傳統(tǒng)飛行程序與PBN飛行程序

蘭承誠

摘 要：在民用航空上百年的發(fā)展歷程中，導(dǎo)航方式經(jīng)歷了數(shù)次重大變革，而每次變革在提高民用航空安全的同時，也帶來巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益，如今，導(dǎo)航方式又一次出現(xiàn)了革命性的轉(zhuǎn)變基于性能導(dǎo)航（PBN），其代表就是PBN飛行程序，它打破了飛行方式的傳統(tǒng)模式，成為了當(dāng)前最先進(jìn)的，被中國民航廣泛應(yīng)用的一種新型航行技術(shù)。該文介紹了傳統(tǒng)飛行程序和存在的缺陷，通過傳統(tǒng)飛行程度與PBN飛行程序之間的對比分析，對PBN飛行程序的強(qiáng)大優(yōu)勢與應(yīng)用前景進(jìn)行了全面探析。

關(guān)鍵詞：PBN RNAV RNP 飛行程序

中圖分類號：V32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0069-01

1 傳統(tǒng)飛行程序

采用地面導(dǎo)航設(shè)備，接力引導(dǎo)飛機(jī)，一段連著一段飛行的方法，稱為傳統(tǒng)飛行程序。

傳統(tǒng)飛行程度按導(dǎo)航方式可以分為VOR/DME程序、NDB程序、ILS程序三大類。從引導(dǎo)方式來進(jìn)行分類，可分為精密進(jìn)近程序和非精密進(jìn)近程序兩大類。

NDB為無方向性無線電信標(biāo)，是歷史最悠久的無線電導(dǎo)航設(shè)備。地面NDB臺發(fā)射無方向性無線電信號，接收該信號，可以引導(dǎo)飛機(jī)飛離或飛向該臺，但該信號中不包含方位和距離信息，無法確定距離和方位。VOR為甚高頻全向信標(biāo)，是一種近程無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。地面VOR臺通過天線輻射無限多的方位線或稱徑向線，每條徑向線表示一個磁方位角。因此，接收地面VOR臺發(fā)出的信號會判斷出飛機(jī)方位所在，但無法得到距離信息。而作為測距儀的DME設(shè)備正好相反，它無法提供飛機(jī)的方位信息，卻能夠監(jiān)測出測距儀設(shè)備與飛機(jī)之間的距離。將VOR和DME聯(lián)合使用，可同時獲得方位信息和距離信息。ILS為儀表著陸系統(tǒng)，是用于飛機(jī)最后進(jìn)近階段使用的導(dǎo)航設(shè)備。ILS地面臺發(fā)射無線電信號，形成航向道和下滑道，通過接收這些信號，可以使飛機(jī)沿預(yù)定的下滑線飛行，在一些不利于飛行員進(jìn)行目視參考的較為惡劣的天氣條件或者是能見度較低的情況下，可以讓飛機(jī)以此信號為指導(dǎo)進(jìn)行最近著陸。

精密進(jìn)近程序是在最后進(jìn)近階段能夠為飛機(jī)提供航向道和下滑道信息，引導(dǎo)飛機(jī)沿預(yù)定的下滑線進(jìn)入著陸的儀表進(jìn)近程序。非精密進(jìn)近程序在飛行過程中只提供航向引導(dǎo)。當(dāng)飛機(jī)呈垂直上升或者下降時，要通過飛行員的手工操作來控制飛機(jī)高度，這時對精密進(jìn)近安全性要求就會更高。

傳統(tǒng)飛行程序都是基于地面臺站運行的，具有如下一些難以克服的缺陷：

1）航段繁多，飛行路線長，航線無法最優(yōu)化。因為基于地面臺站飛行的傳統(tǒng)飛行程序，其飛行方式必須是臺到臺。

2）無法實現(xiàn)空間利用最大化。導(dǎo)航臺附近區(qū)域聚集著所有航跡，交叉航線多在導(dǎo)航臺上空，而在導(dǎo)航臺之外的區(qū)域航線很明顯的十分稀少。

3）地形對其構(gòu)成嚴(yán)重影響。導(dǎo)航信號會因地形偏高而被遮檔，使傳統(tǒng)冰行程序應(yīng)用受到限制。

4）高成本。需要持續(xù)維持，因此無論是導(dǎo)航臺設(shè)備的購買還是維護(hù)都會投入高成本，產(chǎn)生高費用。

5）傳統(tǒng)導(dǎo)航設(shè)備無法實現(xiàn)高精度。以傳統(tǒng)的NDB導(dǎo)航臺為例，其誤差會在某些情況下甚至大于90 °。

2 PBN飛行程序

PBN飛行程序是一種基于性能導(dǎo)航的飛行程序。它的星基導(dǎo)航設(shè)備一般會使用使用GPS等等。當(dāng)航空器沿儀表、航路飛行程序或者是特定空域內(nèi)飛行時，無論是設(shè)備系統(tǒng)的完好性、精確性以及連續(xù)性和可用性方面都有很高的性能要求，尤其是功能方面。PBN程序分為兩類，分別是所需導(dǎo)航性能（RNP）和區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）。其中具有告警及自我監(jiān)視能力的是RNP，在系統(tǒng)性能下降時通過該設(shè)備飛機(jī)可以進(jìn)行自我提示，而RNAV則不存在這種能力，它需要相關(guān)設(shè)備加以配合才能運行。

