傳統飛行程序與PBN飛行程序

蘭承誠

摘 要：在民用航空上百年的發展歷程中，導航方式經歷了數次重大變革，而每次變革在提高民用航空安全的同時，也帶來巨大的社會經濟效益，如今，導航方式又一次出現了革命性的轉變基于性能導航（PBN），其代表就是PBN飛行程序，它打破了飛行方式的傳統模式，成為了當前最先進的，被中國民航廣泛應用的一種新型航行技術。該文介紹了傳統飛行程序和存在的缺陷，通過傳統飛行程度與PBN飛行程序之間的對比分析，對PBN飛行程序的強大優勢與應用前景進行了全面探析。

關鍵詞：PBN RNAV RNP 飛行程序

中圖分類號：V32 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0069-01

1 傳統飛行程序

采用地面導航設備，接力引導飛機，一段連著一段飛行的方法，稱為傳統飛行程序。

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

NDB為無方向性無線電信標，是歷史最悠久的無線電導航設備。地面NDB臺發射無方向性無線電信號，接收該信號，可以引導飛機飛離或飛向該臺，但該信號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，是一種近程無線電導航系統。地面VOR臺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磁方位角。因此，接收地面VOR臺發出的信號會判斷出飛機方位所在，但無法得到距離信息。而作為測距儀的DME設備正好相反，它無法提供飛機的方位信息，卻能夠監測出測距儀設備與飛機之間的距離。將VOR和DME聯合使用，可同時獲得方位信息和距離信息。ILS為儀表著陸系統，是用于飛機最后進近階段使用的導航設備。ILS地面臺發射無線電信號，形成航向道和下滑道，通過接收這些信號，可以使飛機沿預定的下滑線飛行，在一些不利于飛行員進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，可以讓飛機以此信號為指導進行最近著陸。

精密進近程序是在最后進近階段能夠為飛機提供航向道和下滑道信息，引導飛機沿預定的下滑線進入著陸的儀表進近程序。非精密進近程序在飛行過程中只提供航向引導。當飛機呈垂直上升或者下降時，要通過飛行員的手工操作來控制飛機高度，這時對精密進近安全性要求就會更高。

傳統飛行程序都是基于地面臺站運行的，具有如下一些難以克服的缺陷：

1）航段繁多，飛行路線長，航線無法最優化。因為基于地面臺站飛行的傳統飛行程序，其飛行方式必須是臺到臺。

2）無法實現空間利用最大化。導航臺附近區域聚集著所有航跡，交叉航線多在導航臺上空，而在導航臺之外的區域航線很明顯的十分稀少。

3）地形對其構成嚴重影響。導航信號會因地形偏高而被遮檔，使傳統冰行程序應用受到限制。

4）高成本。需要持續維持，因此無論是導航臺設備的購買還是維護都會投入高成本，產生高費用。

5）傳統導航設備無法實現高精度。以傳統的NDB導航臺為例，其誤差會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航的飛行程序。它的星基導航設備一般會使用使用GPS等等。當航空器沿儀表、航路飛行程序或者是特定空域內飛行時，無論是設備系統的完好性、精確性以及連續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，分別是所需導航性能（RNP）和區域導航（RNAV）。其中具有告警及自我監視能力的是RNP，在系統性能下降時通過該設備飛機可以進行自我提示，而RNAV則不存在這種能力，它需要相關設備加以配合才能運行。

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

在PBN飛行程序中，用于進近以及著陸階段導航規范的是RNPARAPCH和RNPAPCH。其中，RNPARAPCH程序屬于非共用飛行程序，是針對機型量身定做的，針對性較強，不能移植到其他機型上去。RNPARAPCH程序其主要優勢在于它能夠有效應對惡劣地形方帶來的影響，而其安全性也由于垂直導航的使用大大提高。RNPAPCH采用的是公用PBN終端區程序，實施范圍可以針對各種機型。RNPAPCH即可以與垂直導航一起使用，也可以只提供水平引導。

3 PBN飛行程序的優勢

（1）PBN飛行程序相對傳統飛行程序來而言有著明顯優勢。

從導航來說，PBN飛行程序已經不再依賴地面導航臺，而是通過星基導航來進行航跡規劃。它可以不受任何位置與地面導航設施影響，能夠有效突破空中區域限制，及時的避開障礙物，靈活而安全的進行飛行。

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

（3）PBN飛行程序中全球覆蓋的導航信號，讓地面臺站對飛行程序的束縛與限制得以突破徹底擺脫，飛行方法由點到點代替了傳統的臺到臺。這不但使飛行距離大大縮短，還能夠輕松的就可以實現平行航路的多個設置，實現了空域利用最大化。

（4）PBN飛行程序的航跡規劃更加簡潔、易于操縱。因此，減輕了飛行員和管制員的負擔。

（5）PBN飛行程序中帶有垂直引導的進近運行程序，即APV。它能夠使導航系統不以地面設備為依賴而為飛機提供垂直引導。這比之傳統的沒有垂直引導程序的非精密進近程序來說比，其飛機運行安全性會得到高效提升。

4 結語

總之，無論是傳統飛行程序中的非精密進近程序，還是PBN飛行程序中的APV程序，都存在一定的優勢與劣勢，如APV程序從安全水平來說無法與傳統的ILS精密進近程序相比，但它對飛機通過氣壓高度表等裝置進行垂直引導，其安全性來說比非精密進近程序要高。近年來，PBN飛行程序在提高精密進近能力方面做出了不懈努力，以目前廣受關注的GBAS著陸系統為例，它通過地基增強系統（GABS）來增強導航信號，使定位精度得到大大提高。在飛行安全水平方面，GLS已經完全趕超ILS，并在此基礎上加強了跑道端服務功能，既無須象ILS系統一樣在每條跑道端都安裝地面導航設備，也可以在相同時間僅憑一套GLS就能夠為附近機場所有跑道端提供服務。由于GLS不用進行定期校驗，在維護成本方面也比ILS大大降低。

雖然目前PBN飛行程序與傳統飛行程序均有一定的應用價值，但相信在未來的發展中，會因GLS技術的日臻成熟而得以廣泛推廣與應用，傳統飛行程序終將退出歷史舞臺。

參考文獻

[1] 王保強.飛行程序設計工作的組織管理和質量管理[J].空中交通管理，2002（2）.

[2] 周德慶，淺談飛行程序設計工作[J].空中交通管理，2003（1）.endprint