PBN導(dǎo)航對(duì)民航進(jìn)近方式發(fā)展的影響

董宗安（中國(guó)國(guó)際航空股份有限公司，北京 100621）

PBN導(dǎo)航對(duì)民航進(jìn)近方式發(fā)展的影響

董宗安
（中國(guó)國(guó)際航空股份有限公司，北京 100621）

PBN導(dǎo)航是一種新型的導(dǎo)航技術(shù)，指在區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）以及所需性能導(dǎo)航（RNP）的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來的一種新的運(yùn)行概念，與傳統(tǒng)導(dǎo)航方式相比，具有要求低、精度高等優(yōu)勢(shì)，因此在民用航空領(lǐng)域得到了大力推廣和普及。本文結(jié)合PBN導(dǎo)航的概念，對(duì)RNP APCH及RNP AR APCH兩種進(jìn)近程序的特點(diǎn)進(jìn)行了研究，并分析了PBN導(dǎo)航對(duì)于我國(guó)民航進(jìn)近方式發(fā)展的影響。

PBN導(dǎo)航 民航 進(jìn)近方式 發(fā)展 影響

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)下，民用航空運(yùn)輸?shù)玫搅饲八从械陌l(fā)展和進(jìn)步，逐漸成為人們遠(yuǎn)程出行的首選方式之一，在公共服務(wù)、應(yīng)急救援、國(guó)家安全等方面都扮演者非常重要的角色。而伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，作為民航保障體系的重要組成部分，導(dǎo)航系統(tǒng)也面臨著新的變革，對(duì)于導(dǎo)航精度要求的不斷提高，推動(dòng)了新一代導(dǎo)航技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展?；谛阅艿膶?dǎo)航（PBN）能夠有效提升飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)精度，滿足我國(guó)民航交通運(yùn)輸快速發(fā)展的需要，得到了相關(guān)管理部門的高度重視。

1　PBN導(dǎo)航概述

PBN導(dǎo)航即基于性能的導(dǎo)航，是一種新型的導(dǎo)航技術(shù)，是國(guó)際民航組織在對(duì)各國(guó)區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV）以及所需性能導(dǎo)航（RNP）的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行從分整合的基礎(chǔ)上，提出的一種新的運(yùn)行概念，是世界民航CNS/ATM系統(tǒng)的重要組成部分。

在PBN導(dǎo)航中，存在著三個(gè)基本的因素，即導(dǎo)航規(guī)范、導(dǎo)航應(yīng)用和基礎(chǔ)設(shè)施，其中，導(dǎo)航規(guī)范主要是針對(duì)沿特定區(qū)域?qū)Ш剿栊阅芤蟮脑敿?xì)描述，是民航運(yùn)行的基礎(chǔ)；基礎(chǔ)設(shè)施是指能夠支持各種導(dǎo)航規(guī)范的導(dǎo)航設(shè)施，如陸基導(dǎo)航臺(tái)、星基系統(tǒng)等；導(dǎo)航應(yīng)用則是結(jié)合了導(dǎo)航導(dǎo)航規(guī)范和導(dǎo)航設(shè)施，在航路、進(jìn)近或者運(yùn)行區(qū)域的實(shí)際應(yīng)用，如進(jìn)近程序、標(biāo)準(zhǔn)儀表進(jìn)離場(chǎng)程序等。一般情況下，會(huì)將PBN導(dǎo)航細(xì)分為RNAV和RNP兩類，在RNP中，不需要具備機(jī)載監(jiān)視和告警功能。

在我國(guó)，R N A V規(guī)范被應(yīng)用在航路和終端區(qū)，航路上采用RNAV2規(guī)范，終端區(qū)則采用RNAV1規(guī)范，而且是強(qiáng)制使用。RNP規(guī)范不僅可以用于航路和終端區(qū)，更主要的是用于進(jìn)近。以進(jìn)近為例，主要采用的是RNP APCH和RNP AR APCH導(dǎo)航規(guī)范。

2　PBN進(jìn)近程序的運(yùn)行要求

從我國(guó)民用航空的發(fā)展情況看，適用性較強(qiáng)的PBN進(jìn)近程序主要包括RNP APCH及RNP AR APCH兩種，前者屬于通用程序，后者則是針對(duì)特定機(jī)型和機(jī)組的專用程序，兩者從本質(zhì)上看，都屬于RNP導(dǎo)航規(guī)范。

