欧美积极探索下一代空管系统
时间：2021-05-12 12:04:08 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
过去20年，随着全球航空运输业的发展，航线网络不断扩大，航班数量不断增加，空域飞行流量不断增大，空中拥堵现象日益突出。为了应对空域资源有限与航空运输业发展需求的矛盾，欧美正在通过建立新一代的空中管理系统来缓解这一矛盾。
其中，美国为了确保在全球航空业领导地位、满足未来航空需求增长和运行多样性的要求及提高航空运行可预测性等，提出了“面向2025年的下一代航空运输系统”（NGATS）。该系统描绘了航空运输基础设施的全面转型和发展演进，按照基于轨迹和性能的运行与支持、机场运行与配套设施、安全管理、分层式自适应性安保、环境管理框架、气象信息服务、以网络为中心的基础设施、定位/导航/授时服务和监视服务等九大功能描述了下一代航空运输系统，这些功能紧密相关且互有渗透。
另一边欧盟则发起了一个名为“单一欧洲天空计划”（SESAR）的项目，该项目希望通过对成员国空域的统一监控管理，使空域流量的规划不受国界限制，实现空域资源的合理配置。在这项计划中，4D航迹管理是十分重要的组成部分。
空管是航空运输业发展的基础
空中交通管理是航空运输快速发展的基础，由于世界各国或地区的政治体制、经济状况、国防实力和科技水平等不同，各国空管系统在体制机制、运行概念、信息标准和操作程序等方面存在差异，不同程度造成了空域利用率低和空管协调困难等问题，影响了经济社会和航空运输业的发展。为此，国际民航组织（ICAO）提出了全球空管一体化概念，旨在为所有用户在各飞行阶段提供一个可互用的全球空管系统，确保航空最佳经济运行，满足国家安全要求，使各国空中交通均可受益。美国和欧洲作为世界重要经济体和航空发达国家和地区，各自制定了未来空管发展规划，直接影响了全球空管一体化运行概念的实行以及未来世界空管的发展。
而从产业规模来看，据预测，到2022年，全球空中交通管制市场价值将增至560.7亿美元，年复合增长率达到12.75%。这一增长主要归功于空管基础设施的现代化、新兴经济体机场数量的增加以及对有效空域管理的需求。
目前，美国提出的下一代航空运输系统不仅关注空管系统，还关注了机场服务、机场运行、航空器运行等航空运输系统。例如，在NGATS系统中，美国希望到2025年，机场系统能够提供足够的基础设施来满足航空公司的运营需求。通过平行跑道同时运行、减少单跑道占用时间和使用增强型的尾流探测和预测系统，在繁忙机场的起飞和着陆容量将有所增加。同时，这些系统和程序还将被整合到其他自动进近、着陆和起飞系统中，确保达到所需的容量。通过空中交通管理部门、飞机运营商和地面服务提供者之间的计划协调，切实消除地面延误。届时美国国内所有机场都将逐渐采用无需地基设备辅助的精密进近。
此外，尽管更有效率的空域使用和更好的空中安全成为NGATS和 SESAR计划相同的基本目标，但NGATS和SESAR的实施框架完全不同，前者要求在政府领导的程序间紧密协调，以确定各种组件的互操作性，而SESAR是基于单个的多利益相关方的协议。简单来说，美国NGATS计划强调未来能够在国际民航组织框架下，与其他合作伙伴共同研究和寻找航空运输的“最佳措施”，共同寻找解决问题的方法，从而推进全球设备配备标准和操作规范的统一进程，并最终实现全球航空运输的“无边界、无缝隙”的协同运行。但值得关注的是，NGATS的第一目標是保持美国在全球航空业的领导地位。要保持其领导地位，不但要保持其航班数量的第一位，而且要确保美国航空经济在国家经济中发挥积极且重要的作用，也就是要最大限度地保持美国的航空产品与服务在世界航空市场的占有率。此外，NGATS另一个战略目标是，在 全球范围内统一设备配备标准和操作规范。虽然这是提高全球航空运输效率和降低运行成本的有效措施之一，但在统一标准的背后，也存在着利益重新分配的问题。显然，在这种转型和变革中，受益最多的一定是那些主导技术政策和制定技术标准的国家。
与美国NGATS计划仅代表美国单一国家的意志不同，欧盟“单一欧洲天空计划”有41个国家参与其中，这也意味着该计划需要41个国家的民航局和空军达成共识，因此这一计划代表的是欧盟成员国的集体意志。与美国NGATS计划不同，欧洲SESAR计划仅聚焦于空管系统。尽管关注点各有偏重，但是欧美下一代空管系统的核心都聚焦于基于轨迹和性能运行。即基于航空器性能，且在满足通信、导航和监视性能要求下，分配相应的运行模式和空域。使空域使用者尽可能在最优航迹上飞行，实现空中与地面人员的信息共享，从而获取更高的空管性能。
但是美国NGATS计划侧重于满足用户需求的基于轨迹运行，通过精确4D航迹优化单次飞行及整个国家空域系统的运行，要求航行服务提供方、管制员、机场及飞机使用新系统支持主动飞行管理。而欧盟SESAR计划的核心是商业轨迹和任务轨迹，空域使用者、空中航行服务提供者和机场管制员等利益相关方能增强其对于航迹的预测性，增强系统灵活性。基于性能的运行将单架飞机性能融入飞行管理和整个航空运输系统，根据飞机性能提供多样化服务等级和操作灵活性。
积极探索4D航迹管理
4D航迹是通过控制航空器到达航路点的时间实现对航空器位置的精确描述。航迹预测是加强航空器管理、应对复杂和大密度交通流量空域的关键，也是新型空管自动化系统的基础。在空中交通管理过程中，通过4D航迹模型改变传统的空域航空器管理方式，实现考虑航空器飞行性能、气象因素等综合信息的自动化管理方式，该管理方式能够加强对空域流量、航空器间隔的监控管理。
航迹预测能够加强空域航空器的管理，提高空中交通的自动化水平，减少工作人员参与；提前躲避潜在的航空器冲突和天气危害，保证空域安全，提高空域资源利用率，有效适应未来空域的安全飞行。
