PBN飛行程序設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)導(dǎo)航的差異性探究

張 磊

（中國(guó)國(guó)際航空股份有限公司西南分公司飛行部，四川 成都 610202）

飛機(jī)在空中飛行過(guò)程中航線，飛行器的加速度，瞬時(shí)速度和瞬時(shí)位置等方面都是借助導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)鎖定。近年來(lái)，隨著航空運(yùn)輸總量不斷增長(zhǎng)，航路航線變得更加的豐富，要保障運(yùn)行變得完善可靠，導(dǎo)航系統(tǒng)作為一個(gè)重要體系，要進(jìn)行不斷的優(yōu)化。過(guò)去，傳統(tǒng)導(dǎo)航應(yīng)用的比較多，傳統(tǒng)導(dǎo)航的應(yīng)用是航空器依附于地上導(dǎo)航設(shè)施(如VOR、NDB、VOR/DME等)所發(fā)射的信號(hào)實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)與定位，實(shí)現(xiàn)的功能并不全面，也有一些缺點(diǎn)。當(dāng)前，基于性能導(dǎo)航(PBN-Performance Based Navigation) 的出現(xiàn)越來(lái)越受到重視，和傳統(tǒng)導(dǎo)航相比，PBN在外部環(huán)境較為惡劣的情況下有效為民航的安全運(yùn)行、高效率服務(wù)及正點(diǎn)運(yùn)行提供有效保障。該導(dǎo)航是國(guó)際民航組織(ICAO)基于在區(qū)域?qū)Ш?RNAV)和所需導(dǎo)航性能(RNP)的基礎(chǔ)上以新航行系統(tǒng)(CNS/ATM)為結(jié)構(gòu)，并參考整合了空域概念后所展現(xiàn)的一類航空運(yùn)行理念。國(guó)際民航領(lǐng)域發(fā)展中，也不斷的強(qiáng)化將性能為基礎(chǔ)的導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展作為新穎航行技術(shù)之一，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)從起飛離場(chǎng)，以及后面的所有飛行環(huán)節(jié)進(jìn)行飛行指導(dǎo)。與傳統(tǒng)導(dǎo)航最大不同在于導(dǎo)航系統(tǒng)的選用方面，傳統(tǒng)導(dǎo)航設(shè)施欠缺ILS、VOR以及DME等設(shè)備，可以說(shuō)是一種陸基導(dǎo)航系統(tǒng)。接下來(lái)將分析對(duì)比性能導(dǎo)航技術(shù)與傳統(tǒng)導(dǎo)航存在的區(qū)別， 達(dá)到為導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用做好指導(dǎo)任務(wù)。

1 導(dǎo)航(PBN)與傳統(tǒng)導(dǎo)航的概述

傳統(tǒng)導(dǎo)航是依靠地面VOR、NDB、VOR/DME等導(dǎo)航設(shè)施發(fā)出信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的引導(dǎo)與定位，向背臺(tái)航跡指引飛行進(jìn)行的導(dǎo)航模式，飛機(jī)就會(huì)沿固定的航路飛行。存在的不足是精度不高、約束性強(qiáng)、局限性大，其主要原因就是地面導(dǎo)航臺(tái)布局和導(dǎo)航設(shè)施性能的制約導(dǎo)致的。性能導(dǎo)航(PBN-Performance Based Navigation)是飛機(jī)在一個(gè)確定的區(qū)域、航路或終端地區(qū)里飛行所需要的導(dǎo)航性能精度。RNP滿足了飛機(jī)機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備(如FMS)在運(yùn)行方面的有關(guān)要求，而且還達(dá)到了滿足RNP類型空域的導(dǎo)航系統(tǒng)(如GPS)相關(guān)方面的要求。隨著技術(shù)的提升還實(shí)現(xiàn)了自主監(jiān)視與告警功能。

