基于性能的导航(PBN)程序运行优势的思考

基于性能的导航(PBN)程序运行优势的思考

杭州萧山国际机场有限公司

随着区域导航(简称RNAV)技术的逐渐推广使用和航空器机载设备能力的提高以及卫星导航等先进技术的不断发展,近年来,国际民航组织(ICAO)提出了,“基于性能的导航(PBN)”概念。此项技术的实施必将使航空业在保证飞行安全、扩大系统容量、提高运行效率、实现机场和空域使用效率最大化等方面将明显提升。作为我国建设新一代航空运输系统的核心技术之一,PBN的实施也是实现我国民航强国战略计划中的重要组成部分。本文通过收集和学习国内外PBN相关资料,分析了PBN的概念以及组成特点,同时以厦门机场为例,通过实际成效证明了PBN程序相较于传统程序的诸多优势。

第六节一、实施背景

由于传统导航方式的局限性,使得其已经无法满足当今民航事业的发展要求。在此背景下国际民航组织(ICAO)在整合世界各国区域导航(RNAV)和所需导航性能(RNP)运行实践和技术标准的基础上,提出了一种新技术—基于性能的导航(PBN)。PBN概念源于ICAO定义的“新航行系统”(CNS/ATM)概念,PBN既是一个导航概念,也是一个运行概念。PBN已被ICAO选定为下一代飞行导航方式,并敦促各签约国进行推广。PBN的推广具有巨大好处,特别是RNP(AR)、CDO、APV等具有良好的经济效益、安全效益、社会效益等多方面的效益。积极推广PBN技术,对我国实现从民航大国向民航强国的转变具有重要的意义,将可能成为民航发展新的重要增长点之一。厦门高崎机场PBN的设计实施走在我国PBN计划的前列。厦门机场PBN程序从规划设计到正式投入使用历时近2年。从2012年开始进入PBN程序试运行阶段,现已实现日常运行以PBN程序为主,传统程序为辅的模式。

第七节二、PBN的三要素及优势

PBN基本概念包含了三个组成部分:导航设施(Navigationinfrastructure),导航规范(Navigationspecification),导航应用(Navigationapplication)。导航规范详细描述了沿着特定区域导航所需的性能要求,是民航当局适航和运行批准的基础。基础设施是用于支持每种导航规范的导航基础设施(如星基系统或陆基导航台)。导航应用是将导航规范和导航设施结合起来。总结归纳起来:导航设施是基础,导航规范是实施的标准和要求,导航应用为目的。

PBN的实施将在保证飞行安全、扩大系统容量、提高运行效率、实现机场和空域使用效率最大化等方面将获得明显提升。它将航空器先进的机载设备与卫星导航(简称GNSS)及其他较为成熟的先进导航技术结合起来,包括了从航路、终端区到起飞着陆的所有飞行阶段,提供了更加安全、更为精密的飞行方式和更加高效的空中交通管理模式。PBN的出现也标志着导航方式由传感器基准向基于性能的转变。

图为PBN程序与传统导航的区别

第八节三、国内外PBN技术应用现状

国外方面:美国在PBN技术运用方面走在世界前列,在2003年公布了PBN路线图,旨在确定美国向PBN系统过渡的政策,为航空界的业务发展提供指南;改进美国国家空域系统设计和空中交通程序,减少空中交通延误,改善运行效率,提高安全水平;建立运行概念和目标,FAA将发展路线分为三个阶段:

近期(2006—2010年):FAA为所有飞行阶段提供RNAV和RNP程序,并继续制定有关运行标准和指南。在全国100个机场引入RNP程序。

中期(2011—2015年):RNAV将成为国家空域系统中的主要导航方式,完成从地基导航到PBN的过渡,开始使用国家基准系统(NRS)。FAA将逐步取消地面导航设施,重新设计相关航路和程序,修改调整间隔标准、扇区划设和终端区空域结构。

远期(2016—2025年):整个国家空域系统均采用RNP方式。重新设计空域,充分应用CNS/ATM技术。将固定的航线转变为灵活地、用户可选择的自由航线。

国内方面:随着我国经济的不断发展,我国民航机队的组成已经非常先进,相关的坐标系统也日趋完善。中国民航也明确了PBN实施分为三个阶段,即近期(2009-2012)、中期(2013-2016)、远期(2017-2025)。按照计划在2016年底已完成所有机场PBN运行;远期阶段重点实现PBN与CNS/ATM系统整合,构建我国“新一代航空运输系统”。PBN的实施是实现我国民航强国战略计划中的重要组成部分,通过加快推进PBN程序在我国的应用,加快我国从航空大国向航空强国迈进的步伐。

第九节四、厦门机场实施PBN程序的意义

厦门高崎国际机场地处闽南金三角的中心地带,与金门岛隔海相望,三面临海,飞行密度非常大,是国内最繁忙的单跑道运行机场之一。然而,由于地理位置的特殊性,周边军民航机场众多,与金门隔海相望,因此设置了许多限制区和禁区。这些都使得用于民航的空域显得非常拥挤。流量的快速增长与有限的空域的矛盾使得传统飞行程序已无法完全满足运行需求。

长期以来厦门机场传统飞行程序主要存在两大不足之处:1、受限于复杂的空域情况,厦门机场的所有起飞、进场、进近、降落程序都在机场的西北侧进行。也就有了厦门机场开航以来一直有着“一个机场、半个天空”的尴尬现状。2、进离场航线单一,进离场航线未能分离。随着厦门机场流量地快速增加,正是由于这一限制条件的存在,使得飞行冲突不断增加,航班延误或取消的情况也时有发生,给厦门地区民航事业的发展带来了不小的冲击。

PBN的出现,使得这些问题得到很好地解决。厦门高崎机场结合自身实际积极响应民航局政策的号召稳步推进PBN程序在厦门高崎机场全面实施。实践证明通过PBN程序的实施为不仅很好地解决了上诉两大不足为厦门地区空域的灵活运用带来了新的生机,同时在有效促进民航持续安全的前提下,切实降低管制员工作负荷,取得了较好的经济和社会效益。

第十节五、结语

PBN技术作为一项全球民航界正大力推广的新技术被誉为是“民航发展的金钥匙”,具有明显的运行优势,很大程度地提高飞行运行安全水平,并且在一些空域和机场能够获得显著的运行效益。作为全国首批实施PBN程序的繁忙机场,厦门高崎机场在认真分析总结出传统飞行程序的不足后,根据运行现状制定了适应的PBN程序,有效地解决了制约厦门地区民航事业发展的“瓶颈”,为当地的经济发展注入了新的活力。与此同时厦门高崎机场PBN程序设计研究的有关思路与方法有很强的借鉴作用,为PBN技术在我国的全面推广提供了一个有力平台。有了这些成功案例,相信PBN技术将会成为我国民航今后发展的一大利器。

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