編譯 周將能

空中困境:飛機(jī)排長(zhǎng)隊(duì)

隨著航空業(yè)的日益發(fā)展,空中的交通管理越來(lái)越受到人們的關(guān)注。按照目前的統(tǒng)計(jì)數(shù)字,每天起飛的商業(yè)飛機(jī)約有21000架次,而且這個(gè)數(shù)字每年還以2%至5%的速度增加。航空班機(jī)的安排已從令人不安的擁擠,發(fā)展到可怕的航路阻塞。

盡管經(jīng)過(guò)了一次又一次的現(xiàn)代化努力,那些過(guò)時(shí)又超負(fù)荷的空中交通控制中心已疲于奔命,難以為繼。受監(jiān)控的飛機(jī)一次次從控制雷達(dá)熒屏上消失,就連美國(guó)總統(tǒng)的“空軍一號(hào)”也會(huì)在空管雷達(dá)屏上失蹤。為了避免此類失誤,控制系統(tǒng)必須增加飛機(jī)間的距離。這種提高安全度的辦法,雖然保證了美國(guó)商業(yè)飛機(jī)事故率較低的水平,但它犧牲了客運(yùn)航班數(shù)量和效率。

盡管各方面的專家意見(jiàn)相左,但有一點(diǎn)卻是一致的:這個(gè)問(wèn)題必須迅速解決。

“自由飛行”的由來(lái)

一些探索者很早就開(kāi)始尋找解決這個(gè)問(wèn)題的方案。其中由克頓在1965年提出的“自由飛行”思想最為著名。自由飛行就是把航空控制權(quán)從地面轉(zhuǎn)到天上,讓飛行員根據(jù)風(fēng)向和天氣自由選擇路徑最短、耗油最低的航線,而不參照地面給予的迂回死板的航線,就好象天空中自由飛翔的小鳥(niǎo)和蜜蜂一樣。依靠新的衛(wèi)星、計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù),自由飛行的飛機(jī)將飛得更快,更省,更安全。

按傳統(tǒng)的飛行控制方法,地面人員依靠雷達(dá)跟蹤和無(wú)線通訊,以對(duì)話方式引導(dǎo)駕駛員的每個(gè)轉(zhuǎn)向、升降和加減速。美國(guó)聯(lián)邦航管局里的每個(gè)控制人員,時(shí)刻要在他自己的熒屏上監(jiān)視有20架飛機(jī)飛行的幾百公里寬的空域。飛機(jī)在每個(gè)空域的預(yù)定路線上飛行,地面控制人員依此計(jì)算時(shí)間和距離來(lái)跟蹤和安排交通。這種預(yù)定航線,致使轉(zhuǎn)向增多,距離增長(zhǎng),燃料多耗,更為危險(xiǎn)的是,當(dāng)飛機(jī)從一個(gè)空域轉(zhuǎn)向另一個(gè)空域時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重失誤。而采用“自由飛行”將避免由交通擁擠引起的航路堵塞現(xiàn)象,并大大減少飛機(jī)碰撞的可能性。

安全飛行區(qū)

克頓的思想是建立安全飛行區(qū)。每架飛機(jī)維持兩個(gè)監(jiān)視區(qū):一是近距離的保護(hù)區(qū),另一個(gè)是更大范圍的預(yù)警區(qū)。為了保護(hù)區(qū)不受侵入,一旦發(fā)現(xiàn)自己的預(yù)警區(qū)與另一架飛機(jī)的預(yù)警區(qū)有重疊,便發(fā)出更改路線的信號(hào)。

早期的自由飛行系統(tǒng)采用了交通警告與碰撞避免系統(tǒng)(TCAS)。這種系統(tǒng)先發(fā)出無(wú)線信號(hào),當(dāng)它收到其它飛機(jī)發(fā)回來(lái)的信號(hào)時(shí),它對(duì)信號(hào)進(jìn)行碰撞的可能性分析,并提示飛行員進(jìn)行相應(yīng)的升降操作。為了避免假信號(hào),該系統(tǒng)1993年以后又陸續(xù)作了一些改進(jìn)。

