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民航局發(fā)布了中國民航航空器尾流重新分類方法與間隔標(biāo)準(zhǔn)(RECAT-CN)-ups快遞

  2005年,美國聯(lián)邦航空治理局(FAA)開始規(guī)劃下一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)(NextGen),為航空業(yè)的變革進(jìn)行預(yù)備,將建立一個靈活高效的空管系統(tǒng)作為重要目標(biāo)之一。同期,為應(yīng)對持續(xù)增長的航班需求,歐洲制定了空中交通治理總體規(guī)劃,提出歐洲單一天空空中交通治理項目(SESAR),以實現(xiàn)歐洲空管系統(tǒng)現(xiàn)代化。SESAR的演進(jìn)路徑與NextGen高度趨同,兩者共同作為主要?dú)饬Γ趸纬闪巳蚱毡檎J(rèn)可的新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)概念。國際民航組織ICAO在國際共叫的條件下,組織制定了全球空中航行計劃(GANP),此后發(fā)布并持續(xù)更新航空系統(tǒng)組塊升級計劃(ASBU),而ASBU也成為各國空管現(xiàn)代化戰(zhàn)略的重要參考依據(jù)。

  中國的空管現(xiàn)代化

  2022年,民航局發(fā)布了《聰明民航建設(shè)路線圖》,聰明民航核心建設(shè)內(nèi)收留包括:聰明出行、聰明空管、聰明機(jī)場和聰明監(jiān)管。其中,聰明空管是指圍繞四強(qiáng)空管建設(shè),構(gòu)建安全穩(wěn)、效率高、聰明強(qiáng)、協(xié)同好的新一代空中交通治理系統(tǒng),實現(xiàn)廣域覆蓋感知、深度網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、數(shù)據(jù)融合賦能、智能協(xié)同響應(yīng)和聰明高效運(yùn)行,提升空中交通全局化、精細(xì)化、聰明化運(yùn)行能力和服務(wù)水平。路線圖設(shè)置了分階段的目標(biāo),空管層面,到2025年,開展基于四維航跡的航班運(yùn)行示范應(yīng)用,在全國機(jī)場實施航空器尾流重新分類管制運(yùn)行,具備保障年起降1700萬架次能力。

  第三,以自動相關(guān)監(jiān)視為核心的多元監(jiān)視,將新的和傳統(tǒng)的監(jiān)視技術(shù)融合應(yīng)用。其中,新的監(jiān)視技術(shù)主要指廣播式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)。飛機(jī)將自身空間位置和軌跡通過數(shù)據(jù)鏈廣播到空間和地面,周邊飛機(jī)和地面管制員可以看到實時位置及飛行軌跡,這項技術(shù)是“基于航跡的運(yùn)行”(TBO)理念的重要基礎(chǔ)之一。

  根據(jù)FAA的NextGen項目報告,目前,NextGen的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)基本完成,例如航路自動化系統(tǒng)現(xiàn)代化(ERAM)、終端自動化系統(tǒng)現(xiàn)代化更新(STARS)等軟件類自動化平臺的應(yīng)用進(jìn)步了空管工作職員效率;新的數(shù)據(jù)鏈通訊DataComm、PBN航路和進(jìn)近程序投進(jìn)使用,航班飛行軌跡得到優(yōu)化、部分繁忙機(jī)場群空域得到調(diào)整,有助于減少航班飛行時間、降低油耗;ADS-B設(shè)備在監(jiān)視領(lǐng)域初步得到應(yīng)用;空域流量治理系統(tǒng)(TFMS)、基于時間的流量治理(TBFM)等自動決策支持系統(tǒng)也初步產(chǎn)生效益。

  第一,新一代空管系統(tǒng)的通訊以地空數(shù)據(jù)鏈為基礎(chǔ),主要包括甚高頻數(shù)據(jù)鏈,高頻數(shù)據(jù)鏈、通訊衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈和機(jī)場移動航空通訊系統(tǒng)為代表的一批數(shù)據(jù)通訊技術(shù)。在傳統(tǒng)的通訊方式中,飛行員與空管主要通過無線電進(jìn)行語音交流,發(fā)出指令和確認(rèn)指令的過程不僅耗時,還可能出現(xiàn)信息傳達(dá)錯誤。新的數(shù)據(jù)通訊技術(shù)答應(yīng)空管和飛行員之間相互傳遞數(shù)字信息,實現(xiàn)快速正確的指令傳遞與確認(rèn)。

