江泓
與汽車、火車相比,飛機看似沒有固定的道路作為框架,可以在天空中自由飛行,想去哪里就去哪里。然而事實上,飛機飛行并不像看上去那般隨意,它們也有固定的空中“道路”,中國工程院院士陳志杰就是這些“道路”以及相對應的空中交通法規的研究和制定者之一。

? ?陳志杰院士在講解空中管制方面的知識
迫在眉睫架空路
1978年,年僅15歲的陳志杰參加了高考,取得了全區第一名。成績公布后不久,幾位部隊領導來到陳志杰家中,原來,他們是來動員陳志杰報考空軍導彈學院。一想到能夠穿上軍裝,陳志杰毫不遲疑地選報了,在眾多的專業中,他選擇攻讀計算機專業。本科畢業,陳志杰被派往山溝里的一座雷達站,那時的他還想做出一番更大的事業,因此,在軍營中,他一直堅持學習。4年后,陳志杰考入南京理工大學攻讀電子與通信工程專業,畢業后,他來到了北京空軍雷達與電子對抗研究所工作。
20世紀80年代,隨著我國經濟的迅猛發展,民用空中交通運輸量出現了爆發式的增長。在幾年的時間內,飛行量增加的同時,民用航機也連續出現了多次空難,這嚴重威脅著人民的生命、財產安全,中國的空中安全形勢也面臨著嚴峻的考驗。在飛行最為密集的京津、滬杭和珠江三角洲地區,民航與軍事飛行在空域協調和空域資源利用上的矛盾越來越大。而反觀當時的空中調配管理工作,除了少數從國外引進的空中交通管制系統外,絕大部分地區的機場還在采用較為原始的方法,空中管制員靠著桌子上的一部電臺、一臺電話、一把尺子和一支筆,采用簡單的“目視指揮”“手工操作”的方式,一個人通常只能引導幾架飛機,效率低下不說,還很容易出錯。
面對嚴峻的形勢,上級要求陳志杰所在的空軍某研究所研制軍用新型自動化航空管制系統。任務下達之后,研究所成立了十幾人的課題組,起初,陳志杰并不在課題組中。經過半年多的時間,課題研究沒有實質性的進展,而上級催促項目盡快完成的指令不斷傳來。在巨大的壓力之下,研究所領導想到了一直密切關注空中管制技術動態的陳志杰,于是他被任命為該項目的軟件總工程師,成為空管技術研究的帶頭人。
與西方發達國家相比,中國在空中交通管制方面既缺乏設備又缺乏經驗,幾乎要從零開始。時間短、任務重,陳志杰發揮自己既懂硬件系統,又懂軟件工程,同時還掌握雷達、通信、計算機、網絡和航空器飛行等方面跨學科知識的優勢,開始了全面的科研攻關。

