中国机场发展论坛暨设施设备展

C919有了它,最难飞机场也如履平地

Click:672018-07-26 09:19:56 By: 中国机场发展论坛暨设施设备展

从目视导航到无线电导航

说起来可能你不相信,复杂如飞机,高级如飞机,最早的导航手段居然是目视导航,也就是靠飞行员用眼识别地标来导航。不过如果你知道,早期飞机的飞行速度是大约100公里/小时,飞行高度也只有几百米的话,就丝毫不会感到奇怪了。


聪明的人们后来还给目视导航增加了一个辅助工具——航图,也就是空中地图。然后利用磁罗盘、六分仪大致测量飞机所在的经纬度,进行人工导航。不过随着飞机速度越来越快,目视导航逐渐退出历史舞台,取而代之的是无线电导航。

大约在一战期间,无线电导航技术问世。人们把无线电导航信标安装到机场附近,帮助飞机精确地飞向机场。二战后,甚高频全向信标(VOR)出现,现代无线电导航系统雏形初现。


VOR使用108-118兆赫频段(甚高频)发射出无线电信号,我们把它们想象成和光线一样的直线,其中每条直线的信号都不同,飞机接收到哪一条直线的信号,计算与磁北极方向的信号相位差,就可以得出自身相对于VOR的角度。

聪明如你,一定想到了一个问题。VOR只能确定飞机与VOR之间的角度,那么距离呢?飞机上还有一个装置叫DME,它与VOR一同安装在地面导航台里面,通过发射的无线电信号,测量飞机与导航台之间的距离。这样,飞机的唯一位置信息就确定了下来。

有了无线电导航,飞机飞得再高再快也不用担心了。无线电信号像一根无形的绳索,牵引着飞机从一个导航台飞向另一个导航台。

从路基导航到星基导航

即便是今天,VOR和DME仍然是主流飞机的标配。不过,建在地面的导航台所发射的信号容易受周边地形、建筑物等物体干扰,影响导航精度。随着飞机机载设备能力的提高和卫星导航技术的发展,“基于性能的导航(PBN)”概念应运而生。

PBN的核心是依靠全球卫星定位系统进行导航,它摆脱了飞机对地面导航台的依赖,可以实现航径自由设置,减少了飞行时间、节省了燃油,更重要的是,由于最高可达米级的定位精度,PBN可以为飞机提供更加安全的飞行保障。


“以前飞机只能从一个导航台飞到另一个导航台,它的航径是折线,绕了很多路。而且有的不适合设置导航台的地方,比如越洋飞行,飞机只能用航位推算大致估算位置信息。现在飞机出发前,可以自定义航径,在飞行管理系统里设置一些虚拟的点,经过空管部门许可后,按照这个来飞,大大优化了航径。”上飞院飞行管理部孟繁栋介绍道。

用计算机设置的航径,理论上是一条线,但是飞机不可能完全压着线走,就好像我们去某处,走的是路,不是线。那飞机走的“路”有多宽呢?我国目前的规范要求,在高空时,一般是以“线”为中心,左右两边各2海里(有的要求是4海里),在飞机很少的空域,这个要求可能更加宽泛一些。


在靠近机场的终端区(一般是机场周围方圆31海里内),飞机比较密集,因此,空管部门要求每架飞机的“路”更加窄一些,以便容纳更多飞机起降,一般来说,是以“线”为中心,左右各1海里。进近阶段这一要求最高可达左右各0.1海里。

总之,PBN基于星基导航的理念,给飞机“画”了一条更加优化、更加准确的“路”,不仅减少了每架飞机的飞行时间,更大大提高了空域容量,使得更多飞机可以同时翱翔在天空之上。

C919可以执飞中国“最难飞”机场

PBN包括两种:区域导航(RNAV)和所需导航性能(RNP)。RNP相比RNAV多了监视和告警功能,也就是说,当飞机飞出“路”的边际时,RNP会及时发现并向飞行员告警,以便飞行员及时纠正,重新飞回既定的航径内。因此,我们可以把RNP理解为新一代产品。

根据精度不同,RNP有RNP-0.3、RNP-0.1等不同“产品”,C919上配备的是目前精度最高的RNP-0.1,也就是说,C919具备在复杂地形下穿越宽度只有0.2海里“路”的能力(“线”左右各0.1海里)。


这个能力在执飞一些特殊机场时,显得格外重要。比如高高原机场、周围环山的机场,在这些机场中,由于天然条件限制,传统陆基导航台设施难以满足运营需要,飞机要在群山中穿越而过,对导航精度要求很高。

位于西藏的林芝机场周围群山环绕,一直以来被认为是我国最难飞的机场,只有经验丰富的资深飞行员才能执飞这里起降的航线,遇到能见度较低的情况,飞行员可视距离短,飞机只有停航。

“现在有了RNP,执飞林芝机场会容易很多。RNP不仅可以规划直线路径,还可以规划曲线路径。比如两点之间有障碍物,系统会自动计算以第3点为圆心的最佳曲线路径,绕障碍物飞行。这个功能叫固定半径转弯。”上飞院飞行管理部郑智明介绍道。

“在进近阶段,RNP利用卫星定位计算着陆路径,解决了像林芝机场这类地面着陆指引设施建设不完善机场的着陆难题。”

需要说明的是,RNP这么好用,但目前并不是所有航线飞机都有这个功能。2009年,我国民航当局根据国际民航组织(ICAO)的要求,发布了《中国民航基于性能的导航实施路线图》,不久的将来,RNP会成为飞机标配。感谢RNP(和ADS-B防撞)等先进导航技术,使我们的飞行越来越安全高效。

【Edit:(Top) Top


    © 2008 China Promotion Limited Beijing. All Rights Reserved

    Address :Room 800, Huateng Building, No.302 Jinsong 3 District,Chaoyang District, Beijing, China