航空導(dǎo)航系統(tǒng)運行課件

1、第 六章航空導(dǎo)航系統(tǒng)的運行?NanJing University of Aeronautics & Astronautics第一節(jié) 空域結(jié)構(gòu)和導(dǎo)航服務(wù) 在VFR規(guī)則條件下，飛機要飛行必須首先滿足最低的氣象要求條件。因為在VFR條件下，飛行員一般依賴通過駕駛艙向窗外現(xiàn)察能夠發(fā)現(xiàn)和判斷的情況來控制飛機的飛行姿態(tài)并進行導(dǎo)航.所以在VFR條件下，最重要的一條是飛行員必須保持與云底有一定的間距，視線不會受到云層的遮擋(垂直方向、同時水平方向的能見度也能符合該機型在該地區(qū)運行時的要求。IFR則允許飛機在不滿足VFR最低要求的氣象條件下飛行，在這種情況下，飛行員通過監(jiān)視飛行儀表控制飛機姿態(tài)。飛行員必須經(jīng)過儀

2、表飛行定級并通過IFR的常規(guī)訓(xùn)練保持技能。飛機必須裝備有得到取證的儀表飛行系統(tǒng)，在有空中交通眼務(wù)的空域飛行，飛機還必須制定IFR飛行計劃，飛行員應(yīng)該保持與空中交通管制的無線電語音通信。 為保持公共航空運輸企業(yè)的客機的安全和有效運行，即使本地區(qū)當(dāng)時的氣象條件滿足VFR氣象條件標準（如晴空萬里和較好能見度時，航空公司的航班一般仍然要求采用IFR飛行規(guī)則運行。、目視飛行規(guī)則和儀表飛行規(guī)則NanJing University of Aeronautics & Astronautics空域的基本構(gòu)成模塊是飛行情報區(qū)(FIR)，為了對飛機進行管制，飛行情報區(qū)分成用字母AG識別的不同空域類型，每個類別的空域

3、要求一個特定級別的空中交通管制服務(wù),并對飛行員資質(zhì)、飛機設(shè)備、氣象類型有相應(yīng)要求。A級是最受限制的，G級是限制最少的。P190表6-1 受管制的空域包括空域類別的AE，在受管制的空域內(nèi)，對所有的在IFR條件運行下的飛機都會提供空中交通管制服務(wù)，但是只對一部分VFR條件下運行的飛機提供管制服務(wù)，而載客的飛機幾乎毫無疑問地是在受管制的空域內(nèi)飛行。在非管制的空域，由于不提供空中交通服務(wù)，飛行員必須自己負責(zé)保持與其他飛機之間有足夠的間距。飛行員可以不用和管制員交流，也不需要得到空中交通指令，他們以“看見并避免”的規(guī)則，按照自己的需要決定航線。當(dāng)然，在確實需要的時候，在非管制空域內(nèi)飛行的飛行員也可以要求

4、從負責(zé)該區(qū)域的區(qū)域管制員那里得到一些信息和指令。二、空域結(jié)構(gòu)NanJing University of Aeronautics & Astronautics按照國際民航組織的規(guī)定，各國民航當(dāng)局考慮當(dāng)?shù)氐牡乩硖卣鞑Q定每個級別空域的位置。因此各國的空域結(jié)構(gòu)中依照的標準有所不同。在北美地區(qū)采用的是英制單位，而在中國則采用的是公制單位。中國的空域劃分為飛行情報區(qū)、管制區(qū)、限制區(qū)、危險區(qū)、禁區(qū)、航路和航線七種類型。其中與管制類型相關(guān)的是飛行情報區(qū)和管制區(qū)。P191管制區(qū)又分為四種管制方式，高空管制空域（A類空域）、中低空管制空域（B類空域）、進近(終端)管制空域（C類空域）和機場管制地帶（塔臺管制空域

5、，D類空域）。NanJing University of Aeronautics & Astronautics航路是五種管制空域類型中的一種，是用導(dǎo)航助航點連接形成的主要航線的管制空域的走廊。航路是以走廊形式建立的，在航路上裝設(shè)有無線電導(dǎo)航設(shè)施.并可能穿越多個管制區(qū)域?？罩泻铰返膶挾炔皇枪潭ú蛔兊?。按國際民用航空公約規(guī)定，當(dāng)兩個全向信標臺之間的航段距離在50海里以內(nèi)時,航路的基本寬度為航路中心線兩側(cè)各4海里；如果距離在50海里以上時，根據(jù)導(dǎo)航設(shè)施提供飛機航跡引導(dǎo)的準確度進行計箅，可以擴大航路寬度，但一般不超過左右10海里的范圍。按照國際民航組織規(guī)定，航路的基本代號由一個拉丁字母和1999的數(shù)字