  PBN是飛行運(yùn)行方式的重大變革,能夠有效促進(jìn)民航持續(xù)安全,增加空域收留量,減少地面導(dǎo)航設(shè)施投進(jìn),進(jìn)步節(jié)能減排效果。PBN的具體上風(fēng)還包括:精確地引導(dǎo)航空器,進(jìn)步飛行運(yùn)行安全性;提供垂直引導(dǎo),實施連續(xù)穩(wěn)定的下降程序,減少可控飛行撞地(CFIT)的風(fēng)險;改善全天候運(yùn)行水平,進(jìn)步航班正常性,保障地形復(fù)雜機(jī)場運(yùn)行的安全;實現(xiàn)靈活和優(yōu)化的飛行航徑,增加飛機(jī)業(yè)載,減少飛行時間,節(jié)省燃油等。隨著新一代空管系統(tǒng)建設(shè),目前,PBN已經(jīng)在全球得到不同程度的推廣和應(yīng)用。

  新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)意味著空中交通管制從地面系統(tǒng)向以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的空中交通治理系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。其主要技術(shù)變革主要體現(xiàn)在以下5個方面,分別是數(shù)據(jù)通訊、衛(wèi)星導(dǎo)航、多源監(jiān)視、全系統(tǒng)信息治理和協(xié)同決策。

  全球民航和空管系統(tǒng)都在經(jīng)歷新一輪的技術(shù)變革。當(dāng)前,以新一代信息技術(shù)融合應(yīng)用為主要特征的聰明民航正全方位重塑民航業(yè)的形態(tài)、模式和格式,空管現(xiàn)代化(新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng))正是其中的重要內(nèi)收留之一。空域治理是航空業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ),出于不中斷增長的航空需求和運(yùn)行多樣性的需要,空管運(yùn)行概念和規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)正在重塑。

  小結(jié)

  第四,全系統(tǒng)信息治理(SWIM)理念,是實現(xiàn)空管系統(tǒng)數(shù)字化、一體化的基礎(chǔ)設(shè)施,其核心理念是在航空系統(tǒng)各參與方的信息系統(tǒng)之上建立信息共享平臺。SWIM將航空各類信息進(jìn)行整合,發(fā)揮信息在決策支持中的作用,網(wǎng)絡(luò)平臺透明、開放、共享,實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的買通。

  基于性能的導(dǎo)航(PBN)具有重要的實際應(yīng)用意義,是我國從航空大國向航空強(qiáng)國邁進(jìn),建設(shè)新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。早在2009年,民航局發(fā)布了《基于性能的導(dǎo)航實施路線圖》,將中國民航PBN實施分為三個階段,近期(2009-2012)、中期(2013-2016)、遠(yuǎn)期(2017-2025)。近期實現(xiàn)PBN重點(diǎn)應(yīng)用,中期實現(xiàn)PBN全面應(yīng)用,遠(yuǎn)期實現(xiàn)PBN與CNS/ATM系統(tǒng)整合,成為我國發(fā)展“新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)”的基石之一。2010年,民航局發(fā)布了《在終端區(qū)和進(jìn)近中實施RNP的運(yùn)行批準(zhǔn)指南》,PBN開始正式推進(jìn)實施。目前,RNPAPCH類精密進(jìn)近程序以及RNPAR已在國內(nèi)得到廣泛實施(RNP是PBN規(guī)范的一種),減少了非精密進(jìn)近的使用,有效提升了運(yùn)行安全水平。

  空管現(xiàn)代化的定義

  美國空管現(xiàn)代化現(xiàn)狀

  面向未來,新一代航空運(yùn)輸系統(tǒng)的終縱目標(biāo)是基于航跡的運(yùn)行(TBO),這將完全有別于傳統(tǒng)的基于空域扇區(qū)的運(yùn)行。TBO是目前國際民航界普遍公認(rèn)的下一代航行系統(tǒng)核心運(yùn)行理念,是應(yīng)對航空運(yùn)輸量持續(xù)快速增長的革命性解決方案,用于在整個運(yùn)營過程中對航班進(jìn)行總體規(guī)劃、治理和優(yōu)化。TBO依靠于空中和地面系統(tǒng)之間的信息交換、飛機(jī)精確飛行路線的能力以及基于時間的治理,其核心在于時間精確可控,基于經(jīng)度、緯度、高度和時間4個維度的精確數(shù)據(jù),在空管、航空公司、機(jī)場、航空器等相關(guān)方之間實時共享和動態(tài)維護(hù)航跡動態(tài)信息,進(jìn)而實現(xiàn)多方協(xié)同決策。

