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這些年,飛行應(yīng)用的那些新技術(shù)

時間:2015年07月28日   來源:

航班量持續(xù)增長、繁忙機(jī)場容量趨于飽和、航班正常率下降……隨著中國民航快速發(fā)展,日益增長的航班量與資源保障能力不強(qiáng)的矛盾更加凸顯。這些年,推廣應(yīng)用PBN(基于性能的導(dǎo)航)、ADS-B(廣播式自動相關(guān)監(jiān)視)、HUD(平視顯示器)等航行新技術(shù),向新技術(shù)要安全、要效率、要效益,成為中國民航提升運行安全品質(zhì),實現(xiàn)跨越式發(fā)展的重要舉措。

PBN,讓飛行“隨心所欲”

在民航推廣應(yīng)用的航行新技術(shù)中,PBN應(yīng)用在我國算是較早的。上世紀(jì)90年代,國際民航組織提出了RNP(所需導(dǎo)航性能)的概念,現(xiàn)屬于PBN一種運行規(guī)范。為了與國際接軌,1998年,我國在西部地區(qū)建立了第一條FANS航路(按現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)為RNP4航路),并于2001年正式投入運行,極大地縮短了我國南部地區(qū)及東南亞國家到歐洲的飛行距離,增強(qiáng)了我國偏遠(yuǎn)山區(qū)的空管保障能力。

“PBN在我國真正落地生根是在2003年。”民航局飛標(biāo)司相關(guān)負(fù)責(zé)人說。2003年,為了開展RNAV(區(qū)域?qū)Ш剑┑膽?yīng)用研究,中國民航在天津機(jī)場設(shè)計了RNAV進(jìn)離場程序,并驗證試飛成功。

PBN包括RNAV和RNP兩種導(dǎo)航規(guī)范。RNAV可以充分利用機(jī)載設(shè)備的性能,使航空器在導(dǎo)航信號覆蓋范圍之內(nèi),或在機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備的工作能力范圍之內(nèi),或二者組合,沿任意期望的路徑飛行。“RNP可以認(rèn)為是高級的RNAV,增強(qiáng)了自主監(jiān)視和告警功能。”民航局飛標(biāo)司相關(guān)負(fù)責(zé)人說。

據(jù)了解,2005年4月,一架波音757-200飛機(jī)在地形復(fù)雜、氣候多變的高高原機(jī)場——拉薩貢嘎機(jī)場——應(yīng)用RNP程序試飛成功,并于2006年投入實際應(yīng)用,RNP大大降低了拉薩機(jī)場運行對天氣的依賴性,而且提高了空域使用效率。

“盡管RNP程序最早在拉薩機(jī)場驗證試飛,但真正運用價值最大的是在西藏林芝機(jī)場”。民航業(yè)內(nèi)人士表示,林芝機(jī)場是高高原機(jī)場,是中國民航唯一沒有傳統(tǒng)導(dǎo)航而只有RNP程序的機(jī)場。自2006年RNP飛行程序試飛成功,林芝機(jī)場實現(xiàn)了順利通航,且運行8年多以來,航班正常率相當(dāng)高,航空公司的收益非常可觀。

而正是在2005年拉薩機(jī)場RNP驗證試飛成功后,RNP應(yīng)用在中國駛?cè)肓丝燔壍馈L貏e是2010年8月,在三亞國際機(jī)場RNPAPCH(RNP進(jìn)近)程序?qū)嵉仳炞C試飛后,RNPAPCH程序像雨后春筍般出現(xiàn)在我國大多數(shù)運輸機(jī)場上。

“RNP自動化程度非常高,操作起來十分簡單,減輕了機(jī)組負(fù)擔(dān),極大地提高了飛行安全性。”東航機(jī)長姚學(xué)路說,“由于RNP使用衛(wèi)星導(dǎo)航,不需要在地面建設(shè)導(dǎo)航設(shè)施,也減少了機(jī)場基礎(chǔ)設(shè)施投入和降低了維護(hù)成本。”

截至2014年底,我國東部繁忙陸地、西部偏遠(yuǎn)山區(qū)及南海地區(qū)空域內(nèi)共有20條航路實施了PBN運行。我國已有145座機(jī)場具備PBN飛行程序。其中,19座機(jī)場只具備RNAV程序,109座機(jī)場具備RNPAPCH程序,17座機(jī)場具備RNPAR(要求特殊授權(quán)的RNP進(jìn)近)程序。同時,66座機(jī)場全面實施了PBN運行,大多數(shù)運輸航空公司已具有RNPAPCH運行資格。