6、組成。航線則是指飛行的路線。航線一般只標明了飛行的具體方向、起訖和經(jīng)停地點。航線的開通要借助航路。 三、航路與航線NanJing University of Aeronautics & Astronautics1.空中交通管制（ATC） （1）區(qū)域管制服務(wù) （2）進近管制服務(wù)（離港管制、間隔控制、進港管制）（3）航空港管制服務(wù)2.飛行情報服務(wù)（FIS）3.警報服務(wù)四、空中交通服務(wù)（航空導(dǎo)航服務(wù)）NanJing University of Aeronautics & Astronautics第二節(jié) 導(dǎo)航助航設(shè)備和通信 最早的導(dǎo)航技術(shù)是指南針和六分儀，其準確度只能找到一片大陸，卻 無法準確地找到一

7、個城市、一個村莊。由于早期飛機幾乎都在機場附近的一個小范圍內(nèi)飛行,所以為了識別跑道，最早出現(xiàn)的飛機專用導(dǎo)航助航設(shè)備是機場輔助燈光和跑道燈光，以幫助飛行員在晚上和天氣不好的吋候進行落地。助航燈光系統(tǒng)是1920年后在美國首先開始的，1930年這些燈光發(fā)展成為進近燈光系統(tǒng)，現(xiàn)在跑道燈光引導(dǎo)系統(tǒng)是國際民航組織SARPs標準的一部分。無線電技術(shù)出現(xiàn)后，通過追尋無方向信標(NDB)的信號源，遠航的飛機找到了歸航的方向。不過要想更準確地在迷茫的大霧中找到降落的跑道，則需要更精確的無線電設(shè)備，比如特高頻全方向信標(VOR)和測距機（DME），然后是儀表著陸系統(tǒng)(ILS)或者微波著陸系統(tǒng)（MLS），還包括美國的

8、全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）、歐盟的伽利略系統(tǒng)(Galileo）以及中國的“北斗”系統(tǒng)。上述導(dǎo)航設(shè)備都是被動導(dǎo)航設(shè)施，意思是飛機必須依賴其自帶設(shè)備以外的其他設(shè)施的幫助才能找到目標。因此配備有自主導(dǎo)航系統(tǒng)INS 、導(dǎo)航技術(shù)分類NanJing University of Aeronautics & Astronautics按照導(dǎo)航技術(shù)的類別，導(dǎo)航分為：目視導(dǎo)航技術(shù)，包括利用各種地標、燈光系統(tǒng)和地面設(shè)施進行導(dǎo)航。磁導(dǎo)航和光學(xué)導(dǎo)航技術(shù),包括指南針、六分儀、磁羅盤等。無線電導(dǎo)航技術(shù)，包括利用各種波長電磁波和通過不同傳播途徑傳播的導(dǎo)航方式，如NDB、VOR/DME、I

9、LS、MLS、GNSS（全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：)、TACAN（塔康導(dǎo)航系統(tǒng)）和LORAN（遠程導(dǎo)航系統(tǒng)，即羅蘭導(dǎo)航系統(tǒng))等。自主導(dǎo)航技術(shù)，即慣性導(dǎo)航技術(shù)。綜合導(dǎo)航技術(shù)，即利用計箅機和各種導(dǎo)航技術(shù)結(jié)合進行精確導(dǎo)航的方法。按照適用的階段分為： 航線導(dǎo)航技術(shù)，包括指點標、NDB、VOR/DME等 進近和落地引導(dǎo)導(dǎo)航技術(shù)，包括指點標、ILS、MLS、NDB、VOR/DME等。 遠程導(dǎo)航技術(shù)，包 LORAN、TACAN和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) NanJing University of Aeronautics & Astronautics(無線）電磁波傳播NanJing University of Aeronauti

10、cs & Astronautics1.無方向無線電信標NDB二、導(dǎo)航技術(shù)介紹無方向無線電信標（NDB)是仍然在使用的老式的導(dǎo)航助航設(shè)備。采用的是低頻或中頻無線電電波，所以低頻和中頻廣播電臺也可以作為一種進行使用。低頻和中頻信標的一個優(yōu)勢是,電波波束不受直線傳送的限制，它的波束既可以通過地波方式也可以通過天波方式(通過電離層與地表之間的來回反射)進行傳播。而其缺點是大氣噪聲干擾大，波段容量小。在使用該設(shè)備進行導(dǎo)航時，飛機上一般對應(yīng)安裝一臺自動定向儀(ADF)，通過調(diào)定特定的電臺頻率，自動定向儀會搜尋該頻率信號，并給出該頻率信號發(fā)出的方向 (定向），飛行員可以通過使用該信標方向飛向信標臺，也可以按