  2019年,民航局發(fā)布了中國民航航空器尾流重新分類方法與間隔標(biāo)準(zhǔn)(RECAT-CN),實現(xiàn)了從理論突破、技術(shù)攻關(guān)到規(guī)章起草、落地應(yīng)用的全流程覆蓋,目前正在北京、上海等12個主要機(jī)場推廣應(yīng)用。

  第二,衛(wèi)星導(dǎo)航的成熟和應(yīng)用,是基于性能的導(dǎo)航(PBN)實現(xiàn)的先決條件。在航空飛行中,傳統(tǒng)導(dǎo)航是利用地面導(dǎo)航臺信號,通過向臺或背臺飛行實現(xiàn)對航空器的引導(dǎo),因此,航路劃設(shè)和終端區(qū)飛行程序受地面導(dǎo)航臺布局和設(shè)備種類的制約。從單純依靠地面導(dǎo)航臺演變成依靠自身設(shè)備、空間設(shè)備或多重設(shè)備結(jié)合,不僅導(dǎo)航精度得到進(jìn)步,飛行路線也更加靈活多變,空域使用效率得到極大進(jìn)步,更加先進(jìn)、可靠的進(jìn)近方式也成為可能。

  空管現(xiàn)代化的目標(biāo)

  其中,值得單獨(dú)說明的是TFMS和TBFM。空域流量治理系統(tǒng)(TFMS)是美國傳統(tǒng)空管系統(tǒng)的升級版本,它能夠緩解例如極端天氣等原因造成的協(xié)調(diào)和調(diào)整航班的題目,當(dāng)計劃航路出現(xiàn)延誤時,航空公司可通過該系統(tǒng)選擇并提交其他航路方案,以減少延誤時間。基于時間的流量治理(TBFM)則是一個用于規(guī)劃飛機(jī)從巡航高度下降到進(jìn)近管制空域的飛行軌跡的系統(tǒng),它利用時間這一變量,通過對飛機(jī)的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,計算出經(jīng)過空中重要節(jié)點(diǎn)的時間,因此,空管職員可以通過指定某個時間某架飛機(jī)到達(dá)的地點(diǎn)來實現(xiàn)對飛機(jī)的排序和調(diào)度,能夠在不影響飛機(jī)安全的情況下,最大程度地提升空域收留量。

  提升運(yùn)行效率方面,將建設(shè)國家級流量治理系統(tǒng)和協(xié)同決策系統(tǒng),完善大面積延誤應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制MDRS;全面應(yīng)用國際民航組織新型尾流間隔標(biāo)準(zhǔn)(RECAT),完善多跑道運(yùn)行模式,鐵路運(yùn)輸上海空運(yùn),有條件的機(jī)場實施目視間隔和目視進(jìn)近,具備管制服務(wù)能力的空域進(jìn)一步縮小飛行間隔,提升空管系統(tǒng)運(yùn)行效率。

  除基礎(chǔ)設(shè)施和建設(shè)以外,F(xiàn)AA還一些通過標(biāo)準(zhǔn)層面的優(yōu)化創(chuàng)新,例如尾流重新分類(RECAT),有效地提升了美國空域收留量。飛機(jī)在飛行過程中可能遭遇尾流風(fēng)險,飛機(jī)之間前后與垂直間隔必須保持最小尾流間隔,機(jī)型分類方法是尾流間隔計算的基礎(chǔ)和依據(jù)。機(jī)型分類標(biāo)準(zhǔn)越精細(xì),前后確定的間隔越精準(zhǔn),飛機(jī)間隔就存在縮小空間,進(jìn)而增加空域收留量。RECAT概念就是一種新的機(jī)型分類標(biāo)準(zhǔn),它首次在2007年被歐洲提出,2009年,美國開始與歐洲合作開展RECAT可行性研究。這一概念將以往基于最大騰飛重量的機(jī)型分類方法調(diào)整為綜合考慮最大騰飛重量和翼展等因素,使得機(jī)型分類標(biāo)準(zhǔn)更加精細(xì)化。目前,RECAT已經(jīng)在美國部分關(guān)鍵機(jī)場得到應(yīng)用,根據(jù)FAA規(guī)劃,未來幾年將推進(jìn)在美國所有機(jī)場同一部署。

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