2 傳統(tǒng)導(dǎo)航和PBN 技術(shù)的原理區(qū)別

傳統(tǒng)導(dǎo)航主要在地面設(shè)置非常多的導(dǎo)航設(shè)施，規(guī)劃了一定的航路，向背臺(tái)航跡指引飛行進(jìn)行的導(dǎo)航，飛機(jī)必須沿著已建立起來(lái)的航線飛行，在著陸時(shí)要有引導(dǎo)和著陸導(dǎo)航系統(tǒng)、VOR導(dǎo)航以及無(wú)線電導(dǎo)航、地標(biāo)／羅盤導(dǎo)航、ADF導(dǎo)航等。同時(shí)飛行流程的建構(gòu)變得很困難，領(lǐng)空也被嚴(yán)格限制了，這種導(dǎo)航如果設(shè)置的高原地帶，遠(yuǎn)洋區(qū)域，導(dǎo)航信號(hào)覆蓋不全，其導(dǎo)航精度大大降低，復(fù)雜環(huán)境下導(dǎo)航無(wú)法應(yīng)用，飛機(jī)的運(yùn)行安全受到極大威脅。傳統(tǒng)導(dǎo)航的應(yīng)用還存在一個(gè)資源的浪費(fèi)，隨著民航科技的發(fā)展，大量機(jī)型都配備了IRS、FMS、GPS等有關(guān)導(dǎo)航系統(tǒng)，如果繼續(xù)用傳統(tǒng)就會(huì)使得資源被浪費(fèi)。性能導(dǎo)航(PBN-Performance Based Navigation)保留傳統(tǒng)陸基導(dǎo)航系統(tǒng)DME、VOR外還應(yīng)用了全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含了機(jī)載增強(qiáng)系統(tǒng)、GPs定位系統(tǒng)、星基增強(qiáng)系統(tǒng)以及地基增強(qiáng)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)定位精度高，可以讓飛機(jī)在更高的精確度下引導(dǎo)航跡，減小導(dǎo)航系統(tǒng)誤差最小。衛(wèi)星作為導(dǎo)航源的優(yōu)勢(shì)是減小了地面設(shè)備興建、維護(hù)成本以及飛機(jī)運(yùn)行過(guò)程的運(yùn)輸成本。同時(shí)衛(wèi)星作為導(dǎo)航源能夠達(dá)到降低信號(hào)受遮擋概率，提升導(dǎo)航信號(hào)的連續(xù)性、完好性、可使用性，同時(shí)還減小了飛行保護(hù)區(qū)域的出現(xiàn)，脫離地面建臺(tái)的約束，使得到達(dá)率和流量提升，增強(qiáng)了航路設(shè)計(jì)隨意性。

3 PBN與傳統(tǒng)導(dǎo)航的對(duì)比分析

PBN與傳統(tǒng)導(dǎo)航的對(duì)比主要從二者的航路結(jié)構(gòu)、位置確定、技術(shù)系統(tǒng)導(dǎo)航精度、機(jī)載設(shè)備配置、機(jī)載設(shè)備幾個(gè)方面進(jìn)行分析。航路結(jié)構(gòu)方面，PBN主要是由不同的航路點(diǎn)組成，不但能進(jìn)行逐點(diǎn)飛行，而且同樣可以不逐點(diǎn)飛行，即越過(guò)航路點(diǎn)進(jìn)行飛行；傳統(tǒng)導(dǎo)航主要是由同的電臺(tái)組成，只能進(jìn)行電臺(tái)至電臺(tái)的逐臺(tái)飛行。位置確定方面，PBN主要是確定航空器的絕對(duì)位置，且這一位置是通過(guò)地理坐標(biāo)予以標(biāo)示，而傳統(tǒng)導(dǎo)航主要是確定航空器相對(duì)于導(dǎo)航臺(tái)的相對(duì)位置。技術(shù)系統(tǒng)導(dǎo)航精度方面，PBN遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)導(dǎo)航。機(jī)載設(shè)備配置方面，PBN主要應(yīng)用的航行系統(tǒng)為RN AV系統(tǒng)，這屬于一種新型的系統(tǒng)，飛行員應(yīng)用這一系統(tǒng)能夠借助準(zhǔn)確的航班飛行痕跡開(kāi)展系列復(fù)雜的飛行，諸如進(jìn)港飛行、離港飛行等，無(wú)需地面導(dǎo)航設(shè)備的輔助；而傳統(tǒng)導(dǎo)航主要應(yīng)用的是單雙套設(shè)備，其精度和可靠性比不上PBN。機(jī)載設(shè)備方面，PBN主要通過(guò)接收機(jī)和飛行管理系統(tǒng)來(lái)選擇合適的導(dǎo)航源，傳統(tǒng)導(dǎo)航則要通過(guò)傳統(tǒng)導(dǎo)航來(lái)接受新型，這需要地面導(dǎo)航臺(tái)和機(jī)載接收機(jī)的輔助，綜上所述，PBN在各方面均優(yōu)于傳統(tǒng)導(dǎo)航，且飛行更為安全，經(jīng)濟(jì)效益更為可觀。

4 傳統(tǒng)導(dǎo)航和PBN技術(shù)的效益對(duì)比

PBN技術(shù)各個(gè)方面都會(huì)優(yōu)于傳統(tǒng)導(dǎo)航，不但靈活性，精度和可靠性高，而且經(jīng)濟(jì)效益更好。用衛(wèi)星導(dǎo)航就可以在任何給定起降點(diǎn)之間自主選擇航線，同時(shí)飛行員無(wú)需再依靠地面導(dǎo)航設(shè)施，只通過(guò)精確定義航跡飛行就行。而且在PBN技術(shù)下，航路之間的距離將變得更加小，同時(shí)還能提升在給定空域內(nèi)更多的容量。