11、照信標指定的反方向背臺飛行。NDB臺只找目標，不能確定到達目標的途徑。于1924年起開始使用并很快得到推廣，現(xiàn)在雖然大多數(shù)機場和航路上都有更先進的導(dǎo)航設(shè)施，但是由于其價格低廉、工作可靠，目前仍然被廣泛用作備份導(dǎo)航方式。NanJing University of Aeronautics & Astronautics NDB信標/ADF工作原理和其指示儀表(傳統(tǒng)的單針ADF表和帶有DME/VOR/ADF混合功能的DDRMI） NanJing University of Aeronautics & Astronautics不僅引導(dǎo)飛機飛向目標，而且還能夠確定飛機飛向目標的路徑采用特高頻(微波）無線電

12、信號，信號受到干擾的程度很小，但信號只能直線傳遞，容易受到地形和障礙物的影響，不適應(yīng)長距離導(dǎo)航，只能用在航路的分段導(dǎo)航和機場范圍內(nèi)的導(dǎo)航上。如果要使飛行高度在1500米的飛機都能收到VOR信號，兩個VOR臺之間的距離一般不超過80海里。 工作原理是采用兩束無線電波，其中一束為固定相位的調(diào)幅波，另一束為可變相位的調(diào)頻波。飛機上的VOR接收機通過探測接收到的兩束電波的相位差來決定飛機處在VOR臺的哪個方位上。飛機在VOR方位線0度時，兩束波相位一致，判斷飛機在VOR正北方位；如果相位相差90度，則判斷在VOR正東方位線上；同理，相位差為180度和270度時，則分別位于VOR的正南和正西方位線上。依

13、照此，在VOR的每個方位上都會有相對應(yīng)的相位差值。2 特高頻全方向信標(VOR）NanJing University of Aeronautics & AstronauticsNanJing University of Aeronautics & Astronautics用來測量飛機與地面某個參考點(基站）之間的距離的設(shè)備，使用超高頻，頻率在1000兆赫左右。由飛機上的詢問機和地面臺站上的應(yīng)答機構(gòu)成。飛機上的詢問機向地面發(fā)出一對脈沖信號，脈沖之間的間隔是隨機的，因此可以使不同飛機發(fā)出的信號不同。地面應(yīng)答機接收到這對脈沖信號后發(fā)回同樣的一對脈沖信號。把發(fā)出信號和收到返回信號所消耗的時間與無線電波

14、傳播的速度相乘，就可以算出飛機與地面站之間的距離上。一般與VOR或者儀表著陸系統(tǒng)(ILS)安裝在一起，很少單獨安裝，二者采用同一頻率（9601215兆赫)進行運作，可減少飛行員的調(diào)諧工作負荷。 3 測距機(DME）NanJing University of Aeronautics & Astronautics用來在低能見度和氣象條件較差的情況下引導(dǎo)飛機安全著陸的導(dǎo)航設(shè)備。1938年ILS第一次投入使用，在暴風(fēng)雪天氣覆蓋的匹茲堡機場為一架定期航引導(dǎo)著陸，開啟了精密進近的新時代。1949年ICAO確定在國際范圍內(nèi)使用ILS系統(tǒng)。供給飛行員一個與跑道方向一致、向著跑道接地區(qū)傾斜度為3度(左右）的一個

15、想象面。飛行員可以在看不見駕駛艙外部環(huán)境的情況下，按照飛機儀表給出的飛機在ILS中指示的位置進近直至引導(dǎo)飛機到達決斷高度，俗稱“盲降系統(tǒng)”。地面設(shè)備包括兩組具有方向性的信號發(fā)射系統(tǒng)和沿著進近路線的（最多）三個信標臺。兩個方向性的信號發(fā)射器分別稱為航道和下滑道發(fā)射器。 P206 4 儀表著陸系統(tǒng)(ILS）NanJing University of Aeronautics & AstronauticsMLS系統(tǒng)采用50315091兆赫的無線電頻率，可以提供方位和下滑道信息以便飛機在更大范圍內(nèi)得到引導(dǎo)以進近落地。與ILS相比，MLS有幾重優(yōu)勢：一是最后進近階段的下滑角可以達到30度，與ILS標準的3

16、度下滑角相比大了很多倍，有利于在機場附近地形比較復(fù)雜、障礙物較多的情況下避讓下降。二是不需要像ILS一樣直線進近，ILS的航道寬度很有限，如果不能跟著航道直線進近，就無法截獲航道信號，而MLS的非直線進近特點增加了進近的靈活性和機動性。三是MLS可以截獲的高度很高。ILS截獲的高度一般在5000英尺以下，而MLS擴展到了兩萬英尺，以上三個特點一起作用就使得從MLS可以允許多架飛機同時以不同的下滑角和方位進行進近。5 微波著陸系統(tǒng)(MLS）NanJing University of Aeronautics & Astronautics MLS系統(tǒng)工作原理背臺方位NanJing Universit

