航空交通前沿技術(shù)專題主編寄語

張軍，Mark Hansen

盡管航空業(yè)受到了近期新冠病毒肺炎流行的影響，但隨著世界經(jīng)濟和國際貿(mào)易的復(fù)蘇，航空業(yè)已呈現(xiàn)出快速恢復(fù)增長態(tài)勢，預(yù)計這種趨勢在后疫情時代仍將以稍緩的步調(diào)持續(xù)。一方面，航空業(yè)的發(fā)展加速了人員和物資的流動；另一方面，航空業(yè)的發(fā)展也給航空運輸系統(tǒng)帶來了挑戰(zhàn)，比如空域系統(tǒng)運行低效、航班和旅客延誤、飛機制造業(yè)需求分化等，亟需突破性技術(shù)以改善現(xiàn)有的航空交通運輸系統(tǒng)。這些挑戰(zhàn)激發(fā)了世界上許多研究人員的興趣。本期航空交通前沿技術(shù)專題匯集了航空運輸領(lǐng)域的新方法、最新發(fā)現(xiàn)等研究人員為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)所作出的各類研究成果，填補了現(xiàn)有研究的空白，為航空交通運輸業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了解決方案，指明了方向。

針對低效運行及相關(guān)問題，美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）于2004年制定了下一代空中交通運輸系統(tǒng)（NextGen）的發(fā)展遠景，包括通信、導(dǎo)航、監(jiān)視和空中交通管理（ATM）自動化系統(tǒng)的多種升級。Post概述了NextGen計劃的最新發(fā)展、實施狀況、現(xiàn)存挑戰(zhàn)和未來方向，強調(diào)人工智能和機器學(xué)習(xí)在進一步改善ATM的安全性、效率、環(huán)境影響和成本效益方面具有廣闊的應(yīng)用前景。歐洲單一天空空中交通管理研究（SESAR）項目是歐盟委員會（European Commission）“歐洲單一天空倡議”（Single European Sky Initiative）的支柱，旨在提升ATM的現(xiàn)代化水平。Bolic和Ravenhill闡述了SESAR項目的建立過程、由SESAR聯(lián)合體（SESAR Joint Undertaking）領(lǐng)導(dǎo)的研發(fā)部門、由SESAR部署管理組織（SESAR Deployment Manager）管理的工作以及負責(zé)匯集研發(fā)部署需求的歐洲ATM總體規(guī)劃（European ATM Master Plan）。他們得出的一個重要結(jié)論是，必須對ATM運行監(jiān)管調(diào)控問題進行深入研究。

飛機制造業(yè)是國民經(jīng)濟增長的強大引擎。發(fā)展大型客機對中國具有重要的戰(zhàn)略意義。吳光輝介紹了中國商用飛機的制造情況，從宏觀的角度論述了中國現(xiàn)代商用飛機的研發(fā)過程。航空通信系統(tǒng)（ACS）也是航空運輸系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)設(shè)施，為整個系統(tǒng)的安全和高效提供保證。全球航空界一致認為，推動ACS從窄帶向?qū)拵Оl(fā)展已成為現(xiàn)代ACS建設(shè)的必然選擇。張軍在考慮航空寬帶通信（ABC）系統(tǒng)獨特性的情況下指出了該系統(tǒng)發(fā)展的主要障礙，發(fā)起了具有廣闊前景的技術(shù)戰(zhàn)略，并提出了基于空天地一體化網(wǎng)絡(luò)的新一代ABC系統(tǒng)的概念。

航班延誤會給航空公司和旅客帶來經(jīng)濟損失，而嚴重的航班延誤將降低航空交通相對于地面交通的競爭力。航空交通網(wǎng)絡(luò)中局部發(fā)生的延誤可以傳導(dǎo)至網(wǎng)絡(luò)其余部分。張明遠等使用一個潛在類別模型研究了航班延誤傳播問題，并在一個大型航空交通運輸網(wǎng)絡(luò)上驗證了該框架的有效性。他們的研究成果有助于機場運營商和航空公司根據(jù)歷史運行場景更好地認識空中交通和延誤模式。Cai等利用時空網(wǎng)絡(luò)對空中交通場景進行了建模，從航班延誤的量級、嚴重程度和速度等方面全面分析了航班延誤傳播動態(tài)機制。除了了解航班延誤傳播的模式和動力學(xué)機理外，航空公司運營中心還需要實施各種干預(yù)管理措施，在最大限度減少航空延誤、降低干預(yù)成本的前提下重新安排資源（如航班、飛機和機組人員）和改簽乘客，以達到恢復(fù)航班時刻表的目的。蘇藝等對航空公司干預(yù)管理進行了全面綜述。他們分析了中斷管理中的飛機和機組恢復(fù)模型，以及包括考慮乘客出行在內(nèi)的綜合恢復(fù)模型。模型詳細闡釋了恢復(fù)對策的特征和應(yīng)用，有助于航空公司選擇合適的方法來滿足其特定的商業(yè)利益。

新興技術(shù)的發(fā)展給未來的交通運輸系統(tǒng)帶來了眾多可能性。城市空中交通（UAM）是近年來提出的一個新興概念，它利用電動垂直起降飛行器（eVTOL）在城市低空空域運送乘客。該概念也可擴展至區(qū)域旅游和鄉(xiāng)村空域。吳志強和張瑜改進了中心輻射網(wǎng)絡(luò)建模，開發(fā)了有效的求解算法來確定垂直起降場位置，并預(yù)測了從現(xiàn)有地面運輸模式轉(zhuǎn)移到新興UAM服務(wù)所帶來的新需求。他們的研究成果為市政決策者和UAM運營商提供了規(guī)劃和管理方面的真知灼見。

在空中交通管制領(lǐng)域，王艷軍等研究了空中交通管制員的眼動行為。他們發(fā)現(xiàn)，工作經(jīng)驗對管制員的眼動行為有顯著影響，這有助于更好地認識ATM系統(tǒng)中的認知策略和決策方式。面對機場空側(cè)運行，Obajemu等提出了一種基于高保真飛機模型和增益-調(diào)度控制策略的高效四維航跡生成新方法。

在此，我們謹代表本期航空交通前沿技術(shù)專題編委會感謝各位作者的貢獻，感謝各位審稿人的努力和專業(yè)精神。同時，衷心感謝編委會全體成員為完成本期專題所付出的寶貴時間和巨大努力。歡迎各位讀者提出寶貴意見和反饋，并對今后的專題提出建議。