1995年10月,航空無(wú)線電技術(shù)委員會(huì)(RTCA)做為聯(lián)邦航空局的智囊團(tuán),完成了創(chuàng)造性的報(bào)告,并為自由飛行正式命名。RTCA提出46點(diǎn)行動(dòng)計(jì)劃,爭(zhēng)取在2010年實(shí)現(xiàn)自由飛行的目標(biāo)。這個(gè)計(jì)劃采用了一套先進(jìn)的通訊、導(dǎo)航監(jiān)視電子設(shè)備。在這個(gè)系統(tǒng)中,全球定位系統(tǒng)(GPS)接收衛(wèi)星送來(lái)的位置信號(hào),這些信號(hào)再由地面上的廣域和局域系統(tǒng)進(jìn)行修正。無(wú)線通訊系統(tǒng)用于飛機(jī)間和地面間的話務(wù)通信。監(jiān)視廣播系統(tǒng)傳送有關(guān)飛機(jī)的方位、高度、速度和方向的信息。最后,飛行員還通過(guò)GPS送來(lái)的信號(hào)來(lái)觀察機(jī)翼下的地形狀況。

自由飛行的第一步

千里之行始于足下。人們首先拿貨機(jī)作自由飛行試驗(yàn)。由于貨機(jī)沒(méi)有客機(jī)上安裝的交通警告及碰撞避免系統(tǒng)(TCAS),他們?cè)谪洐C(jī)上裝備自動(dòng)依賴監(jiān)視發(fā)播系統(tǒng)。此系統(tǒng)在駕駛艙之間和駕駛艙與地面之間傳送方位,身份,速度和方向的信息。該系統(tǒng)在1999年夏天的試驗(yàn)取得了成功。盡管它還不是一種全面的避撞系統(tǒng),美國(guó)聯(lián)合遞送服務(wù)(UPS)飛行公司發(fā)言人很有信心地說(shuō):“最終客機(jī)也會(huì)使用該系統(tǒng),它的好處就象數(shù)字手機(jī)優(yōu)于模擬手機(jī)一樣顯而易見(jiàn)?！?/p>

美國(guó)聯(lián)邦航空管局和航空公司恐怕很難一下子完成廣義上的自由飛行。由于現(xiàn)行空管系統(tǒng)老舊、龐大而復(fù)雜,沒(méi)有人真正懂得如何對(duì)它進(jìn)行改造;同時(shí),它還必須繼續(xù)24小時(shí)運(yùn)行來(lái)監(jiān)視日常空中交通。有人建議另建一個(gè)并用系統(tǒng),以便一個(gè)用于日常運(yùn)行,另一個(gè)用于技術(shù)改造。但此種做法不但取決于預(yù)算,而且聯(lián)邦航管局官員和航空公司的負(fù)責(zé)人也不會(huì)輕易同意再建造一個(gè)大規(guī)模的空中交通控制中心。

美國(guó)國(guó)會(huì)驗(yàn)證和聯(lián)邦航管局的試行已經(jīng)過(guò)去5年了。到今天為止,自由飛行還處于起跑線上。目前的空中交通已變得更擁擠,更易誤點(diǎn)。聯(lián)邦航管局沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自由飛行的全套計(jì)劃,只是開(kāi)展一些有限的演示性項(xiàng)目及循序漸進(jìn)的改造。有人認(rèn)為這種退縮是一種實(shí)事求是的態(tài)度;另一些人認(rèn)為,這樣做只能是暫時(shí)的,將來(lái)最終還是要實(shí)現(xiàn)完全的自由飛行。而自由飛行的創(chuàng)導(dǎo)者認(rèn)為,這無(wú)疑是一種逃避,是聯(lián)邦航管局的又一次妥協(xié)行為。更有些專家擔(dān)心空中交通大難正在來(lái)臨,因?yàn)槟壳俺苏谑褂玫目罩薪煌ü苤葡到y(tǒng)之外,別無(wú)他選。如果自由飛行的第一步計(jì)劃不能得以順利進(jìn)行的話,那么美國(guó)國(guó)內(nèi)撤銷聯(lián)邦航管局,將空中交通控制私有化(有些國(guó)家早已實(shí)行)的呼聲將會(huì)越來(lái)越高。隨著空中交通阻塞威脅的不斷增加,貨運(yùn),客運(yùn)公司和乘客都企盼著自由飛行的早日成功?！?周將能編譯自美國(guó)《技術(shù)評(píng)論》雙月刊1999年9月號(hào))