17、y of Aeronautics & Astronautics完全不依賴地面設(shè)備能夠自主進行導(dǎo)航的設(shè)施是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS),依賴陀螺和加速度計進行運算，它的核心是慣性基準系統(tǒng)。慣性基準系統(tǒng)配備有能夠感受三維運動能力的傳感器，這些傳感器感受每個方向的位置改變量、移動類型和加速度，并將帶有這些信號的信息傳到計算機上對飛機目前位置進行連續(xù)計算，其慣性導(dǎo)航系統(tǒng)需要在使用前輸人基準的位置信息。安裝在飛機上，不需要地面導(dǎo)航助航設(shè)備的幫助就能獨立工作。INS最初采用機械陀螺。P2096 慣性導(dǎo)航系統(tǒng) NanJing University of Aeronautics & Astronautics以外空為

18、基站進行信號傳送方式的導(dǎo)航技術(shù)稱為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)設(shè)備提供的全球性導(dǎo)航。為了提高準確度，飛機必須至少接收來自4顆衛(wèi)星的信號才能精確定位。根據(jù)衛(wèi)星的軌道高度計算，一個全球定位系統(tǒng)需要至少20顆衛(wèi)星的支持才能形成整個系統(tǒng)。GPS是美國國防部（DOD）運行的一個衛(wèi)星系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以提高精密度的位置信息、速度信息和時間信息，衛(wèi)星按照三角形方位布局來指示位置。民用的接口和GPS系統(tǒng)狀態(tài)可從美國海岸警衛(wèi)隊獲得。GPS有三個主要部分：一是太空部分，二是控制部分，三是用戶部分。P2107 全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS）NanJing University of Aeronautic

19、s & AstronauticsRNAV允許在飛行員確立的點之間的任何直接航路上進行電子的航向引導(dǎo)。換句話說，所謂區(qū)域?qū)Ш剑褪窃诓伙w越導(dǎo)航助航設(shè)備點的情況下，借助導(dǎo)航助航設(shè)備定義和建立新的航路點進行飛行。從1980年開始廣泛使用。RNAV設(shè)備可以通過使用多種無線電導(dǎo)航信號自動決定飛機的位置。裝有RNAV系統(tǒng)的飛機能夠通過建立兩點之間的最短線路從而建立不在航路上的飛行計劃。 RNAV經(jīng)常使用的助航設(shè)備是VOR/DME和VORTAC。RNAV的工作方式是由飛行員使用VOR/DME信息定義新的、位置更為方便的航路點，按照方向和距離的組合計算獲得。這些航路點允許幾乎任何出發(fā)點和目的地之間以直線（大圓

20、圈）航線飛行，而不用考慮實際VOR/DME的方位或航路的存在。 8 區(qū)域?qū)Ш絉NAVNanJing University of Aeronautics & AstronauticsFMS是飛行管理計算機的簡稱?，F(xiàn)代飛機廣泛運用FMS進行自動飛行和導(dǎo)航。與區(qū)域?qū)Ш较嗤?，F(xiàn)MS本身并不是一個導(dǎo)航設(shè)備，使用FMS導(dǎo)航也不需要新增任何導(dǎo)航助航設(shè)備。FMS只是一種計算機，可以自動采集來自VOR/DME、NDB、GPS、IRS等各種導(dǎo)航系統(tǒng)的位置信息，通過計算得出飛機的精確位置，然后選擇最佳的飛行航路，所以導(dǎo)航是一項綜合的導(dǎo)航技術(shù)。FMS系統(tǒng)由FMS計算機、FMS數(shù)據(jù)庫和FMS控制面板組成。FMS的接口與

21、各種導(dǎo)航設(shè)施和飛行計算機相連，通過控制面板飛行員不僅可以選擇要飛行的航路，也可以人工建立新的航路點和飛行線路。飛機起飛后，F(xiàn)MS計算機會自動搜尋當(dāng)前航路上最適合和最準確的導(dǎo)航設(shè)施，與FMS計算機內(nèi)的信息進行比對，得出飛機的位置信息。9 飛行管理計算機(FMS)綜合導(dǎo)航 NanJing University of Aeronautics & AstronauticsRNP導(dǎo)航是國際民航組織提出的關(guān)于在特定空域內(nèi)的導(dǎo)航性能的一個概念，它包括對恃定空域的要求和飛機設(shè)備的要求。RNP通過對特定空域內(nèi)能夠獲得的導(dǎo)航性能的準確性進行分類賦予該空域一個特征，一般來說RNP類型以在該空域內(nèi)飛行的飛機95%的情

