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PBN技術(shù)在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用

2014-11-17 12:28程琳
科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2014年33期
關(guān)鍵詞:中國民航

摘 要:隨著民航事業(yè)的迅猛發(fā)展,空中交通流量與日俱增,傳統(tǒng)的陸基導(dǎo)航模式由于對(duì)地面導(dǎo)航臺(tái)的過渡依賴而越來越成為民航運(yùn)輸發(fā)展的瓶頸。在此前提下,區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)(RNAV)和所需導(dǎo)航性能(RNP)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,并逐漸顯示出自身的優(yōu)勢(shì)。文章通過對(duì)比分析傳統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)與PBN技術(shù)的區(qū)別和優(yōu)劣所在,并系統(tǒng)解釋了實(shí)施RNAV運(yùn)行RNP APCH或者RNP AR運(yùn)行的具體區(qū)別,為我國民航領(lǐng)域PBN技術(shù)的發(fā)展提供研究支持。

關(guān)鍵詞:中國民航;PBN技術(shù);區(qū)域?qū)Ш郊夹g(shù)(RNAV);所需導(dǎo)航性能(RNP)

引言

1988年5月,國際民航組織(ICAO)為適應(yīng)未來航空運(yùn)輸發(fā)展需要,針對(duì)現(xiàn)行系統(tǒng)的缺點(diǎn)和局限性,提出了新一代航行系統(tǒng)(FANS)的概念。新航行系統(tǒng)是以衛(wèi)星技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、空中交通管理(CNS/ATM)系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。導(dǎo)航技術(shù)作為新航行系統(tǒng)三大技術(shù)之一,其發(fā)展水平嚴(yán)重制約著飛行、管制的安全和效率。從2009年底起,為了響應(yīng)國際民航組織(ICAO)和中國民航局(CAAC)的PBN實(shí)施規(guī)劃,中國的航空公司在某些機(jī)場(chǎng)和空域開始陸續(xù)實(shí)施起RNAV運(yùn)行RNP APCH或者RNP AR運(yùn)行等等,這意味著我國民航的PBN序幕已正式拉開。與傳統(tǒng)陸基導(dǎo)航模式對(duì)比下,實(shí)施RNAV,用無線電定位或其他定位方法可以定出飛機(jī)的絕對(duì)位置(地理坐標(biāo))和/或飛機(jī)相對(duì)于計(jì)劃航線的位置,從實(shí)踐和設(shè)備上不需飛向或飛越導(dǎo)航臺(tái),因而可以由不設(shè)導(dǎo)航臺(tái)的航路點(diǎn)之間的線段連接而成,使得航線編排更加靈活。

1 基本概念

PBN(Performance Based Navigation):基于性能的導(dǎo)航,是指在相應(yīng)的導(dǎo)航基礎(chǔ)設(shè)施下,航空器在制定的空域內(nèi)或沿航路、儀表飛行程序飛行時(shí),對(duì)系統(tǒng)精確性、完好性、可用性、連續(xù)性和功能性方面所需達(dá)到的性能要求。PBN標(biāo)志著從基于傳感器導(dǎo)航向基于性能導(dǎo)航的轉(zhuǎn)變。PBN運(yùn)行的三個(gè)基礎(chǔ)要素是導(dǎo)航應(yīng)用、導(dǎo)航規(guī)范和支持系統(tǒng)運(yùn)行的導(dǎo)航設(shè)施。導(dǎo)航規(guī)范是指在特定的區(qū)域內(nèi)對(duì)航空器和飛行機(jī)組提出的要求,它定義了實(shí)施PBN所需用的性能和具體功能要求,同時(shí)確定了導(dǎo)航源和設(shè)備的選擇方式。

PBN包括兩類基本的導(dǎo)航規(guī)范,即區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV)和所需導(dǎo)航性能(RNP)。

RNAV(Area Navigation):區(qū)域?qū)Ш?,被定義為“一種導(dǎo)航方式,允許航空器在地面導(dǎo)航設(shè)備覆蓋范圍內(nèi),或在機(jī)載自主導(dǎo)航設(shè)備的工作范圍之內(nèi),或者二者的組合,沿任一期望的航徑飛行?!盧NAV系統(tǒng)可以作為飛行管理系統(tǒng)(FMS)的一部分。這就擺脫了常規(guī)航路和常規(guī)程序中航空器必須飛越導(dǎo)航設(shè)備上空的限制,使飛行更靈活、高效。

RNP(Required Navigation Performance):所需導(dǎo)航性能,是指特定空域內(nèi)運(yùn)行所必需的導(dǎo)航性能的聲明。RNP實(shí)質(zhì)上是具有機(jī)載導(dǎo)航性能監(jiān)視和告警能力(OPMA)的RNAV,它的一個(gè)關(guān)鍵要素就是通過機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)和駕駛員的配合,監(jiān)視航空器的導(dǎo)航系統(tǒng)是否達(dá)到了導(dǎo)航性能的要求,使駕駛員明確是否達(dá)到了運(yùn)行要求。

