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民航科普:实现四维飞行后,不止给飞行员和管制员减负

中国民用航空网8月16日讯:民航旅客近期出行经常遇到航班延误,也了解到部分专业术语:航空管制、军事活动、航路有雷暴等等,才晓得民航飞机不止是起飞、降落那么简单。截止2016年底,民航飞机2950架,通航飞机2096架,7月份民航业完成运输飞行92.5万小时,通航飞行7.9万小时。我国每天有几千架飞机在各空域、航线飞行,6000多名管制员在全国200多个机场塔台指挥航班起降。天上的飞行员与塔台管制员每时每刻都在进行各种数据交换与通话。


塔台管制员

空管雷达
管制席位屏幕上的航班号对应的就是天上飞行的该航班

屏幕上的飞机并不是一个个简单的符号,那关乎着很多人的生命安全。很多管制员在第一次指挥时,会紧张得说不出话来。这种情况的出现不是因为管制员的心理素质太差,而是因为他们深知,每一句指令的责任有多大。每个管制员都做过关于管制指挥的噩梦。有时从梦中醒来后,还心有余悸。随着航班量的日益增多,指挥架次在不断增多,而空域条件却变化不大,这就增加了管制员的指挥难度,管制员的指挥压力越来越大。

当然,飞行员比管制员的工作强度和心理压力只多不少,飞行员平均每小时与管制员通话40~50次,与塔台、进近、区管进行大量的沟通。随着科技的进步,有没有最新的空管黑科技为飞行员和管制员减负那?如果飞机可以自己沿着既定的航迹飞行,并在与预定时间表相差10秒内到达给定高度的给定航点(飞机将能够自动调整其飞行中的速度和航迹),飞行员和空管员的工作量是不是就可以大大降低啦?如果可以真的可以实现,飞行员和管制员做梦都会笑醒,事实上,不单单是技术升级,很多实现空管现代化的解决方案也非常重要。

泰雷兹成功完成了全球首个利用4D航迹空管技术的飞行试验(四维航迹 initial 4D,缩写为I-4D),本次4D航迹验证试飞从法国图卢兹起飞,飞往丹麦首都哥本哈根和瑞典首都斯德哥尔摩。

我们为什么需要初始四维航迹?

大家都知道,空中交通的繁忙程度正在呈指数级增长。提高自动化是避免大面积延误和减少支出的有效办法之一,可谓是省力又省钱。

你猜的没错,这就是我们需要四维航迹的第一个理由。

此外,如果每架飞机的航迹都可以提前确定下来,不仅空中交通的总体可预测性和效率将得到提高,飞行的安全性也将有所提高,飞行员和空管员将腾出更多的时间来监测安全。

第三点就是对环境的帮助,飞机可以根据航迹优化路线和燃料使用,在降低成本的同时减少二氧化碳排放量;甚至可以在噪音和其他形式的污染方面考虑当地的需求,避免不必要的过度航班。

这样一举多得的四维航迹黑科技,我只想问,我们中国什么时候有?

四维航迹概念是什么?

简单来说,四维航迹是一种全新的空管技术,通过传统的三维空间(经度、纬度和高度)+第四维(时间)来确定航空器航迹,并考虑重量、高度、速度等飞行参数,得到实时、精准且连续的四维航迹信息。

要知道,由于飞机不能长时间停留来等待指令,管制员们通常都是压力很大的,四维航迹的出现,可以使用机载计算预测、提前确定飞机在拥挤区域汇合点上的排序,帮助管制员提前做出判断,及时下达指令。

四维航迹也需要飞机和空中交通管制(ATC)地面系统之间实现航迹的共享与同步,这样飞机才能使用飞行管理系统(FMS)自我管理速度,在控制到达时间(CTA)限制内到达融合点。

四维航迹会对飞机航电设备带来影响吗?

答案是肯定的,因为四维航迹是未来飞行管理的下一步,泰雷兹也一直深度参与相关的评估工作。飞行管理系统(FMS)是飞机上航空电子设备的基本组成部分,受四维航迹影响最大。

为了与四维航迹“适配”,泰雷兹的新一代FMS将提前与符合未来标准的四维航迹功能相结合,向地面传输整个4D航迹飞行计划(多达128个航路点的数据构成的“完整线路图”);FMS也将在机组确认后接收从地面传输的ATC放行指令。这些数据链间的实时、准确传输,简直是四维航迹的“大脑”。

新功能预计将在2018年完成适航取证,泰雷兹还将同时研发出一个全新的天气模型(在下降阶段更好地预测天气状况)。

到时候,泰雷兹FMS还将提供多达10个飞行高度的风和温度的预测数据,帮助提高目的地沿线的时间和燃料预测。

四维航迹还有一个关键要素是使用时间约束来改进航迹预测,所以到达时间(RTA)是需要飞行员牢牢记住的。泰雷兹FMS将开发新算法来确保RTA达到95%的可靠性,精度更是高达10秒!到达时间也显示在多个地方,让飞行员们一眼就可以看到信息和警报。

说了这么多,四维航迹不仅好处多多,更是实现空管现代化和进一步保障飞行安全的重要环节,让我们一起来期待四维航迹技术早日投入应用吧。