PBN導航對民航進近方式發展的影響

董宗安（中國國際航空股份有限公司，北京 100621）

PBN導航對民航進近方式發展的影響

董宗安
（中國國際航空股份有限公司，北京 100621）

PBN導航是一種新型的導航技術，指在區域導航（RNAV）以及所需性能導航（RNP）的基礎上，發展起來的一種新的運行概念，與傳統導航方式相比，具有要求低、精度高等優勢，因此在民用航空領域得到了大力推廣和普及。本文結合PBN導航的概念，對RNP APCH及RNP AR APCH兩種進近程序的特點進行了研究，并分析了PBN導航對于我國民航進近方式發展的影響。

PBN導航 民航 進近方式 發展 影響

在經濟發展的推動下，民用航空運輸得到了前所未有的發展和進步，逐漸成為人們遠程出行的首選方式之一，在公共服務、應急救援、國家安全等方面都扮演者非常重要的角色。而伴隨著科學技術的發展，作為民航保障體系的重要組成部分，導航系統也面臨著新的變革，對于導航精度要求的不斷提高，推動了新一代導航技術的產生和發展。基于性能的導航（PBN）能夠有效提升飛機進場精度，滿足我國民航交通運輸快速發展的需要，得到了相關管理部門的高度重視。

1　PBN導航概述

PBN導航即基于性能的導航，是一種新型的導航技術，是國際民航組織在對各國區域導航（RNAV）以及所需性能導航（RNP）的技術標準和實踐經驗進行從分整合的基礎上，提出的一種新的運行概念，是世界民航CNS/ATM系統的重要組成部分。

在PBN導航中，存在著三個基本的因素，即導航規范、導航應用和基礎設施，其中，導航規范主要是針對沿特定區域導航所需性能要求的詳細描述，是民航運行的基礎；基礎設施是指能夠支持各種導航規范的導航設施，如陸基導航臺、星基系統等；導航應用則是結合了導航導航規范和導航設施，在航路、進近或者運行區域的實際應用，如進近程序、標準儀表進離場程序等。一般情況下，會將PBN導航細分為RNAV和RNP兩類，在RNP中，不需要具備機載監視和告警功能。

在我國，R N A V規范被應用在航路和終端區，航路上采用RNAV2規范，終端區則采用RNAV1規范，而且是強制使用。RNP規范不僅可以用于航路和終端區，更主要的是用于進近。以進近為例，主要采用的是RNP APCH和RNP AR APCH導航規范。

2　PBN進近程序的運行要求

從我國民用航空的發展情況看，適用性較強的PBN進近程序主要包括RNP APCH及RNP AR APCH兩種，前者屬于通用程序，后者則是針對特定機型和機組的專用程序，兩者從本質上看，都屬于RNP導航規范。

在上述兩種進近程序中，需要具備導航監視和告警功能的機載設備，而我國目前能夠提供這種功能需求的，主要是GNSS接收機的RAIM告警，可以通過機載GPS信息以及其他相應的傳感器信息，提供導航完整性監視告警，從而保障導航精度，因此在許多機型上都得到了廣泛應用。在實際應用層面，由于受到導航衛星星歷變化等因素的影響，部分G NS S接收機可能會出現短期內無法準確提供RAIM告警的問題，從而影響飛機的正常導航。對此，從安全方出發，空管部門和部分機載接收機會提供相應的RAIM失效預測信息，如果預測到飛機在計劃飛行階段，失去RAIM告警超過300s，則會推遲或者取消飛行計劃。同時，在RNP導航中，要求機載設備必須能夠根據飛機分型的不同階段，發出相應的告警信息，因此，GNSS存在有三種不同的運作模式：

（1）航路模式：距離機場基準點30n mile以外；（2）終端區模式：距離機場基準點30n mile以內到距離最后進近定位點前2n mile；（3）進近模式：從最后進近定位點前2n mile到距離機場基準點30n mile以內。