2 PBN的優(yōu)勢(shì)

第一,PBN運(yùn)行的飛行軌跡比采用傳統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)更為靈活和精確。PBN就是使航空器在導(dǎo)航信號(hào)覆蓋范圍之內(nèi),充分利用了現(xiàn)代飛機(jī)的機(jī)載設(shè)備和性能,沿任意期望的路徑飛行。

第二,PBN的引入體現(xiàn)了航行方式從基于傳感器導(dǎo)航到基于性能導(dǎo)航的轉(zhuǎn)變。航空器導(dǎo)航能力的發(fā)展,能使航空器從依靠單一的傳感器的導(dǎo)航發(fā)展到充分利用航空器機(jī)載計(jì)算機(jī)的能力整合了多種導(dǎo)航手段,從而根據(jù)自身需要優(yōu)選使用的性能導(dǎo)航。它根據(jù)在特定運(yùn)行或空域所要求達(dá)到的準(zhǔn)確性、完好性、可用性、持續(xù)性以及相應(yīng)功能來確定航空器的RNP系統(tǒng)性能要求。

第三,PBN體現(xiàn)了優(yōu)越的靈活性、準(zhǔn)確性和安全性。PBN不依賴于陸基導(dǎo)航設(shè)備,航跡選擇靈活,飛行航跡準(zhǔn)確;降低高原和復(fù)雜機(jī)場(chǎng)運(yùn)行最低標(biāo)準(zhǔn),提高了航班的正常率;減少了飛行時(shí)間、節(jié)約油量;降低飛機(jī)對(duì)地面的噪音影響,增加了空域容量;減少飛行員的操作動(dòng)作,減少差錯(cuò),減少陸空通話次數(shù),提高了飛行安全。

3 RNAV和RNP的應(yīng)用領(lǐng)域

RNAV區(qū)域?qū)Ш降膶?dǎo)航源為GNSS和DME/DME,它的優(yōu)點(diǎn)是可以沿著任意期望的路徑飛行,機(jī)載設(shè)備要求低。缺點(diǎn)是需要二次雷達(dá)監(jiān)視,只能引導(dǎo)到FAF點(diǎn)需要地面導(dǎo)航臺(tái)站完成最后進(jìn)近。RNP所需導(dǎo)航性能可以不依靠外部設(shè)備,獨(dú)立完成離場(chǎng)、進(jìn)近、復(fù)飛的所有階段,導(dǎo)航源為GNSS。RNP與RNAV的主要區(qū)別為RNP具有機(jī)載性能監(jiān)控和告警(OPMA),而RNAV則沒有。由于RNAV無告警系統(tǒng),因此運(yùn)行需要監(jiān)視雷達(dá)。

RNP還包括RNP APCH和RNP AR。RNP APCH一般為公共程序,最小精度只能到RNP0.3而RNP AR一般為特殊程序,最小精度可以到RNP0.1,并且可以在轉(zhuǎn)彎段中飛RF航段(固定半徑轉(zhuǎn)彎)。最后進(jìn)近航段可以進(jìn)行彎曲進(jìn)近,因此主要應(yīng)用于地形復(fù)雜機(jī)場(chǎng)。

RNP APCH需要飛機(jī)具備雙套GPS接收機(jī)、雙套ND顯示。RNP AR則需要飛機(jī)具備雙套GPS接收機(jī)、雙套ND顯示、雙套飛行管理計(jì)算機(jī)、雙套MCDU、雙套慣導(dǎo)設(shè)備、雙套自動(dòng)駕駛儀、雙套增強(qiáng)型近地警告系統(tǒng)以及雙套與自動(dòng)駕駛儀交連的氣壓高度表。

4 RNP APCH和PNP AR在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中的注意事項(xiàng)

(1)實(shí)施RNP APCH和PNP AR運(yùn)行的相關(guān)人員都必須經(jīng)過RNP課程培訓(xùn)。

(2)需注意實(shí)施RNP APCH和PNP AR運(yùn)行MEL均有相應(yīng)特殊標(biāo)注。

(3)實(shí)施RNP APCH和PNP AR運(yùn)行飛機(jī)的放行人員都必須經(jīng)過RNP授權(quán)。

(4)實(shí)施RNP AR運(yùn)行(RNP運(yùn)行本站和起飛前一站)都必須完成RNP附加工作單,而實(shí)施RNP APCH運(yùn)行則無RNP附加工作單。

(5)實(shí)施RNP APCH和PNP AR運(yùn)行都需確保地形數(shù)據(jù)庫和導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫最新有效。

參考文獻(xiàn)

[1]張健,李良.PBN技術(shù)的優(yōu)越性及其在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].中國民用航空,2011,11:57-60.

[2]張健,繆志新.基于性能的導(dǎo)航(PBN)技術(shù)本質(zhì)及應(yīng)用前景分析[J].中國民用航空,2010,4:57-59.

[3]郝亮.PBN飛行程序特點(diǎn)[J].中國科技信息,2012,8:56-57.

[4]何運(yùn)成.提高自主創(chuàng)新能力大力推廣PBN技術(shù)[J].中國民用航空,2012,12:10-11.

作者簡(jiǎn)介:程琳,女,助理工程師,東航工程技術(shù)公司質(zhì)量審核負(fù)責(zé),研究方向:中國民用航空維修。

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