簡析二次雷達(dá)高度信息與飛機(jī)實(shí)際高度的關(guān)系

黃乾信

摘要：二次雷達(dá)將飛機(jī)動(dòng)態(tài)直觀地呈現(xiàn)在管制員前，極大提高了管制工作的便利性和安全性。不同于一次雷達(dá)是主動(dòng)探測，二次雷達(dá)所呈現(xiàn)的信息大部分是接收自飛機(jī)上的應(yīng)答機(jī)，如飛行高度信息，來自于飛機(jī)上的氣壓高度計(jì)，由于氣壓隨時(shí)隨地變化，飛機(jī)高度需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚彤a(chǎn)生了不同的高度定義。

關(guān)鍵詞：二次雷達(dá)；飛行高度；氣壓高度

前言

飛行在廣闊天空中的飛機(jī)，對周遭的環(huán)境，需要來自外界的引導(dǎo)。飛機(jī)在天空中天高任我飛，變化莫測的氣流，來來往往的飛機(jī)，其環(huán)境遠(yuǎn)比人們看到的復(fù)雜。為了確保安全，除了飛機(jī)上的各種探測儀器外，飛行員更需要實(shí)時(shí)接受空中交通管制人員的指揮調(diào)度。雷達(dá)能讓空管人員直觀地看到天空中各種飛機(jī)的相對位置，起到千里眼的作用。

一 二次雷達(dá)的作用

航管雷達(dá)分一次雷達(dá)和二次雷達(dá)，目前最主要使用的是二次雷達(dá)。二次雷達(dá)提供給管制員的信息主要有飛機(jī)的呼號、識別碼、高度、航速、航向等。識別碼是飛機(jī)在空中的身份代碼，可分為兩種，SSR碼和S模式代碼，前者由12位二進(jìn)制數(shù)字組成，是飛機(jī)的臨時(shí)身份證，后者由24位二進(jìn)制碼組成，是飛機(jī)的永久身份證碼，它的編號與飛機(jī)所在國家或地區(qū)有關(guān)。識別碼與飛行計(jì)劃報(bào)告相關(guān)可得到飛機(jī)的呼號。高度信息由飛機(jī)上的高度計(jì)提供，航速航向等信息可由雷達(dá)測得，也可由飛機(jī)提供給雷達(dá)。

二次雷達(dá)分為常規(guī)二次雷達(dá)和S模式雷達(dá)。目前國內(nèi)使用的二次雷達(dá)分為單脈沖二次雷達(dá)（MSSR）和S模式二次雷達(dá)。MSSR提供的信息精度為100英尺。S模式二次雷達(dá)提供更為豐富的信息，S模式的高度精度為25英尺。

二 飛行中的幾種高度

飛機(jī)的飛行高度是指飛機(jī)在空中至某一基準(zhǔn)水平面的垂直距離。飛行高度常用的有海拔高度、標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度、相對高度和真實(shí)高度。

海拔高度也是修正海壓高度：飛機(jī)到平均海平面的垂直距離。

標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度：飛機(jī)從空中到標(biāo)準(zhǔn)氣壓平面（1013.2百帕）的垂直距離，叫做標(biāo)準(zhǔn)氣壓高度。

相對高度：飛機(jī)到某指定的水平面（機(jī)場、靶場等）的垂直距離。

真實(shí)高度：飛機(jī)從空中到正下方地面目標(biāo)的垂直距離。

飛行高度是由飛機(jī)上的高度計(jì)測得的。國際上一般使用英尺作為高度單位，而我國一般使用米。飛機(jī)上高度計(jì)有兩種，氣壓高度計(jì)和無線電高度計(jì)。氣壓高度計(jì)是通過測量大氣壓，并與標(biāo)準(zhǔn)值比較就能得出測量地點(diǎn)的海拔高度，氣壓高度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是體積小結(jié)構(gòu)簡單，缺點(diǎn)是，由于空氣溫度和空中的水蒸氣密度變化也會影響氣壓的變化，因氣壓高度計(jì)測得的高度有時(shí)會存在偏差，飛行員一定要要根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際大氣情況對氣壓高度計(jì)進(jìn)行校正。無線電高度計(jì)是利用無線電波從飛機(jī)發(fā)射到地面，再從地面返回到飛機(jī)的時(shí)間計(jì)算出飛機(jī)高度，在低高度下，無線電高度計(jì)測得的高度可靠度更高。

由于氣壓變化無常，不同時(shí)間、不同地區(qū)的氣壓都可能不同，如果只用一種氣壓來測量高度，對航空飛行來說是不可接受的，使用氣壓高度計(jì)時(shí)根據(jù)不同情況需要有一個(gè)修正值。關(guān)于氣壓有幾個(gè)概念需要搞清楚，歷史上就有因錯(cuò)誤氣壓修正值而導(dǎo)致飛機(jī)墜毀的事故。

1.場面氣壓QFE，指飛機(jī)著陸區(qū)域最高點(diǎn)的氣壓。場壓高度是指以著陸區(qū)域最高點(diǎn)氣壓，調(diào)整高度表數(shù)值為零，上升至某一點(diǎn)的垂直距離。飛行員如果用QFE的高度計(jì)設(shè)定來校正高度表，那么在飛機(jī)上高度表的指針就是相對機(jī)場的真實(shí)高度，機(jī)場上的飛機(jī)高度為0。

