關于通用機場導航設施建設的思考

文 / 韓 曉

通用航空與公共航空運輸構成民用航空的“兩翼”，是民用航空的重要組成部分。建設發達的立體交通運輸體系不僅要有發達的公共航空運輸，還應有發達的通用航空來支持。從民航的發展規律來看，通用航空是公共航空運輸發展的基礎。

相比運輸機場，通用機場的飛行作業類型導航方式的選擇，直接影響到通用航空發展的質量和深度。以下重點從通用機場建設的角度，進行了導航設施建設模式的分析和思考，為工程實踐提供一定的參考。

一、飛機導航系統發展歷程

飛機導航系統（aircraft navigation system）是指確定飛機的位置并引導飛機按預定航線飛行的整套設備（包括飛機上的和地面上的設備）。飛機導航系統的功能，主要是引導飛機沿預定航線飛行，并引導飛機進、離場，完成進場著陸和離場飛行。導航的關鍵在于確定飛機的瞬時位置。確定飛機位置有目視定位、航位推算和幾何定位三種方法。目視定位是由駕駛員觀察地面標志來判定飛機位置；航位推算是根據已知的前一時刻的位置和測得的導航參數來推算當前飛機的位置；幾何定位是以某些位置完全確定的導航點為基準，測量出飛機相對于這些導航點的幾何關系，進而定出飛機的絕對位置。

早期的飛機主要采用目視飛行，飛行員通過觀察公路、鐵路、河流、山峰、城鎮或湖泊等地標來確定飛機的方位。20世紀20年代開始發展儀表導航。飛機上有了簡單的儀表，靠人工計算得出飛機當時的位置。30年代出現無線電導航，首先使用的是中波四航道無線電信標和無線電羅盤。40年代初開始研制超短波的伏爾導航系統和儀表著陸系統。50年代初慣性導航系統用于飛機導航。50年代末出現多普勒導航系統。60年代開始使用遠程無線電羅蘭C導航系統，作用距離達到2000公里。為滿足軍事上的需要還研制出塔康導航系統，后又出現伏爾塔克導航系統及超遠程的奧米加導航系統，作用距離已達到10000公里。1963年出現衛星導航,70年代以后發展全球定位導航系統。直到80年代DME加盟無線電導航后，才從定向到定位前進了一步?，F在以GPS為代表的衛星導航系統是被廣泛應用的精確定位的一種主要導航方式。

目前，國內民用運輸機場主要采用全向信標/測距儀（DVOR/DME）導航方式，配合儀表著陸系統（ILS）完成進近和著陸，一般也都已設計了基于衛星導航的PBN（基于性能的導航）飛行程序。此外，由于歷史原因，許多民用機場仍保留無方向性信標臺（NDB）作為指點標使用，NDB臺也可作為歸航臺使用，飛行程序設計時，可使用向臺和背臺飛行方法。

圖1 通用航空服務功能

相比民用運輸機場，由于通用航空飛機的使用功能不同，機型種類多樣，機載設備差異等原因，并考慮到投資建設和后期維護成本，儀表著陸系統（ILS）和導航臺站的建設也根據實際需求確定。導航設施的配置方案，直接影響到機場的飛行程序設計方案和機場的飛行方法的選擇，進而將對機場能夠從事的飛行任務的種類等產生根本性的影響。以下重點從機場使用功能、機載設備差異、導航頻率資源等方面，分析通用機場的導航設施建設模式。

二、通用機場導航設施建設方案的影響因素

（一）機場使用功能

通用航空是指使用民用航空器從事公共航空運輸以外的民用航空活動，包括從事工業、農業、林業、漁業和建筑業的作業飛行以及醫療衛生、搶險救災、氣象探測、海洋監測、科學實驗、教育訓練、文化體育等方面的飛行活動。通用航空所使用的航空器一般分為四類：固定翼飛機、直升機、旋翼機和無人駕駛飛行器。從服務的角度來看，通用航空有三大功能：公共服務功能、經濟建設服務功能和消費市場服務功能。

由于通用航空的服務功能多樣，執行的規章包括CCAR-121、CCAR-135、CCAR-91等，飛行方法有所不同，比如：工業、農林、警務及應急救援飛行等一般為目視飛行，主要在機場或起降點周邊飛行；短途運輸、公務航空等一般為點對點的儀表飛行，需加入航路航線飛行。

（二）建臺環境限制

根據民航局《民用航空導航臺建設指導材料》、《民用航空通信導航監視臺（站）設置選址技術審查辦法（試行）》等相關文件要求，機場設置導航臺站，需根據飛行程序設計方案進行臺站選址，并進行遮蔽角測量、電磁環境測試、信號覆蓋分析等工作，結合工程建設條件分析，論證臺址方案的可行性和臺站的建設方案。

其中，涉及到臺站的建設方案，又分為全向信標/測距儀臺（DVOR/DME）和無方向性信標臺（NDB）兩種主要的方案。全向信標/測距儀臺（DVOR/DME）可提供方位和距離信息，造價較高，能夠實現航空器的定位；無方向性信標臺（NDB）僅能實現向臺和背臺飛行，造價低，但無法實現航空器的定位。