在飛行過程中，GNSS會根據飛機距離機場基準點的距離大小，對工作模式進行自動切換。同時，GNSS接收機的工作模式不同，則其所對應的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進近程序的特點

3.1RNP APCH進近程序

RNP APCH是由區域導航程序發展而來，根據最后進近階段引導形式的不同，可以分為三種不同的進近形式：

（1）非精密進近：在從FAF到復飛點（mapt）的最后進近航段，并沒有下滑引導。（2）精密進近：結合LASS等地基增強系統，提升機場區域范圍內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，通過機載計算機的計算，可以建立起一條精準度較高的虛擬下滑道，對飛機進近進行引導。（3）垂直引導進近（APV）：在該程序中包括了LPV和Baro-VNAV，LPV主要是應用衛星增強系統來實施的一種GNSS進近程序，在一些發達國家得到了非常廣泛的應用。但是，由于其對于GPS衛星的依賴性較大，并不適合我國的基本國情，因此，我國重點研究的是APV中的Baro-VNAV，即氣壓垂直導航程序。該程序要求機載計算機能夠依據給定的正常下滑角以及GNSS設備測定的飛機與跑道入口之間的距離，計算出飛機所處的幾何高度，然后將其與氣壓式高度表測得的氣壓高度進行對比，對飛機相對正常下劃線的高度進行判斷，在進近航道上建立相應的模擬下滑道，引導飛機精確進近。與其他程序相比，Baro-VNAV可以在不依靠任何地面導航的情況下，將飛機引導到相應的決斷高度，不需要增設ILS著陸系統，成本低廉，是我國目前應該大力推廣的進近程序形式，對于我國民航進近導航方式的發展和變革，必將產生難以估量的影響。

……

……

3.2RNP AR APCH進近程序

之前也提到，RNP AR APCH進近程序屬于專用程序，需要針對機型、機組等進行授權，及時在同一個機場，同一條跑道，由同一個公司生產的不同機型，對于RNP AR APCH程序的要求也會有所不同，因此，在機場對外發布的儀表航圖中，通常并不會提供RNP AR APCH程序，而且該程序的運行要求復雜，還會增加航空公司的成本消耗，一般情況下并不推薦使用。不過，對于一些位于特殊地形的機場，如氣候多變、地形復雜的拉薩、麗江等，傳統的導航方式很難保證進近安全，這時，使用RNP AR APCH進近程序，有著非常明顯的優勢，如航段和轉彎點的保護區寬度更窄、航段之間的連接更加流暢簡單、能夠使用固定半徑轉彎以及垂直引導等。因此，相關技術人員同樣應該重視RNP AR APCH進近程序的研究，對其進行有效應用，切實保證民航運行安全。

4　PBN導航對民航進近方式發展的影響

最近幾年，伴隨著經濟的迅猛發展，人們的生活水平不斷提高，民用航空事業也逐漸進入了高速發展時期，不僅建設了大量的新機場，對于許多舊有機場也進行了擴展，提升了其運輸能力和吞吐能力。從PBN導航的發展著眼，一方面，應該加快對于Baro-VNAV的RNP APCH進近程序的研究和應用，提升機場的空域容量以及航班的飛行效率；另一方面，應該建設具備多種進近能力的導航設施，為不具備RNP進近能力的航班，保留傳榮的導航系統。同時，對于處于特殊地形和氣候的機場，應加大RNP AR APCH進近程序的推廣力度，降低機場運行標準，提升機場的適用范圍。

5　結語

總而言之，在當前的技術條件下，PBN導航作為一種新型的導航技術，相比于傳統導航有著更加顯著的優勢，能夠滿足我國民航交通運輸快速發展的需要，應該得到相關技術人員的重視和深入研究，從我國國情出發，加快推進PBN導航在民航領域的應用步伐，推動我國民航運輸事業的持續健康發展。

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