蘭承誠(chéng)

摘 要：在民用航空上百年的發(fā)展歷程中，導(dǎo)航方式經(jīng)歷了數(shù)次重大變革，而每次變革在提高民用航空安全的同時(shí)，也帶來巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，如今，導(dǎo)航方式又一次出現(xiàn)了革命性的轉(zhuǎn)變基于性能導(dǎo)航（PBN），其代表就是PBN飛行程序，它打破了飛行方式的傳統(tǒng)模式，成為了當(dāng)前最先進(jìn)的，被中國(guó)民航廣泛應(yīng)用的一種新型航行技術(shù)。該文介紹了傳統(tǒng)飛行程序和存在的缺陷，通過傳統(tǒng)飛行程度與PBN飛行程序之間的對(duì)比分析，對(duì)PBN飛行程序的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用前景進(jìn)行了全面探析。

關(guān)鍵詞：PBN RNAV RNP 飛行程序

中圖分類號(hào)：V32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（a）-0069-01

1 傳統(tǒng)飛行程序

采用地面導(dǎo)航設(shè)備，接力引導(dǎo)飛機(jī)，一段連著一段飛行的方法，稱為傳統(tǒng)飛行程序。

傳統(tǒng)飛行程度按導(dǎo)航方式可以分為VOR/DME程序、NDB程序、ILS程序三大類。從引導(dǎo)方式來進(jìn)行分類，可分為精密進(jìn)近程序和非精密進(jìn)近程序兩大類。

NDB為無方向性無線電信標(biāo)，是歷史最悠久的無線電導(dǎo)航設(shè)備。地面NDB臺(tái)發(fā)射無方向性無線電信號(hào)，接收該信號(hào)，可以引導(dǎo)飛機(jī)飛離或飛向該臺(tái)，但該信號(hào)中不包含方位和距離信息，無法確定距離和方位。VOR為甚高頻全向信標(biāo)，是一種近程無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。地面VOR臺(tái)通過天線輻射無限多的方位線或稱徑向線，每條徑向線表示一個(gè)磁方位角。因此，接收地面VOR臺(tái)發(fā)出的信號(hào)會(huì)判斷出飛機(jī)方位所在，但無法得到距離信息。而作為測(cè)距儀的DME設(shè)備正好相反，它無法提供飛機(jī)的方位信息，卻能夠監(jiān)測(cè)出測(cè)距儀設(shè)備與飛機(jī)之間的距離。將VOR和DME聯(lián)合使用，可同時(shí)獲得方位信息和距離信息。ILS為儀表著陸系統(tǒng)，是用于飛機(jī)最后進(jìn)近階段使用的導(dǎo)航設(shè)備。ILS地面臺(tái)發(fā)射無線電信號(hào)，形成航向道和下滑道，通過接收這些信號(hào)，可以使飛機(jī)沿預(yù)定的下滑線飛行，在一些不利于飛行員進(jìn)行目視參考的較為惡劣的天氣條件或者是能見度較低的情況下，可以讓飛機(jī)以此信號(hào)為指導(dǎo)進(jìn)行最近著陸。

精密進(jìn)近程序是在最后進(jìn)近階段能夠?yàn)轱w機(jī)提供航向道和下滑道信息，引導(dǎo)飛機(jī)沿預(yù)定的下滑線進(jìn)入著陸的儀表進(jìn)近程序。非精密進(jìn)近程序在飛行過程中只提供航向引導(dǎo)。當(dāng)飛機(jī)呈垂直上升或者下降時(shí)，要通過飛行員的手工操作來控制飛機(jī)高度，這時(shí)對(duì)精密進(jìn)近安全性要求就會(huì)更高。

傳統(tǒng)飛行程序都是基于地面臺(tái)站運(yùn)行的，具有如下一些難以克服的缺陷：

1）航段繁多，飛行路線長(zhǎng)，航線無法最優(yōu)化。因?yàn)榛诘孛媾_(tái)站飛行的傳統(tǒng)飛行程序，其飛行方式必須是臺(tái)到臺(tái)。

2）無法實(shí)現(xiàn)空間利用最大化。導(dǎo)航臺(tái)附近區(qū)域聚集著所有航跡，交叉航線多在導(dǎo)航臺(tái)上空，而在導(dǎo)航臺(tái)之外的區(qū)域航線很明顯的十分稀少。

3）地形對(duì)其構(gòu)成嚴(yán)重影響。導(dǎo)航信號(hào)會(huì)因地形偏高而被遮檔，使傳統(tǒng)冰行程序應(yīng)用受到限制。

4）高成本。需要持續(xù)維持，因此無論是導(dǎo)航臺(tái)設(shè)備的購(gòu)買還是維護(hù)都會(huì)投入高成本，產(chǎn)生高費(fèi)用。

5）傳統(tǒng)導(dǎo)航設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)高精度。以傳統(tǒng)的NDB導(dǎo)航臺(tái)為例，其誤差會(huì)在某些情況下甚至大于90 °。