（三）機場用地限制

此外，由于目視跑道及儀表跑道升降帶的尺寸不同，機場的用地范圍有較大差異。根據《民用機場飛行區技術標準》（MH5001），以飛行區等級2B、跑道長度1200米為例，儀表跑道的升降帶寬度為自跑道中線及其延長線向每側延伸75米，非儀表跑道為40米；升降帶長度為在跑道入口前，自跑道端或停止道端向外延伸至少60米。因此，同等跑道長度條件下，采用目視飛行的通用機場比儀表飛行的通用機場僅飛行區用地將節省50%左右。

機場采用儀表運行時，要求地面導航設施配置方案應與飛行區的升降帶尺寸等條件相配套，如此才能保證飛行安全。并且，從機場規劃的角度考慮，機場遠期的發展可能涉及到飛行區等級的提升，進而會對機場的導航方式的變化及用地規模等提出規劃要求。因此，不同使用功能的通用機場，是否建設地面導航臺站，也需要統籌考慮征地條件及機場未來發展規劃等因素。

（四）導航頻率資源限制

近年來，我國民用航空器的數量以及機場、航路和管制扇區的不斷增加，運輸機場對航空頻率的需求量迅速增長，導航頻率資源的使用日益緊張，提高頻率資源利用率是保障我國民航健康發展的迫切需求。

參照《國際民用航空公約》附件10推薦的導航臺地理間隔計算方法，同波道情況下，一臺有效發射功率50瓦的VOR要距離儀表著陸系統保護點至少148公里；鄰波道情況下，則至少需要相隔9.3公里?？紤]到儀表著陸系統均配置測距儀，相同頻率儀表著陸系統應相距200公里以上，間隔50kHz的相鄰頻率儀表著陸系統應相距80公里以上。

除專供公務機等噴氣式飛機使用的通用機場外，一般通用機場不設置儀表著陸系統，但儀表飛行的通用機場，一般會考慮設置全向信標/測距儀臺（DVOR/DME）或無方向性信標臺（NDB），即需要滿足上述導航臺地理間隔要求。而通用機場將與運輸機場共用分享日益緊張的導航頻率資源，這就需要統籌考慮通用機場的導航設施建設方案及頻率分配。

因此，通用機場是否建設地面導航設施也要綜合考慮周邊機場的建設規劃和機場等級。距離周邊的運輸機場較近的通用機場，在機場選址階段，就應重點關注機場導航設施配置方案對鄰近機場的影響，包括信號覆蓋及頻率沖突等方面。

（五）擬使用機型的機載設備限制

通用航空不同于運輸航空，其主要區別在于，兩者使用機型的類型、大小、航空器性能、機載設備等差別較大。部分通用航空飛機存在無增壓艙、升限較低、未安裝VOR接收機等限制條件，在高原、高高原等山區飛行時難以達到部分航路的最低安全高度，無法實施點對點的航路儀表飛行，僅能低空本場或轉場飛行，此類情況下，建設地面導航設施的意義不大。執行短途運輸、公務航空等飛行活動的航空器一般不存在上述限制，此類通用機場，可根據實際建設需求，結合信號覆蓋、導航頻率資源分配等因素，統籌規劃地面導航設施的建設。

圖2 通用機場導航設施建設方案影響因素

三、通用機場的導航設施建設模式分析

根據上述分析，通用機場的導航設施建設方案的主要影響因素包括：機場使用功能、建臺環境限制、機場用地限制、導航頻率資源限制、擬使用機型的機載設備限制等，如圖2所示。

具體到通用機場的導航設施建設模式，建議首先確定通用機場的使用功能、近遠期的擬使用機型及其機載設備的配置情況，并結合不同服務功能的飛行方法，明確機場的跑道類別，即目視跑道或者儀表跑道。

在此基礎上，目視飛行一般不需要建設地面導航臺站；儀表飛行需要導航信號引導飛行器到達或飛離機場，建設本場的導航設施是必要的。若實施儀表飛行的通用機場，需在充分論證臺址方案的可行性和臺站的建設方案后，包括電磁環境測試、遮蔽角測量、飛行程序設計要求、信號覆蓋分析等，并統籌考慮機場征地條件、未來發展規劃、導航頻率資源分配、投資效益等因素，確定合理的導航設施建設方案。

結合實際工程經驗，建議以短途運輸、公務飛行、飛行培訓等功能為主的通用機場需設置地面導航臺站，并優先考慮全向信標/測距儀臺（DVOR/DME），其他以本場飛行為主的通用機場，可以考慮目視飛行，如需采用儀表飛行方法，建議可重點從機場建設投資成本的角度考慮，優先考慮設置無方向性信標（NDB）臺作為歸航臺使用，后期根據機場的遠期發展規劃，做好導航設施臺址的預留及保護工作，結合機場的實際運行情況，研究對機場導航設施進行升級改造。

四、小結

隨著國內通用航空發展的不斷深入及通用機場建設熱情的不斷高漲，如何才能讓通用機場飛起來、飛的好，是一個需要長期探索的課題，這離不開合理規劃的導航設施。需要規劃、設計、建設、審批等諸多單位的共同努力，逐漸形成一套適合我國國情的經濟有效的建設模式。

同時，隨著電子計算技術、各類導航設施和傳輸手段的提高，空中交通管制系統自動化水平的不斷提高，將飛機導航系統逐步從陸基向星基發展，也將提供更多更便捷高效的導航方式。