“可以說,中國民航PBN的推廣、應(yīng)用速度快,目前已走在世界前列。”民航局飛標(biāo)司相關(guān)負(fù)責(zé)人說。

而根據(jù)2009年民航局制定的《中國民航PBN實施路線圖》,我國民航到2016年實現(xiàn)PBN程序的全面運用;到2025年,航路、終端區(qū)和進(jìn)近等所有飛行階段以PBN運行為主,逐步從混合運行過渡到完全的PBN運行。

“PBN新技術(shù)的應(yīng)用和推廣仍然任重而道遠(yuǎn)。”民航局飛標(biāo)司相關(guān)負(fù)責(zé)人說。

據(jù)了解,目前仍有40多座機(jī)場需要制作PBN程序,而這些機(jī)場航班量小,財政上存在一定困難,很難拿出經(jīng)費進(jìn)行PBN程序設(shè)計和試飛。為了促進(jìn)PBN推廣應(yīng)用,民航局也曾多次對航空公司RNP機(jī)載設(shè)備加以改裝,并對機(jī)場飛行程序升級進(jìn)行補(bǔ)貼。

另外,目前PBN和傳統(tǒng)程序混合運行給管制人員也帶來了一定的難度,這也導(dǎo)致了部分管制部門對PBN運行存在一些抵觸情緒。“不過,從長遠(yuǎn)看,PBN新技術(shù)減輕了飛行員和管制員的工作負(fù)荷,提高了民航安全運行水平和航班正常率。”民航業(yè)內(nèi)人士說。

ADS-B,讓“眼睛”更明亮

作為保障民航飛行安全和航班正常的全新技術(shù),廣播式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)近年來也是中國民航力推的新技術(shù)之一。

自2006年中國民航飛行學(xué)院引進(jìn)ADS-B,對訓(xùn)練飛機(jī)實施ADS-B監(jiān)視運行起,截至2014年底,我國已經(jīng)在成都—拉薩航路和三亞情報區(qū)L642、M771航路先后實施ADS-B運行,在成都—九寨航路完成ADS-B應(yīng)用的評估和試驗工作。

據(jù)了解,ADS-B是支撐新一代民航空管運行模式的核心技術(shù),主要依靠機(jī)載電子設(shè)備和地面設(shè)施來精確監(jiān)視飛機(jī)的位置、高度、速度等數(shù)據(jù),其監(jiān)視技術(shù)的核心是高精度衛(wèi)星導(dǎo)航,完全區(qū)別于一次監(jiān)視雷達(dá)和二次監(jiān)視雷達(dá)。

“ADS-B對保障民航飛行安全具有十分重要的作用,也是民航提高航班運行效率與航班正常率的一項重要手段。”民航業(yè)內(nèi)人士說。

以2011年5月18日零時起實施ADS-B實驗運行的成都—拉薩航路為例,至2013年9月1日,該航路管制放行間隔已由最初的航路水平間隔無論高度層均為10分鐘縮短為不同高度層雙向5分鐘。同樣,ADS-B自2011年6月應(yīng)用在三亞情報區(qū)L642和M771航路上以來,充分彌補(bǔ)了我國南海地區(qū)雷達(dá)監(jiān)視能力不足,有力保障了該區(qū)域的空管運行。

“ADS-B不僅能夠提高管制員和飛行員的運行態(tài)勢感知能力,讓管制員和飛行員的眼睛更‘明亮’,還能夠為機(jī)場地面滑行的航空器、機(jī)場場面運行的車輛提供監(jiān)視服務(wù)。”一位民航業(yè)內(nèi)人士說。

對于ADS-B在未來的應(yīng)用,中國民航也有自己的規(guī)劃。據(jù)了解,ADS-B將在無雷達(dá)覆蓋的地區(qū)實施較小間隔,而且可望在部分地區(qū)取代雷達(dá)成為管制員正確實施空中指揮的關(guān)鍵手段。

然而,與PBN新技術(shù)應(yīng)用一樣,ADS-B新技術(shù)在其推廣和應(yīng)用的過程中也存在一些困難。比如,目前ADS-B實施主要是由民航局空管局負(fù)責(zé)。而工程項目建設(shè)地點涉及185座中小機(jī)場和通航機(jī)場,不屬于民航空管系統(tǒng)自有建設(shè)地點,民航局空管局存在一定的協(xié)調(diào)難度。

HUD,讓“視”界更清晰

HUD是將地面導(dǎo)航和飛行信息集成顯示在平視顯示器上,駕駛員保持平視狀態(tài)就可以看到飛行儀表指示和導(dǎo)航數(shù)據(jù),跟隨HUD指引飛行。