22、況下能夠獲得的導(dǎo)航準確性來定義。RNP導(dǎo)航也稱精密導(dǎo)航技術(shù)，通過現(xiàn)代化的航空電子設(shè)備配合VOR/DME、GNSS系統(tǒng)并設(shè)置相應(yīng)的RNP飛行程序幫助客機在地形復(fù)雜和氣候惡劣條件下更加安全、精確地著陸。與傳統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)相比，RNP精密導(dǎo)航技術(shù)可以使飛行員不必依賴地面導(dǎo)航設(shè)施即能沿著精準定位的航線飛行，提高了飛行的精確度和安全水平。RNP系統(tǒng)的準確性取決于導(dǎo)航系統(tǒng)精確度、機載接收設(shè)備精確度、顯示設(shè)備精確度和飛行技術(shù)跟進的準確性。RNP可以應(yīng)用在飛機從起飛到落地的不同階段，其中，落地的RNP導(dǎo)航技術(shù)要求準確性更高。 按照RNP的準確性，RNP可分為RNP1、RNP4、RNP10等類型。實拖RNP導(dǎo)航不僅

23、對飛機設(shè)備有特定的要求，對飛行員的訓(xùn)練有特別的要求，對空域和ATS服務(wù)也有特別的要求。10 “所需導(dǎo)航性能”(RNP)導(dǎo)航 NanJing University of Aeronautics & Astronautics雷達是用于搜尋飛機位置的設(shè)備，通過搜尋飛機的準確位置并給飛機的飛行以指導(dǎo)就是雷達導(dǎo)航的方法，對于飛機而言，雷達導(dǎo)航是一種被動導(dǎo)航。雷達導(dǎo)航首先從飛機位置監(jiān)視開始，監(jiān)視就是跟著飛機移動軌跡的全過程。飛機監(jiān)視的最重要的目的是便于空中交通管制員在任何時候都能知道飛機的位置，并對交通進行有效的管理以避免事故。雷達監(jiān)視可以分為一次監(jiān)視雷達和二次監(jiān)視雷達兩種。一次監(jiān)視雷達(PSR)是指系統(tǒng)

24、發(fā)出信號并接收從所監(jiān)視飛機反射回來的信號。PSR不需要飛機裝備任何設(shè)備，只需要接收飛機反射回來的信號來判斷飛機的位置。PSR也可以監(jiān)控氣象和地面的運動。二次監(jiān)視雷達(SSR)是把一束經(jīng)過編碼的信號發(fā)送給目標飛機，在目標飛機上的應(yīng)答機將這個編碼進行解碼，然后發(fā)送另一束編碼給雷達系統(tǒng)。這束回答的編碼包括飛機識別信息、位置信息、與雷達的方位和距離信息，同時也給出飛機的高度、速度和爬升/下降率。目前這個系統(tǒng)在全世界的各個地方廣泛使用。除地面有一次和二次雷達監(jiān)視飛機位置信息外，飛機上也裝有與二次雷達配套的ATC應(yīng)答機以及能夠與ATC應(yīng)答機配合工作探測空中障礙物的防撞系統(tǒng)(TCAS)和近地警告系統(tǒng)(GPW

25、S)。11 雷達導(dǎo)航和監(jiān)視NanJing University of Aeronautics & Astronautics1. 無線電通信三、通信 無線電通信先于無線電導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，1901年12月，意大利發(fā)明家馬可尼成功地用莫爾斯電碼傳輸無線電信號，實現(xiàn)了跨越大西洋的無線電遠程通信，從此翻開通信技術(shù)的新篇章。 機載通信系統(tǒng)由短波單邊帶調(diào)幅電臺(HF SSB)和超短波（VHF/UHF，特高頻/甚高頻電臺所組成。短波單邊帶調(diào)幅電臺用于遠程空地通信，超短波調(diào)幅電臺用在航路和終端交通密集區(qū)進行空地聯(lián)絡(luò)，其工作原理與相應(yīng)波段的導(dǎo)航設(shè)施相同，只不過加載的信號不同，接收機不同而已。除此之外，航空電臺在進

26、行正常通信的同時，也使用應(yīng)急救生頻率接收應(yīng)急呼救信號。機載通信系統(tǒng)可提供話音和數(shù)據(jù)兩種通信方式。在新航行系統(tǒng)中，也開始采用航空移動衛(wèi)星通信(AMSS)，它與機載衛(wèi)星導(dǎo)航接收機相結(jié)合，可使飛機在任何地方都能與地面進行實時有效的通信。NanJing University of Aeronautics & Astronautics特高頻通信+數(shù)據(jù)鏈接是一種在飛機和地面之間不使用語音而直接使用數(shù)據(jù)鏈接的方式傳送數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。可以使用高頻或者特高頻與衛(wèi)星通信。CPDLC把飛行員、管制員和航空公司運行中心連接在一起。裝有數(shù)據(jù)鏈接裝置的飛機可以不斷收到經(jīng)過更新的氣象、交通、機場、管制員指令和其他信息。現(xiàn)在,越