2 PBN飛行程序

PBN飛行程序是一種基于性能導(dǎo)航的飛行程序。它的星基導(dǎo)航設(shè)備一般會(huì)使用使用GPS等等。當(dāng)航空器沿儀表、航路飛行程序或者是特定空域內(nèi)飛行時(shí)，無論是設(shè)備系統(tǒng)的完好性、精確性以及連續(xù)性和可用性方面都有很高的性能要求，尤其是功能方面。PBN程序分為兩類，分別是所需導(dǎo)航性能（RNP）和區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）。其中具有告警及自我監(jiān)視能力的是RNP，在系統(tǒng)性能下降時(shí)通過該設(shè)備飛機(jī)可以進(jìn)行自我提示，而RNAV則不存在這種能力，它需要相關(guān)設(shè)備加以配合才能運(yùn)行。

PBN飛行程序的命名方法一般多以導(dǎo)航規(guī)范和數(shù)字的組合形式出現(xiàn)，如RNP4、RNAV2、RNP1等等，其中飛行程序性能要求是由數(shù)字來表示的，表達(dá)的意思是在95%情況下，以海里為單位，該系統(tǒng)總誤差不能超過數(shù)字所表示的數(shù)值。

在PBN飛行程序中，用于進(jìn)近以及著陸階段導(dǎo)航規(guī)范的是RNPARAPCH和RNPAPCH。其中，RNPARAPCH程序?qū)儆诜枪灿蔑w行程序，是針對(duì)機(jī)型量身定做的，針對(duì)性較強(qiáng)，不能移植到其他機(jī)型上去。RNPARAPCH程序其主要優(yōu)勢(shì)在于它能夠有效應(yīng)對(duì)惡劣地形方帶來的影響，而其安全性也由于垂直導(dǎo)航的使用大大提高。RNPAPCH采用的是公用PBN終端區(qū)程序，實(shí)施范圍可以針對(duì)各種機(jī)型。RNPAPCH即可以與垂直導(dǎo)航一起使用，也可以只提供水平引導(dǎo)。

3 PBN飛行程序的優(yōu)勢(shì)

（1）PBN飛行程序相對(duì)傳統(tǒng)飛行程序來而言有著明顯優(yōu)勢(shì)。

從導(dǎo)航來說，PBN飛行程序已經(jīng)不再依賴地面導(dǎo)航臺(tái)，而是通過星基導(dǎo)航來進(jìn)行航跡規(guī)劃。它可以不受任何位置與地面導(dǎo)航設(shè)施影響，能夠有效突破空中區(qū)域限制，及時(shí)的避開障礙物，靈活而安全的進(jìn)行飛行。

（2）PBN飛行程序使用的導(dǎo)航源精度很高，而且定位精度恒定。因此，可使飛機(jī)的飛行軌跡更為精確。以定位精度達(dá)10米的GPS來說，傳統(tǒng)VOR程序就無法與其相比，它會(huì)因距離增加而影響其定位精度，定位精度在距離導(dǎo)航臺(tái)10海里時(shí)，會(huì)降至300米。

（3）PBN飛行程序中全球覆蓋的導(dǎo)航信號(hào)，讓地面臺(tái)站對(duì)飛行程序的束縛與限制得以突破徹底擺脫，飛行方法由點(diǎn)到點(diǎn)代替了傳統(tǒng)的臺(tái)到臺(tái)。這不但使飛行距離大大縮短，還能夠輕松的就可以實(shí)現(xiàn)平行航路的多個(gè)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了空域利用最大化。

（4）PBN飛行程序的航跡規(guī)劃更加簡(jiǎn)潔、易于操縱。因此，減輕了飛行員和管制員的負(fù)擔(dān)。

（5）PBN飛行程序中帶有垂直引導(dǎo)的進(jìn)近運(yùn)行程序，即APV。它能夠使導(dǎo)航系統(tǒng)不以地面設(shè)備為依賴而為飛機(jī)提供垂直引導(dǎo)。這比之傳統(tǒng)的沒有垂直引導(dǎo)程序的非精密進(jìn)近程序來說比，其飛機(jī)運(yùn)行安全性會(huì)得到高效提升。

4 結(jié)語

總之，無論是傳統(tǒng)飛行程序中的非精密進(jìn)近程序，還是PBN飛行程序中的APV程序，都存在一定的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，如APV程序從安全水平來說無法與傳統(tǒng)的ILS精密進(jìn)近程序相比，但它對(duì)飛機(jī)通過氣壓高度表等裝置進(jìn)行垂直引導(dǎo)，其安全性來說比非精密進(jìn)近程序要高。近年來，PBN飛行程序在提高精密進(jìn)近能力方面做出了不懈努力，以目前廣受關(guān)注的GBAS著陸系統(tǒng)為例，它通過地基增強(qiáng)系統(tǒng)（GABS）來增強(qiáng)導(dǎo)航信號(hào)，使定位精度得到大大提高。在飛行安全水平方面，GLS已經(jīng)完全趕超ILS，并在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)了跑道端服務(wù)功能，既無須象ILS系統(tǒng)一樣在每條跑道端都安裝地面導(dǎo)航設(shè)備，也可以在相同時(shí)間僅憑一套GLS就能夠?yàn)楦浇鼨C(jī)場(chǎng)所有跑道端提供服務(wù)。由于GLS不用進(jìn)行定期校驗(yàn)，在維護(hù)成本方面也比ILS大大降低。

雖然目前PBN飛行程序與傳統(tǒng)飛行程序均有一定的應(yīng)用價(jià)值，但相信在未來的發(fā)展中，會(huì)因GLS技術(shù)的日臻成熟而得以廣泛推廣與應(yīng)用，傳統(tǒng)飛行程序終將退出歷史舞臺(tái)。

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