“HUD可以強(qiáng)化機(jī)組情景意識,降低機(jī)場最低運行標(biāo)準(zhǔn),提高航班正常性和運行安全水平。”民航局飛標(biāo)司相關(guān)負(fù)責(zé)人說。

近年來,HUD也是國際民航組織力推的一項技術(shù)。中國民航HUD應(yīng)用始于10年前。2005年,山東航空公司在一架飛機(jī)上安裝了HUD設(shè)備,并展開應(yīng)用試點工作;2010年,山航獲準(zhǔn)在青島機(jī)場實施HUD特殊Ι類運行,著陸最低標(biāo)準(zhǔn)為DH45/RVR450米;2014年,山航又獲準(zhǔn)在濟(jì)南、青島機(jī)場使用HUD實施RVR200米起飛;2015年,山航在HUD應(yīng)用上“更上一層樓”,獲準(zhǔn)在青島機(jī)場實施HUD特殊Π類運行,著陸最低標(biāo)準(zhǔn)為DH30/RVR350米。這一系列舉措,使山航在低能見度天氣下航班正常性得到了可靠保障,成為了中國民航HUD應(yīng)用的“領(lǐng)頭羊”。

航空公司的積極嘗試,也堅定了中國民航應(yīng)用HUD的決心。為加快推動HUD應(yīng)用,2012年7月,民航局下發(fā)了《飛機(jī)平視顯示器發(fā)展應(yīng)用路線圖》,提出了推動HUD應(yīng)用的發(fā)展目標(biāo)、政策和標(biāo)準(zhǔn),以及相應(yīng)的適航和運行批準(zhǔn)指南。

在該路線圖的指導(dǎo)下,截至2014年底,包括山航、東航、南航、海航、廈航在內(nèi)的5家航空公司的142架在役運輸飛機(jī)安裝了HUD設(shè)備。北京首都機(jī)場、上海虹橋機(jī)場、上海浦東機(jī)場、廣州白云機(jī)場等14座機(jī)場已經(jīng)具備了HUD特殊I類運行標(biāo)準(zhǔn),部分跑道著陸最低標(biāo)準(zhǔn)由原來的DH60/RVR550米下降到DH45/RVR450米。

“今年的主要任務(wù)是實現(xiàn)30%的運輸機(jī)場公布HUD運行最低標(biāo)準(zhǔn),10%的運輸飛機(jī)上安裝HUD設(shè)備的目標(biāo)。”民航局飛標(biāo)司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

然而,在HUD推廣應(yīng)用方面,也同樣面臨著資金方面的難題。根據(jù)民航局對航空公司飛機(jī)HUD加改裝計劃進(jìn)行的全面調(diào)研,計劃加改裝的150余架飛機(jī)及供飛行員訓(xùn)練的模擬機(jī),總共花費將達(dá)數(shù)億元。除此之外,60座機(jī)場的HUD特殊I類運行標(biāo)準(zhǔn)飛行程序的制定、評估和試飛,同樣需要花費數(shù)千萬元。

實際上,在2014年,民航局已經(jīng)開始著手研究HUD機(jī)載設(shè)備加改裝補(bǔ)貼模式,大致的想法是參照RNP補(bǔ)貼模式:按照50%的比例給予航空公司補(bǔ)貼;機(jī)場公布HUD運行標(biāo)準(zhǔn),按照100%予以全額補(bǔ)助。“補(bǔ)貼力度相當(dāng)大。”民航業(yè)內(nèi)人士指出。

“從民航局近年來的一系列舉措可以看出,中國民航應(yīng)用新技術(shù)的決心是非常堅定的。機(jī)場和航空公司還是應(yīng)化‘被動’為‘主動’,著眼長遠(yuǎn),盡早謀劃、迅速行動。”民航業(yè)內(nèi)人士分析說。

據(jù)了解,為進(jìn)一步與國際接軌,推動中國民航飛行運行方式的轉(zhuǎn)變,切實提高運行效率和效益,2014年底,民航局成立了局領(lǐng)導(dǎo)牽頭的航行新技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展工作委員會,并于2015年1月召開了第一次會議,進(jìn)一步明確了PBN、ADS-B、HUD等航行新技術(shù)應(yīng)用推廣的目標(biāo)和方向。

“從長遠(yuǎn)來看,PBN、ADS-B、HUD等航行新技術(shù)對于民航提高安全裕度和航班正常率效果顯著,也是國際民航發(fā)展的大勢所趨”。民航局飛標(biāo)司相關(guān)負(fù)責(zé)人說,新事物的發(fā)展并不是一帆風(fēng)順的,作為一個系統(tǒng)工程,在航行新技術(shù)推廣應(yīng)用中存在的一些難題還需要航空公司、機(jī)場、空管等共同面對和解決。