27、來越多的導(dǎo)航服務(wù)提供商正在努力建立CPDLC系統(tǒng)以便能夠全面引入CPDLC系統(tǒng)。CPDLC一般用于航路通信。使用該系統(tǒng)并不排斥語音通信，直接的管制員與飛行員之間的語音通信仍是保障航空安全最有效和最重要的通信方法。 2.管制員/飛行員數(shù)據(jù)鏈接通信(CPDLC)衛(wèi)星通信和數(shù)據(jù)傳送特高頻通信+數(shù)據(jù)鏈接NanJing University of Aeronautics & Astronautics第三節(jié) 飛行性能與空中交通流量管理 由于空中交通管制是基于確保飛機在空中有足夠的間距的情況下來放行和控制飛機飛行的，因此飛機的流量要受到飛機的飛行速度的影響，不僅如此，在同一條航路上飛行的飛機速度的一致性也是

28、影響流量大小的重要因素。 速度是飛機飛行性能中非常重要的一個特征數(shù)據(jù)。一架飛機的飛行速度受其空氣動力待征的影響，也受到飛機發(fā)動機的推力的影響，飛機的速度是在飛機設(shè)計和制造時已經(jīng)確定的。與空中交通流量管理有關(guān)系的幾個重要的速度指標包括起飛速度、爬升速度、巡航速度、等待速度和進近/著陸速度。NanJing University of Aeronautics & Astronautics飛機起飛階段指飛機從跑道上靜止狀態(tài)開始加速，直到到達飛機離地速度并且使飛機起飛離地達到35英尺高度的這個階段(指渦輪風(fēng)扇或渦輪噴氣類發(fā)動機的飛機）。交通管制安排飛機進入跑道起飛后，對于一架起飛飛機而言,有兩個時間點是

29、非常重要。一是飛機加速到達決斷速度(V1）時需要飛行員做一個決斷,是繼續(xù)起飛還是中斷起飛。因為V1點是飛機在地面上的最后決斷點，如果超過這個點再中斷起飛，那么在飛機全載的情況下，可能就難以在跑道上停止。當(dāng)然，大多數(shù)飛機在大多數(shù)情況下都不太會出現(xiàn)受跑道長度限制而需要降低載量的情況。但如果在高原機場起飛，并且正好碰上機場溫度很高， 氣壓很低的情況，可能就會出現(xiàn)飛機V1速度很大，需要的起飛滑跑加速時間很長，使得交通管制能夠安排的流量減小。在極端情況下，飛機可能還不得不減少載量以匹配起飛跑道的限制。如果減載過大，則飛機可能放棄起飛，繼續(xù)等待合適的時間點。這種情況在中國很多高原機場的夏天可能會出現(xiàn)，一旦

30、出現(xiàn)該狀況，機場能容納的流量會大幅下降。、起飛速度與機場交通流量NanJing University of Aeronautics & Astronautics 起飛階段中第二個關(guān)鍵點是越過跑道端頭時的速度和高度。正常情況下，飛機的設(shè)計能夠確保飛機飛越跑道端頭時速度達到安全飛行速度V2，飛行高度超過35英尺，完成起飛階段，進入爬升狀態(tài)。但如果飛機出現(xiàn)一臺發(fā)動機失效或者其他影響飛機氣動外形、使飛機阻力增大的故障時，飛機為了保持V2速度就不得不犧牲爬升率，在這種情況下，飛機就無法確保在跑道端頭位置爬升到35英尺高度。這也是為什么設(shè)計凈空道的原因，凈空道可以幫助飛機 繼續(xù)獲得高度和速度。凈空道的凈空

31、面通常坡度大于1.2%，所以，即使飛機出現(xiàn)故障，但如果飛機能夠保持速度V2且以1.2%以上的坡度進行爬升，在機場區(qū)域內(nèi)直線爬升仍然是安全的。 不難理解，由于各型飛機性能的不同，飛機起飛需要的時間也不同，所以機場的交通流量會有所波動。起飛滑跑速度與跑道坡度限制NanJing University of Aeronautics & Astronautics從飛機的飛行狀態(tài)特別是發(fā)動機的工作狀態(tài)而言，飛機一般要上升到1500英尺附近，發(fā)動機推力才會從起飛推力減少到爬升推力，換句話說，結(jié)束飛機起飛狀態(tài)是飛行高度在1500英尺(單發(fā)程序時會更低一些）；但是從航行管制角度而言，一般飛機飛離機場區(qū)域就算是結(jié)

32、束起飛狀態(tài)。如果把從35英尺直到航線飛行高度的整個過程都定義為爬升，則爬升可以至少分為初始爬升、正常爬升和階梯爬升三個階段。在這三個爬升階段,爬升速度給離港的交通流量帶來的影響也不同。在初始爬升階段，由于飛機爬升的主要目的是盡快爬升以到達安全高度，因此任何可能會減小爬升速度和飛行速度的操作都是禁止的。從35英尺直到400英尺的高度，飛機仍然只能以跑道直線方向進行爬升，飛機爬升速度的快慢直接影響下一架離港飛機的安排。 在正常爬升階段，由于飛機已經(jīng)取得其安全高度和安全速度，所以飛機具有更高的機動性能。正常爬高過程一般不太會影響整個空域的交通流量。 飛機可以爬升到達的高度與整架飛機的重量有關(guān)。一般采