在上述兩種進(jìn)近程序中，需要具備導(dǎo)航監(jiān)視和告警功能的機(jī)載設(shè)備，而我國(guó)目前能夠提供這種功能需求的，主要是GNSS接收機(jī)的RAIM告警，可以通過機(jī)載GPS信息以及其他相應(yīng)的傳感器信息，提供導(dǎo)航完整性監(jiān)視告警，從而保障導(dǎo)航精度，因此在許多機(jī)型上都得到了廣泛應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用層面，由于受到導(dǎo)航衛(wèi)星星歷變化等因素的影響，部分G NS S接收機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)短期內(nèi)無法準(zhǔn)確提供RAIM告警的問題，從而影響飛機(jī)的正常導(dǎo)航。對(duì)此，從安全方出發(fā)，空管部門和部分機(jī)載接收機(jī)會(huì)提供相應(yīng)的RAIM失效預(yù)測(cè)信息，如果預(yù)測(cè)到飛機(jī)在計(jì)劃飛行階段，失去RAIM告警超過300s，則會(huì)推遲或者取消飛行計(jì)劃。同時(shí)，在RNP導(dǎo)航中，要求機(jī)載設(shè)備必須能夠根據(jù)飛機(jī)分型的不同階段，發(fā)出相應(yīng)的告警信息，因此，GNSS存在有三種不同的運(yùn)作模式：

（1）航路模式：距離機(jī)場(chǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)30n mile以外；（2）終端區(qū)模式：距離機(jī)場(chǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)30n mile以內(nèi)到距離最后進(jìn)近定位點(diǎn)前2n mile；（3）進(jìn)近模式：從最后進(jìn)近定位點(diǎn)前2n mile到距離機(jī)場(chǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)30n mile以內(nèi)。

在飛行過程中，GNSS會(huì)根據(jù)飛機(jī)距離機(jī)場(chǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)的距離大小，對(duì)工作模式進(jìn)行自動(dòng)切換。同時(shí)，GNSS接收機(jī)的工作模式不同，則其所對(duì)應(yīng)的RAIM告警門限以及航道偏離指示器的滿偏值也存在著很大的差異，如表1所示：

表1

3　RNP APCH和RNP AR APCH進(jìn)近程序的特點(diǎn)

3.1RNP APCH進(jìn)近程序

RNP APCH是由區(qū)域?qū)Ш匠绦虬l(fā)展而來，根據(jù)最后進(jìn)近階段引導(dǎo)形式的不同，可以分為三種不同的進(jìn)近形式：

（1）非精密進(jìn)近：在從FAF到復(fù)飛點(diǎn)（mapt）的最后進(jìn)近航段，并沒有下滑引導(dǎo)。（2）精密進(jìn)近：結(jié)合LASS等地基增強(qiáng)系統(tǒng)，提升機(jī)場(chǎng)區(qū)域范圍內(nèi)GNSS的定位精度，從而將水平和豎直方向的定位定都提升到米級(jí)，通過機(jī)載計(jì)算機(jī)的計(jì)算，可以建立起一條精準(zhǔn)度較高的虛擬下滑道，對(duì)飛機(jī)進(jìn)近進(jìn)行引導(dǎo)。（3）垂直引導(dǎo)進(jìn)近（APV）：在該程序中包括了LPV和Baro-VNAV，LPV主要是應(yīng)用衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)來實(shí)施的一種GNSS進(jìn)近程序，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家得到了非常廣泛的應(yīng)用。但是，由于其對(duì)于GPS衛(wèi)星的依賴性較大，并不適合我國(guó)的基本國(guó)情，因此，我國(guó)重點(diǎn)研究的是APV中的Baro-VNAV，即氣壓垂直導(dǎo)航程序。該程序要求機(jī)載計(jì)算機(jī)能夠依據(jù)給定的正常下滑角以及GNSS設(shè)備測(cè)定的飛機(jī)與跑道入口之間的距離，計(jì)算出飛機(jī)所處的幾何高度，然后將其與氣壓式高度表測(cè)得的氣壓高度進(jìn)行對(duì)比，對(duì)飛機(jī)相對(duì)正常下劃線的高度進(jìn)行判斷，在進(jìn)近航道上建立相應(yīng)的模擬下滑道，引導(dǎo)飛機(jī)精確進(jìn)近。與其他程序相比，Baro-VNAV可以在不依靠任何地面導(dǎo)航的情況下，將飛機(jī)引導(dǎo)到相應(yīng)的決斷高度，不需要增設(shè)ILS著陸系統(tǒng)，成本低廉，是我國(guó)目前應(yīng)該大力推廣的進(jìn)近程序形式，對(duì)于我國(guó)民航進(jìn)近導(dǎo)航方式的發(fā)展和變革，必將產(chǎn)生難以估量的影響。