PBN飛行程序的命名方法一般多以導(dǎo)航規(guī)范和數(shù)字的組合形式出現(xiàn)，如RNP4、RNAV2、RNP1等等，其中飛行程序性能要求是由數(shù)字來表示的，表達(dá)的意思是在95%情況下，以海里為單位，該系統(tǒng)總誤差不能超過數(shù)字所表示的數(shù)值。

在PBN飛行程序中，用于進(jìn)近以及著陸階段導(dǎo)航規(guī)范的是RNPARAPCH和RNPAPCH。其中，RNPARAPCH程序?qū)儆诜枪灿蔑w行程序，是針對機(jī)型量身定做的，針對性較強(qiáng)，不能移植到其他機(jī)型上去。RNPARAPCH程序其主要優(yōu)勢在于它能夠有效應(yīng)對惡劣地形方帶來的影響，而其安全性也由于垂直導(dǎo)航的使用大大提高。RNPAPCH采用的是公用PBN終端區(qū)程序，實施范圍可以針對各種機(jī)型。RNPAPCH即可以與垂直導(dǎo)航一起使用，也可以只提供水平引導(dǎo)。

3 PBN飛行程序的優(yōu)勢

（1）PBN飛行程序相對傳統(tǒng)飛行程序來而言有著明顯優(yōu)勢。

從導(dǎo)航來說，PBN飛行程序已經(jīng)不再依賴地面導(dǎo)航臺，而是通過星基導(dǎo)航來進(jìn)行航跡規(guī)劃。它可以不受任何位置與地面導(dǎo)航設(shè)施影響，能夠有效突破空中區(qū)域限制，及時的避開障礙物，靈活而安全的進(jìn)行飛行。

（2）PBN飛行程序使用的導(dǎo)航源精度很高，而且定位精度恒定。因此，可使飛機(jī)的飛行軌跡更為精確。以定位精度達(dá)10米的GPS來說，傳統(tǒng)VOR程序就無法與其相比，它會因距離增加而影響其定位精度，定位精度在距離導(dǎo)航臺10海里時，會降至300米。

（3）PBN飛行程序中全球覆蓋的導(dǎo)航信號，讓地面臺站對飛行程序的束縛與限制得以突破徹底擺脫，飛行方法由點到點代替了傳統(tǒng)的臺到臺。這不但使飛行距離大大縮短，還能夠輕松的就可以實現(xiàn)平行航路的多個設(shè)置，實現(xiàn)了空域利用最大化。

（4）PBN飛行程序的航跡規(guī)劃更加簡潔、易于操縱。因此，減輕了飛行員和管制員的負(fù)擔(dān)。

（5）PBN飛行程序中帶有垂直引導(dǎo)的進(jìn)近運行程序，即APV。它能夠使導(dǎo)航系統(tǒng)不以地面設(shè)備為依賴而為飛機(jī)提供垂直引導(dǎo)。這比之傳統(tǒng)的沒有垂直引導(dǎo)程序的非精密進(jìn)近程序來說比，其飛機(jī)運行安全性會得到高效提升。

4 結(jié)語

總之，無論是傳統(tǒng)飛行程序中的非精密進(jìn)近程序，還是PBN飛行程序中的APV程序，都存在一定的優(yōu)勢與劣勢，如APV程序從安全水平來說無法與傳統(tǒng)的ILS精密進(jìn)近程序相比，但它對飛機(jī)通過氣壓高度表等裝置進(jìn)行垂直引導(dǎo)，其安全性來說比非精密進(jìn)近程序要高。近年來，PBN飛行程序在提高精密進(jìn)近能力方面做出了不懈努力，以目前廣受關(guān)注的GBAS著陸系統(tǒng)為例，它通過地基增強(qiáng)系統(tǒng)（GABS）來增強(qiáng)導(dǎo)航信號，使定位精度得到大大提高。在飛行安全水平方面，GLS已經(jīng)完全趕超ILS，并在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)了跑道端服務(wù)功能，既無須象ILS系統(tǒng)一樣在每條跑道端都安裝地面導(dǎo)航設(shè)備，也可以在相同時間僅憑一套GLS就能夠為附近機(jī)場所有跑道端提供服務(wù)。由于GLS不用進(jìn)行定期校驗，在維護(hù)成本方面也比ILS大大降低。

雖然目前PBN飛行程序與傳統(tǒng)飛行程序均有一定的應(yīng)用價值，但相信在未來的發(fā)展中，會因GLS技術(shù)的日臻成熟而得以廣泛推廣與應(yīng)用，傳統(tǒng)飛行程序終將退出歷史舞臺。

參考文獻(xiàn)

[1] 王保強(qiáng).飛行程序設(shè)計工作的組織管理和質(zhì)量管理[J].空中交通管理，2002（2）.

[2] 周德慶，淺談飛行程序設(shè)計工作[J].空中交通管理，2003（1）.endprint