33、取梯度爬升的方法，即保持在一個最佳的航路高度上飛行一段時間，待消耗的燃油量的減少足以使飛機進入下一個高度層飛行時才進行實際爬升。 二、爬升速度與離港交通流量NanJing University of Aeronautics & Astronautics飛機的最大航程速度由升阻曲線（升力與阻力的比值隨飛行速度變化的一根曲線）確定。雖然在飛行過程中，飛行性能受很多方面的影響而導(dǎo)致一些變化，但一般來說，升阻比最大的時候（不是速度最大的時候）對應(yīng)的飛行速度是飛機航程最大的最佳巡航速度。由于飛機設(shè)計的起飛重量、空氣的動力特征、發(fā)動機推力均有不同，各型飛機的巡航速度不同。解決的一般方法是對不同巡航速度的飛

34、機給出不同的巡航高度層，速度快的飛機飛行在高高度層，速度低的飛機飛行在低高度層。這種原則對于飛行指揮而言更加方便，但是卻使得原本飛行速度較慢的飛機由于不能取得有利的飛行高度而飛行速度更慢，使整個航路的流量減小。為解決該問題，在類似北大西洋這樣繁忙的航路上，現(xiàn)在已經(jīng)開辟了更多的平行航路，使得同一級別但飛行速度不同的飛機能夠都獲得比較有利的飛行高度,實現(xiàn)航路更通暢的目的。三、巡航速度與航路交通流量NanJing University of Aeronautics & Astronautics為了實現(xiàn)安全著陸，飛機需要一個比較長的穩(wěn)定進近階段。而飛機的等待和進近速度可能給機場區(qū)域內(nèi)的飛行容量也帶來影

35、響。在大型機場中，由于航班密度較高，飛機到場后一般都需要加入等待然后排隊進近和著陸，等待點一般選在離降落跑道端頭710海里左右范圍的外指點標附近。等待的范圍是按照時間來計算的，一般是通過等待點后沿30度夾角飛行1分半鐘，然后轉(zhuǎn)彎向臺飛行加入等待，等待的航段長度為飛行1分鐘的時間。不同速度的飛機實際的等待航跡是不同的，速度大的飛的是大圈、速度小的飛的是小圈。當(dāng)離開等待進入進近的時候，則由于等待點距跑道的距離是不變的，所以進近時間又會有所不同。一般地來說，等待和進近/著陸速度的差異不會給機場的流量帶來非常大的影響。但是，如果是在有幾條跑道的機場，這些差異可能也會給交通流量帶來影響。四、等待和進近/

36、著陸速度與機場交通流量NanJing University of Aeronautics & Astronautics不同飛機的空氣動力特征決定了各型飛機受氣流變化的影響程度不同，不穩(wěn)定的氣流會給飛機帶來危害。不穩(wěn)定氣流包括天氣原因產(chǎn)生的陣風(fēng)、風(fēng)切變，也包括飛機飛過后出現(xiàn)的尾流。風(fēng)切變是一種極端氣候情況。每一型飛機都有陣風(fēng)影響的最大限制值，風(fēng)的影響包括風(fēng)向和風(fēng)速。由于頂風(fēng)對飛機著陸有利，且一條跑道有兩個著陸方向，所以飛機著陸方向一般能夠避開順風(fēng)跑道，而選擇在能夠頂風(fēng)的跑道上。側(cè)風(fēng)的影響則比較難以避免，每型飛機都有一個最大側(cè)風(fēng)限制值，小飛機側(cè)風(fēng)限制小一些，大飛機側(cè)風(fēng)限制大一些，所以會出現(xiàn)一種型號

37、飛機能夠著陸而另一種型號飛機不能著陸的情況。與陣風(fēng)相比，大型飛機產(chǎn)生的尾流更危險，因為尾流中的渦流會直接影響飛機升力的產(chǎn)生,所以中小型飛機應(yīng)該在大型飛機起飛離地后一段時間才能開始起飛，而在大型飛機著陸接地一段時間后再著陸。毫無疑問，這種影響會使得機場跑道的流量也受到影響。五、氣流敏感性對交通流量的影響NanJing University of Aeronautics & Astronautics第四節(jié) 未來航空導(dǎo)航系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)實施通信、導(dǎo)航和監(jiān)視一體化有相當(dāng)?shù)睦щy。原因是：一是在全球化時代,各國的導(dǎo)航水平仍然有比較大的差異；二是以陸地基站的信號進行導(dǎo)航仍是導(dǎo)航的主要形式，而陸地基站的導(dǎo)航會

