功能：监控AOA区域；探测和定位AOA区域中单个或多个FOD；探测出FOD后能为用户提供警报；与机场和飞机通信、空管和监控系统协同工作并不会产生干扰；不干扰正常的机场和飞机运行；记录探测到的FOD数据，方便系统的校准和维护，以及FOD事件的分析。同时FAA还详细规范了FOD探测系统的各项指标，包括系统至少能探测到的FOD尺寸、探测频率、FOD出现后系统响应时间、探测区域、气候影响、报警、探测数据输出和记录、寿命、环境条件、供电、土建要求、安装和验收、质保、检查和测试、用户手册、设备和维护等方面的情况。

　　链接：

　　FOD 有两种解释，其一是外来物（Foreign Object Debris），即可能损伤航空器或系统的某种外来的物质、碎屑或物体；其二是外来物损伤(Foreign Object Damage)，即任何由外来物引起的损伤，可以是物理上的损伤也可以是经济上的损失，有可能会降低产品的安全或性能。FOD的种类相当多，如硬物体、软物体、鸟类、雷电等。FOD危害非常严重，实验和经验都表明机场道面上的外来物可以很容易被吸入发动机，导致发动机失效。碎片也会堆积在机械装置中，影响起落架、襟翼等设备的正常运行。

　　典型FOD：

　　飞机和发动机连接件（螺帽、螺钉、垫圈、保险丝等）、机械工具、飞行物品（钉子、私人证件、钢笔、铅笔等）、野生动物、树叶、石头和沙子、道面材料、木块、塑料或聚乙烯材料、纸制品、运行区的冰碴儿，甚至雷电。