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这些年,飞行应用的那些新技术

时间:2015年07月28日   来源:

航班量持续增长、繁忙机场容量趋于饱和、航班正常率下降……随着中国民航快速发展,日益增长的航班量与资源保障能力不强的矛盾更加凸显。这些年,推广应用PBN(基于性能的导航)、ADS-B(广播式自动相关监视)、HUD(平视显示器)等飞行新技术,向新技术要安全、要效率、要效益,成为中国民航提升运行安全品质,实现跨越式发展的重要举措。

PBN,让飞行“随心所欲”

在民航推广应用的飞行新技术中,PBN应用在我国算是较早的。上世纪90年代,国际民航组织提出了RNP(所需导航性能)的概念,现属于PBN一种运行规范。为了与国际接轨,1998年,我国在西部地区建立了第一条FANS航路(按现标准为RNP4航路),并于2001年正式投入运行,极大地缩短了我国南部地区及东南亚国家到欧洲的飞行距离,增强了我国偏远山区的空管保障能力。

“PBN在我国真正落地生根是在2003年。”民航局飞标司相关负责人说。2003年,为了开展RNAV(区域导航)的应用研究,中国民航在天津机场设计了RNAV进离场程序,并验证试飞成功。

PBN包括RNAV和RNP两种导航规范。RNAV可以充分利用机载设备的性能,使航空器在导航信号覆盖范围之内,或在机载导航设备的工作能力范围之内,或二者组合,沿任意希望的路径飞行。“RNP可以认为是高级的RNAV,增强了自主监视和告警功能。”民航局飞标司相关负责人说。

据了解,2005年4月,一架波音757-200飞机在地形复杂、气候多变的高高原机场——拉萨贡嘎机场——应用RNP程序试飞成功,并于2006年投入实际应用,RNP大大降低了拉萨机场运行对天气的依赖性,而且提高了空域使用效率。

“尽管RNP程序最早在拉萨机场验证试飞,但真正运用价值最大的是在西藏林芝机场”。民航业内人士表示,林芝机场是高高原机场,是中国民航唯一没有传统导航而只有RNP程序的机场。自2006年RNP飞行程序试飞成功,林芝机场实现了顺利通航,且运行8年多以来,航班正常率相当高,航空企业的收益非常可观。

而正是在2005年拉萨机场RNP验证试飞成功后,RNP应用在中国驶入了快轨道。特别是2010年8月,在三亚国际机场RNPAPCH(RNP进近)程序实地验证试飞后,RNPAPCH程序像雨后春笋般出现在我国大多数运输机场上。

“RNP自动化程度非常高,操作起来十分简单,减轻了机组负担,极大地提高了飞行安全性。”东航机长姚学路说,“由于RNP使用卫星导航,不需要在地面建设导航设施,也减少了机场基础设施投入和降低了维护成本。”

截至2014年底,我国东部繁忙陆地、西部偏远山区及南海地区空域内共有20条航路实施了PBN运行。我国已有145座机场具备PBN飞行程序。其中,19座机场只具备RNAV程序,109座机场具备RNPAPCH程序,17座机场具备RNPAR(要求特殊授权的RNP进近)程序。同时,66座机场全面实施了PBN运行,大多数运输航空企业已具有RNPAPCH运行资格。

“可以说,中国民航PBN的推广、应用速度快,目前已走在世界前列。”民航局飞标司相关负责人说。

而根据2009年民航局制定的《中国民航PBN实施路线图》,我国民航到2016年实现PBN程序的全面运用;到2025年,航路、终端区和进近等所有飞行阶段以PBN运行为主,逐步从混合运行过渡到完全的PBN运行。

“PBN新技术的应用和推广仍然任重而道远。”民航局飞标司相关负责人说。

据了解,目前仍有40多座机场需要制作PBN程序,而这些机场航班量小,财政上存在一定困难,很难拿出经费进行PBN程序设计和试飞。为了促进PBN推广应用,民航局也曾多次对航空企业RNP机载设备加以改装,并对机场飞行程序升级进行补贴。

另外,目前PBN和传统程序混合运行给管制人员也带来了一定的难度,这也导致了部分管制部门对PBN运行存在一些抵触情绪。“不过,从长远看,PBN新技术减轻了飞行员和管制员的工作负荷,提高了民航安全运行水平和航班正常率。”民航业内人士说。

ADS-B,让“眼睛”更明亮

作为保障民航飞行安全和航班正常的全新技术,广播式自动相关监视(ADS-B)近年来也是中国民航力推的新技术之一。

自2006年中国民航飞行学院引进ADS-B,对训练飞机实施ADS-B监视运行起,截至2014年底,我国已经在成都—拉萨航路和三亚情报区L642、M771航路先后实施ADS-B运行,在成都—九寨航路完成ADS-B应用的评估和试验工作。