……

……

3.2RNP AR APCH進(jìn)近程序

之前也提到，RNP AR APCH進(jìn)近程序?qū)儆趯Ｓ贸绦颍枰槍?duì)機(jī)型、機(jī)組等進(jìn)行授權(quán)，及時(shí)在同一個(gè)機(jī)場(chǎng)，同一條跑道，由同一個(gè)公司生產(chǎn)的不同機(jī)型，對(duì)于RNP AR APCH程序的要求也會(huì)有所不同，因此，在機(jī)場(chǎng)對(duì)外發(fā)布的儀表航圖中，通常并不會(huì)提供RNP AR APCH程序，而且該程序的運(yùn)行要求復(fù)雜，還會(huì)增加航空公司的成本消耗，一般情況下并不推薦使用。不過，對(duì)于一些位于特殊地形的機(jī)場(chǎng)，如氣候多變、地形復(fù)雜的拉薩、麗江等，傳統(tǒng)的導(dǎo)航方式很難保證進(jìn)近安全，這時(shí)，使用RNP AR APCH進(jìn)近程序，有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，如航段和轉(zhuǎn)彎點(diǎn)的保護(hù)區(qū)寬度更窄、航段之間的連接更加流暢簡(jiǎn)單、能夠使用固定半徑轉(zhuǎn)彎以及垂直引導(dǎo)等。因此，相關(guān)技術(shù)人員同樣應(yīng)該重視RNP AR APCH進(jìn)近程序的研究，對(duì)其進(jìn)行有效應(yīng)用，切實(shí)保證民航運(yùn)行安全。

4　PBN導(dǎo)航對(duì)民航進(jìn)近方式發(fā)展的影響

最近幾年，伴隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，民用航空事業(yè)也逐漸進(jìn)入了高速發(fā)展時(shí)期，不僅建設(shè)了大量的新機(jī)場(chǎng)，對(duì)于許多舊有機(jī)場(chǎng)也進(jìn)行了擴(kuò)展，提升了其運(yùn)輸能力和吞吐能力。從PBN導(dǎo)航的發(fā)展著眼，一方面，應(yīng)該加快對(duì)于Baro-VNAV的RNP APCH進(jìn)近程序的研究和應(yīng)用，提升機(jī)場(chǎng)的空域容量以及航班的飛行效率；另一方面，應(yīng)該建設(shè)具備多種進(jìn)近能力的導(dǎo)航設(shè)施，為不具備RNP進(jìn)近能力的航班，保留傳榮的導(dǎo)航系統(tǒng)。同時(shí)，對(duì)于處于特殊地形和氣候的機(jī)場(chǎng)，應(yīng)加大RNP AR APCH進(jìn)近程序的推廣力度，降低機(jī)場(chǎng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，提升機(jī)場(chǎng)的適用范圍。

5　結(jié)語

總而言之，在當(dāng)前的技術(shù)條件下，PBN導(dǎo)航作為一種新型的導(dǎo)航技術(shù)，相比于傳統(tǒng)導(dǎo)航有著更加顯著的優(yōu)勢(shì)，能夠滿足我國(guó)民航交通運(yùn)輸快速發(fā)展的需要，應(yīng)該得到相關(guān)技術(shù)人員的重視和深入研究，從我國(guó)國(guó)情出發(fā)，加快推進(jìn)PBN導(dǎo)航在民航領(lǐng)域的應(yīng)用步伐，推動(dòng)我國(guó)民航運(yùn)輸事業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

［1］黃晉，高浩然，戴巨星.基于性能的導(dǎo)航（PBN）對(duì)我國(guó)民航進(jìn)近方式發(fā)展影響的研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（交通科學(xué)與工程版），2011 （4）：788-792.

［2］孫浩宇.基于性能的導(dǎo)航（PBN）對(duì)我國(guó)民航進(jìn)近方式發(fā)展影響［J］.硅谷，2015（2）：8，2.

［3］康永，許哲，王大中.民用航空導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)分析［J］.中國(guó)科技縱橫，2012（6）：428-432.

［4］郝帥.基于性能導(dǎo)航飛行程序的連續(xù)下降進(jìn)近研究［D］.中國(guó)民用航空飛行學(xué)院，2012.

［5］王偉拴.基于性能導(dǎo)航（PBN）淺析［J］.硅谷，2013（2）：253.

［6］周勝利.基于飛行數(shù)據(jù)的所需導(dǎo)航性能（RNP）側(cè)向偏差分析［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2009（4）：28-31.