?空中交通管制簡單示意圖
1993年5月,在經過兩年的艱苦攻關之后,中國首套空中交通管制自動化系統研制成功,這標志著我國已經邁入空管自動化的大門。空中交通管制自動化系統的研制成功具有重大的經濟、社會、軍事意義,這套系統成為民用空中交通運輸快速發展的助推器,在我們的頭頂上架起了一條條看不見的空中高速公路。
趕超國際靠自己
進入21世紀,西方國家已經將最新的衛星導航技術和數字化通信技術融入空管系統中,這就是新航行系統。與傳統的空管系統相比,新航行系統擺脫了地面雷達站和控制臺選址的限制,能做到“全區域、及時性”地進行導航,這大大提高了導航的精度和效率。
當空管技術更新換代之時,陳志杰被派往美國麻省理工學院學習交流,他可以近距離接觸到世界最先進的空管技術,同時,他也感受到了中國空管技術與西方空管技術的差距。回國之后,陳志杰立志要研發我國自主知識產權的新型空管系統,實現中國空管水平的再次躍進。而此時,我國正打算從國外引進新型航行系統中的部分設備和技術。在引進部分空管技術的談判中,國外公司耍起了滑頭,他們一方面在軍事空管技術領域保密,另一方面在民航空管技術上開出天價。
面對坐地起價的外國公司,陳志杰堅定地說:“花錢買不來核心技術,靠自主創新才能贏得發展,我們自己干!”就在此時,兩架客機撞擊了位于紐約的世貿中心,造成了慘重的人員傷亡,這就是震驚中外的“9·11事件”。“9·11事件”的發生,也讓陳志杰團隊看到必須融合空管的諸多要素,實現軍民空管一體化,只有這樣,才能在保證飛行安全的同時,達到空管空防一體化的目標,最終確保國家領空的安全。
為了空管系統的革新,陳志杰再次挑起重擔,擔任了全軍一體化空管體系綜合論證和系統集成項目的負責人和總設計師。在之后的三年里,陳志杰聯合了16個工業部門和科研單位的技術人員整合了來自各方面的意見,推翻了一個個預案,進行了上百次的模擬實驗,最終在2003年完成了軍隊新型空管系統的研發。權威部門經過檢驗,認為該系統的核心技術已經達到了世界先進水平,應該立即推廣。憑借著全新空管系統,陳志杰率領的研究團隊獲得了國家科技進步一等獎、軍隊科技進步一等獎。
目前,我國主要航線上的飛機飛行縱向間隔已由150千米降至20千米,飛行垂直間隔也由1200米縮小為300米。從空管系統自動化零基礎開始,到研發出具有世界領先水平的空管系統,陳志杰與同事經歷了13年的風風雨雨,他們攻克了80多個項技術難關,填補了國內10多項技術空白。正是在陳志杰等科學家的努力下,我國的飛行流量比以前增加了幾十倍,空中運輸總量也在2006年躍居世界第二。
重大時刻靠空管
2008年5月12日,四川省汶川縣發生了里氏8級大地震,地震造成了巨大的人員傷亡。地震發生之后,通往汶川的陸路交通中斷,想要了解災區的情況并展開救援,只能從空中進行。在成都雙流機場,200多架不同型號的飛機聚集于此,機場中還聚集著來自全國各地的大量救援人員和應急物資。空運、空投、勘察、機降,每天執行不同任務的飛機都集中在災區上空4萬平方千米的空域內,飛行流量是平時的幾十倍,這徹底打破了該空域內的正常飛行秩序。
為了確保該空域的飛行安全,航空管制部門將東西長約180千米、南北長約240千米的空域設為臨時空中管制區,按照“分時、分區、分高度”的原則,統一安排飛行計劃,解決飛行沖突。為了確保一條條“空中生命線”和“空中綠色通道”的高效和順暢,人民解放軍總參謀部應急指揮辦公室要求陳志杰所在的研究所緊急加裝一套航管指揮終端,將全國飛行態勢接到應急指揮辦公室。根據之前的應急保障預案,陳志杰帶領應急分隊僅用了兩個小時就完成了任務。在整個汶川地震的空中救援中,各類飛機共飛行6600余架次,如此高強度和復雜的飛行,充分證明了我國具備應對突發性大規模空中活動的協調和控制能力。

? ?我國部分航線圖(計算機軟件處理的模擬圖)
2008年8月8日,第29屆夏季奧林匹克運動會在北京成功舉辦,這對我國的空管保障工作提出了極高的要求。據統計,在整個奧運會期間,涉及奧運會地區機場的飛機起降總量約為84886架次,僅北京首都國際機場在8月8日當天的飛機起降量約有1340架次,創下了歷史新高。除了正常的民航航班,大約有1604架次的專機、包機、公務機也于奧運會期間在北京起降。為了做好奧運會期間的空管保障工作,陳志杰團隊負責建設奧運空管指揮平臺信息系統,他親自主持方案的制定、系統的開發、各環節的技術指導。終于,奧運空管指揮平臺信息系統運行穩定,在零差錯、零故障的情況下圓滿完成任務,確保了奧運會期間不發生一起空中交通事故。
作為中國空中交通管制技術領域的開拓者和學術帶頭人,陳志杰為我國軍用和民用航空事業的發展做出了突出貢獻。今天,陳志杰和他的團隊正在研究實現國家空管系統集成化和低空空域管理改革,這些工作將大大提高民航航班的準點率,進一步推動私人航空的發展。
陳志杰小傳
陳志杰(1963年1月18日-),生于廣東省梅州市梅縣區,空中管制技術專家,中國工程院院士,空軍少將,政府特別津貼享受者,國務院、中央軍委空中交通管制委員會辦公室特聘總體專家。陳志杰長期從事空中管制技術的研究和實踐,是我國在該領域科學研究的奠基人。他在空管自動化的建立、空管系統技術研發、戰場空域協同控制等方面做了許多開拓性的工作,對中國空中交通管理體系的建立和發展、中國人民解放軍聯合預警和空中調配管理能力的提升做出了突出貢獻。
空中交通管制系統

? ?機場交通管制模擬圖
空中交通管制系統簡稱空管系統,是管理飛機起降和飛行的系統,其目的是保障飛行的秩序和安全。最早的空管系統是在第一次世界大戰結束后就已經出現。經過近百年的發展,今天的空管系統已經發展到第四代。
空管系統包括一套完整的規則,其任務主要包括指引飛機按照順序從機場起飛、進入航線,并保持與其他飛機之間的距離,抵達目的地后按照順序降落等。空管系統猶如天空中的“交通警察”,它不僅要保證飛機的安全,而且還要提高飛行的效率。