据了解,ADS-B是支撑新一代民航空管运行模式的核心技术,主要依靠机载电子设备和地面设施来精确监视飞机的位置、高度、速度等数据,其监视技术的核心是高精度卫星导航,完全区别于一次监视雷达和二次监视雷达。

“ADS-B对保障民航飞行安全具有十分重要的作用,也是民航提高航班运行效率与航班正常率的一项重要手段。”民航业内人士说。

以2011年5月18日零时起实施ADS-B实验运行的成都—拉萨航路为例,至2013年9月1日,该航路管制放行间隔已由最初的航路水平间隔无论高度层均为10分钟缩短为不同高度层双向5分钟。同样,ADS-B自2011年6月应用在三亚情报区L642和M771航路上以来,充分弥补了我国南海地区雷达监视能力不足,有力保障了该区域的空管运行。

“ADS-B不仅能够提高管制员和飞行员的运行态势感知能力,让管制员和飞行员的眼睛更‘明亮’,还能够为机场地面滑行的航空器、机场场面运行的车辆提供监视服务。”一位民航业内人士说。

对于ADS-B在未来的应用,中国民航也有自己的规划。据了解,ADS-B将在无雷达覆盖的地区实施较小间隔,而且可望在部分地区取代雷达成为管制员正确实施空中指挥的关键手段。

然而,与PBN新技术应用一样,ADS-B新技术在其推广和应用的过程中也存在一些困难。比如,目前ADS-B实施主要是由民航局空管局负责。而工程项目建设地点涉及185座中小机场和通航机场,不属于民航空管系统自有建设地点,民航局空管局存在一定的协调难度。

HUD,让“视”界更清晰

HUD是将地面导航和飞行信息集成显示在平视显示器上,驾驶员保持平视状态就可以看到飞行仪表指示和导航数据,跟随HUD指引飞行。

“HUD可以强化机组情景意识,降低机场最低运行标准,提高航班正常性和运行安全水平。”民航局飞标司相关负责人说。

近年来,HUD也是国际民航组织力推的一项技术。中国民航HUD应用始于10年前。2005年,山东航空企业在一架飞机上安装了HUD设备,并展开应用试点工作;2010年,山航获准在青岛机场实施HUD特殊Ι类运行,着陆最低标准为DH45/RVR450米;2014年,山航又获准在济南、青岛机场使用HUD实施RVR200米起飞;2015年,山航在HUD应用上“更上一层楼”,获准在青岛机场实施HUD特殊Π类运行,着陆最低标准为DH30/RVR350米。这一系列举措,使山航在低能见度天气下航班正常性得到了可靠保障,成为了中国民航HUD应用的“领头羊”。

航空企业的积极尝试,也坚定了中国民航应用HUD的决心。为加快推动HUD应用,2012年7月,民航局下发了《飞机平视显示器发展应用路线图》,提出了推动HUD应用的发展目标、政策和标准,以及相应的适航和运行批准指南。

在该路线图的引导下,截至2014年底,包括山航、东航、南航、海航、厦航在内的5家航空企业的142架在役运输飞机安装了HUD设备。北京首都机场、上海虹桥机场、上海浦东机场、广州白云机场等14座机场已经具备了HUD特殊I类运行标准,部分跑道着陆最低标准由原来的DH60/RVR550米下降到DH45/RVR450米。

“今年的主要任务是实现30%的运输机场公布HUD运行最低标准,10%的运输飞机上安装HUD设备的目标。”民航局飞标司相关负责人表示。

然而,在HUD推广应用方面,也同样面临着资金方面的难题。根据民航局对航空企业飞机HUD加改装计划进行的全面调研,计划加改装的150余架飞机及供飞行员训练的模拟机,总共花费将达数亿元。除此之外,60座机场的HUD特殊I类运行标准飞行程序的制定、评估和试飞,同样需要花费数千万元。

实际上,在2014年,民航局已经开始着手研究HUD机载设备加改装补贴模式,大致的想法是参照RNP补贴模式:按照50%的比例给予航空企业补贴;机场公布HUD运行标准,按照100%予以全额补助。“补贴力度相当大。”民航业内人士指出。

“从民航局近年来的一系列举措可以看出,中国民航应用新技术的决心是非常坚定的。机场和航空企业还是应化‘被动’为‘主动’,着眼长远,尽早谋划、迅速行动。”民航业内人士分析说。

据了解,为进一步与国际接轨,推动中国民航飞行运行方式的转变,切实提高运行效率和效益,2014年底,民航局成立了局领导牵头的飞行新技术应用与发展工作委员会,并于2015年1月召开了第一次会议,进一步明确了PBN、ADS-B、HUD等飞行新技术应用推广的目标和方向。

“从长远来看,PBN、ADS-B、HUD等飞行新技术对于民航提高安全裕度和航班正常率效果显着,也是国际民航发展的大势所趋”。民航局飞标司相关负责人说,新事物的发展并不是一帆风顺的,作为一个系统工程,在飞行新技术推广应用中存在的一些难题还需要航空企业、机场、空管等共同面对和解决。

 


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