基于運行數據的空管節能減排指標量化測算軟件

胡大爽 劉奎 吉世哲 祿美琦 劉荔君

摘 要：隨著民航事業的快速發展，關于民航的節能減排受到越來越多人的重視。文章介紹了國內民航節能減排的部分指標，給出了量化測算軟件的功能需求分析和測算軟件的流程實現框圖，最終可以為空管部門節能減排的量化做出貢獻。

關鍵詞：空中交通管理；節能減排指標；量化測算軟件

中圖分類號：V355.1 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）10-0043-02

Abstract： With the rapid development of civil aviation， more and more people pay attention to the energy saving and emission reduction of civil aviation. This paper introduces some targets of domestic civil aviation energy saving and emission reduction， and gives the function demand analysis of the quantitative calculation software and the flow chart of the calculation software， which can contribute to the quantification of energy saving and emission reduction in the air traffic control department.

Keywords： air traffic management； indicatorsof energy saving and emission reduction； quantitative measurement software

引言

空管系統是民航行業的核心組成部分之一，在民航業節能減排工作中占據重要地位與關鍵的作用。目前針對國內民航空管部門，尚且缺乏一套能夠進行量化節能減排指標的測算軟件。針對民航空管節能減排的需要，研究建立節能減排指標和航班排放模型，對管制范圍內的航空器的燃油和排放進行量化評估，比較實際指揮航班燃油消耗與最優飛行剖面消耗差值并顯示，并為管制員提供燃油消耗最優的管制指揮策略，最終通過編程實現1套基于運行數據的空管節能減排指標量化測算顯示軟件，為民航節能減排提供支持。

1 空管節能減排指標

1.1 航空器場面滑行延誤時間

航空器在場面耗油最少的情況是沿著到達目的機位最短的滑行道滑行或者沿著到達目的跑道頭最短的滑行道滑行，并且是無阻滑行，這是最理想的情況。盡可能減少航空器場面滑行的延誤時間是航空器在地面運行時進行節能減排的關鍵。

1.2 航空器起飛延誤時間

航空器從機位滑行到跑道頭立即起飛是最節能的情況，但是有的時候由于航空器飛行沖突，飛機必須要在跑道頭等待，這個等待過程也造成了燃油的消耗和浪費，不利于節能減排。

1.3 航空器航路垂直方向飛行效率

航空器航路垂直方向飛行效率可以用航空器采用最優高度層飛行的里程與總里程之比來衡量。航空器垂直方向飛行效率越大，說明航空器在最優高度層飛行的里程越多，也就意味著航空器更節能。

1.4 航空器航路水平方向飛行效率

航空器航路水平方向飛行效率可以用航空器在兩點之間的實際飛行距離與直飛距離做差值來衡量。航空器航路水平方向飛行效率越低，說明飛機在水平方向上情況最優，在兩點之間最接近直線飛行。

1.5 航空器離場（進場）垂直方向飛行效率

航空器離場（進場）垂直方向飛行效率可以用油耗來評估，油耗可以用航空器離場（進場）的實際油耗與航空器按照連續爬升離場（連續下降進場）理想油耗的做差來獲知。兩者差值越小說明航空器越接近理想情況，垂直方向飛行效率也就越高。

1.6 航空器離場（進場）水平方向飛行效率

航空器離場（進場）水平方向飛行效率可以使用距離來評估，這個距離由飛機離場（進場）飛過的實際水平距離與航空器按照連續爬升離場（連續下降進場）所需的距離做差獲知。該距離越小表明航空器水平方向飛行效率越高。

2 功能性需求分析

2.1 場面功能需求分析

場面設計的主要功能是快速為航空器規劃出來一條滑行至目的位置的最優路徑，最省油的路徑，供塔臺地面席管制員參考。同時管制員可以看到當前航空器所滑行的路徑與最優路徑的油耗差值，可以直觀地顯示在屏幕上，可視化效果比較好。

2.2 飛行部分功能需求分析

飛行部分的主要功能是顯示出飛機的最優軌跡（按照計劃飛行的軌跡），由FPL報獲得與當前飛機軌跡，主要顯示在飛行剖面圖上。同時能夠顯示出飛機當前油耗和理想油耗的差值，能夠進行量化，并且可以通過排放模型計算并顯示出油耗差值所排放的污染氣體，同時給出一定的管制建議供管制員參考。通過管制員對航空器進行發送指令，對航空器進行不斷修正，使航空器盡可能按照最理想的軌跡飛行，從而達到節能減排的目的。

2.3 監視功能需求分析

該軟件通過實時顯示飛機的位置，可以對飛機起到一個監視作用，能夠清楚地了解航空器大致的位置。

3 量測軟件的設計

3.1 場面部分的設計

場面部分分為起飛機場場面和目的機場場面兩塊內容。其設計流程圖如下圖1所示。

3.2 飛行部分功能設計流程圖如圖2所示。

4 結束語

本文主要面向空管應用，能夠為管制范圍內航空器的節能減排做一定的參考。通過實時量化燃油消耗，進行對比實際的飛行燃油消耗和按照飛行計劃的燃油消耗，并通過圖像、數據等直觀地展現，為管制員做出最優的管制策略提供參考。目前我國空管范圍內尚且缺乏一套能夠量化節能減排指標的體系軟件，該項目的實現有較大的潛在意義。

參考文獻：

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