38、更多地受到直線視野的限制。三是通信容量更大的數(shù)字技術(shù)在航空導(dǎo)航領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用仍然非常有限，特別是由于地面沒有足夠多的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，各種數(shù)據(jù)沒有得到有效的應(yīng)用。四是各國存在不同的導(dǎo)航管理模式,有些國家甚至是由一個個獨立的私人導(dǎo)航供應(yīng)商來提供導(dǎo)航的。由于航空發(fā)展的不平衡，在全球范圍內(nèi)交通沒有大范圍擁堵的情況下局部航路和空域出現(xiàn)了比較嚴重的擁堵，其中一部分擁堵的航路和空域是在國內(nèi)航線上，另一部分是在類似跨大西洋航線這種國際航線上。而國際航線的擁堵更需要各國協(xié)調(diào)解決。國際民航組織認識到必須通過一個統(tǒng)一的平臺來協(xié)調(diào)各國在導(dǎo)航問題上的立場，逐步推行新的導(dǎo)航系統(tǒng)，確保在新系統(tǒng)完成之前與目前系統(tǒng)的兼容性和進行順

39、利的轉(zhuǎn)換。 、未來的導(dǎo)航問題NanJing University of Aeronautics & Astronautics1991年在第十次ICAO航空導(dǎo)航會議上，根據(jù)未來航空導(dǎo)航系統(tǒng)(FANS）特別委員會的建議，航空導(dǎo)航大會決定航空運輸導(dǎo)航將逐漸從以地面設(shè)施為基礎(chǔ)的導(dǎo)航系統(tǒng)(陸基系統(tǒng)）向大部分依賴衛(wèi)星為基礎(chǔ)的航空導(dǎo)航服務(wù)進行轉(zhuǎn)變，并提出了FANS系統(tǒng)的關(guān)鍵概念，全面建立和推行“CNS/ATM系統(tǒng)”。 CNS/ATM系統(tǒng)代表通信、導(dǎo)航、監(jiān)視和空中交通管理一體化，是具有現(xiàn)代化水準的、有效的、全球范圍內(nèi)的空中交通管理系統(tǒng)，是航空導(dǎo)航的新方法，全面采用衛(wèi)星信號作為管理方式。 CNS/ATM系統(tǒng)的特

40、點是：很好地發(fā)揮衛(wèi)星系統(tǒng)和陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)勢，能夠覆蓋全球任何一個點，不僅可以方便航空導(dǎo)航服務(wù)子系統(tǒng)本身，也幫助民用航空運輸系統(tǒng)CNS/ATM的其他各個組成部分(包括航空公司)，形成一個可以共同操作的系統(tǒng)，通過空地數(shù)據(jù)鏈、數(shù)字技術(shù)和各種各樣的自動設(shè)施實現(xiàn)全球航空服務(wù)的無縫鏈接。新的CNS/ATM系統(tǒng)的優(yōu)勢是：可以改進信息的處理和傳送，可以通過增加地面計算機系統(tǒng)的使用幫助解決空中交通擁堵問題。 二、未來導(dǎo)航系統(tǒng)概念NanJing University of Aeronautics & Astronautics1.通信 繼續(xù)使用特高頻和高頻通信，引入衛(wèi)星通信(航空移動衛(wèi)星服務(wù)進行數(shù)據(jù)和語音的傳送，

41、而且將開發(fā)二次監(jiān)視雷達的S模式用作數(shù)據(jù)鏈接，并在地面采用航空電信網(wǎng)絡(luò)(ATN）來連接所有的信息源，用大功率中央數(shù)據(jù)處理計算機來處理所有的通信信息。呈現(xiàn)的特點是：更直接和有效的空地鏈接。數(shù)據(jù)處理方式得到有效改善。通道(波道或頻道）堵塞情況大大減少。信息溝通錯誤大大減少。通信系統(tǒng)實現(xiàn)真正的互動。減少雙方的工作負荷。三、未來導(dǎo)航系統(tǒng)的子系統(tǒng)NanJing University of Aeronautics & Astronautics2.導(dǎo)航 現(xiàn)在飛機上采用的進近和機場區(qū)域內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)主要是VOR/DME、NDB和ILS，而遠程導(dǎo)航則通過地面的VOR/DME、NDB、IRS與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS)的配合來完成。 正在使用的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實際上有兩套，即美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)和俄羅斯聯(lián)邦的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS) 實現(xiàn)未來導(dǎo)航系統(tǒng)中的導(dǎo)航方式會帶來下列好處：導(dǎo)航將實現(xiàn)真正全球范圍全天候，并有更高綜合度和可靠性。四維導(dǎo)航精確度將得到提高。由于減少地面設(shè)備的投入而使總成本逐漸減少。機場和跑道的使用更加優(yōu)化。在目前沒有儀表進近的機場也能實現(xiàn)精密進近，減少了邊遠機場安裝導(dǎo)航設(shè)施帶來的沉重財