2.修正海平面氣壓QNH，指將觀測到的場面氣壓，根據(jù)國際民航組織所訂立的標(biāo)準(zhǔn)將標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件修正到平均海平面的氣壓。飛行員如果用QNH的高度計(jì)設(shè)定來校正高度表，那么飛機(jī)的高度就是海拔高度，在機(jī)場上停留的飛機(jī)高度表的指針就會指向該機(jī)場的海拔高度，這也是航圖上所標(biāo)注的機(jī)場數(shù)據(jù)。因此在機(jī)場附近進(jìn)行起飛，爬升，下降以及著陸過程時(shí)都需要以QNH值為標(biāo)準(zhǔn)來撥正高度表。這樣就保證了所有起飛降落的飛機(jī)都使用同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來測定飛行高度，防止撞地/飛機(jī)相撞或者異常接近等事故的發(fā)生。

3.標(biāo)準(zhǔn)大氣壓QNE，指在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下海平面的氣壓，其值為1013.2百帕。飛行員如果用QNH的高度計(jì)設(shè)定來校正高度表，那么飛機(jī)上的高度計(jì)顯示的就是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓高度。

飛機(jī)在不同飛行階段飛行時(shí)，需要采用不同的高度測量基準(zhǔn)面。在地圖和航圖上，地形和障礙物的最高點(diǎn)用標(biāo)高表示。標(biāo)高是指地形點(diǎn)或障礙物至平均海平面的垂直距離，也就是上述提到的海拔高度。為了便于管制員和飛行員掌握飛機(jī)的超障余度，避免飛機(jī)在機(jī)場附近起飛、爬升、下降和著陸過程中與障礙物相撞，飛機(jī)和障礙物在垂直方向上應(yīng)使用同一測量基準(zhǔn)，即平均海平面。因此，在機(jī)場地區(qū)應(yīng)使用QNH作為飛機(jī)的高度表撥正值。

在巡航階段，由于不同區(qū)域的QNH值不同，必須要有統(tǒng)一基準(zhǔn)，確定飛機(jī)之間的垂直間隔，目前國際民航組織要求統(tǒng)一使用QNE作為高度表修正值，這可以簡化飛行程序，易于保證飛機(jī)之間的安全間隔。各種氣壓高度對比可見圖一。

在QNH與QNE之間有一個(gè)過渡高度，當(dāng)QNH超過這個(gè)高度以后，飛行員就需要把高度計(jì)設(shè)定至QNE，1013.2百帕，反之亦然。每個(gè)國家對過渡高度的規(guī)定不一樣，比如上升時(shí)中國為3000米，日本為14000英尺，美國為18000英尺，英國為6000英尺，新加坡和泰國為11000英尺。值得注意的是，在高原機(jī)場起飛/降落時(shí)，飛機(jī)上氣壓高度表的氣壓刻度不能調(diào)整到機(jī)場場面氣壓數(shù)值的，應(yīng)當(dāng)按照空中交通管制員或者飛行指揮員通知的假定零點(diǎn)高度進(jìn)行起飛/著陸。在高原、山區(qū)飛行，必須注意飛機(jī)上氣壓高度表與無線電高度表配合使用。

下面以福州長樂國際機(jī)場為例來說明氣壓變化對高度的影響。已知福州長樂機(jī)場海拔高度為14米。某天一飛機(jī)停在福州長樂機(jī)場，假設(shè)當(dāng)時(shí)的氣壓剛好為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1013.2百帕，飛機(jī)上氣壓高度計(jì)設(shè)定為該氣壓值，高度計(jì)顯示為14米。第二天由于天氣的變化，氣壓降低到1001.1百帕，如果沒有校正，此時(shí)高度計(jì)的顯示就是100米。停在海拔14米機(jī)場的飛機(jī)，儀表顯示卻是100米，天氣對高度計(jì)的影響之大可見一斑。飛行員在起飛時(shí)必須通過當(dāng)?shù)睾娇諝庀蟛块T獲知機(jī)場修正海壓來校正氣壓高度計(jì)。

為了避免飛行沖突和沖撞，民航飛機(jī)飛行的垂直間隔是有規(guī)定的，上世紀(jì)六十年代以前，受技術(shù)水平的限制，飛行垂直間隔一般為600米，隨著技術(shù)水平的提高和民航飛行量的增長，縮小垂直間隔（RVSM）納入國際民用航空組織（ICAO）的議程，并逐步實(shí)施，我國也早在2007年11月就開始實(shí)施縮小垂直間隔（RVSM），在RVSM空域內(nèi)，航班的最小垂直間隔為300米。

三 二次雷達(dá)目標(biāo)高度

綜上，由于飛行高度的定義多，如果不從含義上進(jìn)行理解，而機(jī)械式的記憶，很容易產(chǎn)生混淆。如前所述，二次雷達(dá)高度信息來自飛機(jī)上的應(yīng)答機(jī)，而應(yīng)答機(jī)的高度信息來自氣壓高度計(jì)。在3600米以上空域，飛機(jī)和自動(dòng)化系統(tǒng)統(tǒng)一使用標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，在3000米以下或特定空域，設(shè)定一個(gè)修正值，飛機(jī)在特定空域內(nèi)，飛行員設(shè)置修正海壓，空管自動(dòng)化系統(tǒng)也使用同一修正值，飛行員和管制員看到的高度信息一致。而無論飛機(jī)是否使用修正海壓，二次雷達(dá)的高度信息都是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓高度。

四 結(jié)語

近年來，我國民航的高速發(fā)展，民航飛行量快速增加，機(jī)場航班起降數(shù)量劇增，尤其是RVSM的實(shí)施，對飛行高度的準(zhǔn)確性和精確性都提出了更高的要求。目前S模式二次雷達(dá)和ADS-B設(shè)備的高度精度都達(dá)到了25英尺，先進(jìn)設(shè)備的不斷投入和人員保障能力的提高，使我國民航的安全和效率同步提高到新的水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]《二次雷達(dá)原理》張尉主編，北京：國防工業(yè)出版社

[2]《中華人民共和國飛行基本規(guī)則》國務(wù)院、中央軍委令第509號 2007年11月18日