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发布时间:2020-05-11 00:00:00
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民航| 深化航行新技术应用与发展策略
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民航| 深化航行新技术应用与发展策略

2022-02-20 14:40

一、航行新技术应用与发展现状

 
(一)民航局制定出台一系列航行新技术实施路线图
 
2009年起,结合中国民航实际情况,民航局陆续发布了PBN、ADS-B、HUD等新技术路线图,《中国民航北斗卫星导航系统应用实施路线图》《中国民航航空器追踪监控体系建设实施路线图》制定了详细的应用路径,明确了到2025年期间实施政策和总体工作计划,给各利益相关方提供了指南,为国内后续航行新技术应用和全球统一标准以及国际合作奠定了基础,有助于各国和地区组织间的沟通和了解。
 
(二)制定了实施航行新技术的规范标准和技术指南
 
2008年民航局制定发布了在航路和终端区实施RNAV1和RNAV2的运行指南;2010年发布了在终端区和进近中实施RNP的运行批准指南,以及使用1090兆赫扩展电文广播式自动相关监视(ADS-B)的适航和运行批准指南;2011年空管局发布了ADS-B管制运行规程;
 
2017年民航局重新制定发布了使用平视显示器(HUD)运行的评估与批准程序;2020年制定发布了航空器运营人全天候运行规定。上述标准和指南为航空公司启动和运行航行新技术提供了详细指导,介绍了运行所必需的条件及程序特点,规定了机载设备在系统性能和功能上的要求以及可接受的机载设备符合性方法。
 
(三)航行新技术试点应用和试验运行获得圆满成功
 
2006年在拉萨机场完成PBN高精度规范下的RNPAR飞行程序验证;2015年在上海浦东机场完成卫星着陆系统(GLS)飞行程序评审,由波音B737和空客A321飞机完成了GLS演示验证飞行;2015年新疆辖区成为国内首个完全实施PBN航路航线规范的管制情报区;2017年在上海虹桥机场完成ADS-BIN演示飞行,吉祥航空3架空客A321客机在管制间隔2.5海里安全降落;2018年新疆辖区启动ADS-B监视试验运行并于2020年在国内率先实现ADS-B正式全面运行。上述航行新技术的应用,解决了传统导航台信号遮蔽严重,机场无法按期投运,解决了因无二次雷达覆盖造成的“管制盲区”不安全问题,提升了繁忙机场和航路的容量和效率,实现了安全和效率的双提升。
 
(四)航行新技术设备设施和运行保障能力基本具备
 
截止2020年,国内全部管制情报区的航路航线现已实现了PBN运行,具备PBN飞行程序的运输机场达237个,其中26个属于具备RNPAR飞行程序的地形复杂机场;具备HUD特殊Ⅰ类进近标准的机场97个,HUD特殊Ⅱ类的机场21个。除部分无人区和海洋区域,国内绝大多数管制情报区实现了ADS-B基站信号覆盖中高空域。空管部门各级管制单位均接入了ADS-B信号,并可与现有空管自动化系统实现融合。
 
在民航局大力推动下,国内航空公司均具备PBN运行资质,现有运输飞机基本具备PBN能力;截至2020年底,20家运输航空公司的1278架运输飞机具备HUD能力,国产民机C919和新引进飞机均有HUD标准构型。现有客运飞机基本具备机载ADS-B设备,新引进的航空器还升级为ADS-BIN高级配置。
 
(五)航行新技术应用与发展组织管理能力初步形成
 
为进一步深化航行新技术应用,加快实施创新驱动发展战略,系统推进中国民航飞行运行方式转变,切实提升运行安全、效率和效益,2014年民航局成立了航行新技术应用与发展工作委员会(以下简称委员会),提供政府层面的引导和政策支持,统一组织推进PBN、ASD-B、HUD和GLS等航行新技术的规划和实施工作。
 
在民航局统一部署下,各运输航空公司高度重视并积极参与航行新技术应用与推广工作,并且获益匪浅。东航高原型飞机分别获得玉树、阿里、稻城、九寨、拉萨等10个机场RNPAR运行资质;南航获批使用EFB后,通过数字化管理,释放了大量人力,节约印刷成本2280万元、航务代理费3000万元,节省燃油消耗9000余吨。厦航在ADS-B应用工作中深挖新技术潜能,实现了对公司的全部航班的多维度立体监视,利用ACARS数据通信技术,提前达到了民航局4D/15的监控能力标准。
 
空管局制定了从常规地基导航向地基星基组合导航过渡,从基于地面导航设施和机载设备的飞行向基于性能(PBN)的航行过渡,从模拟话音通信向基于数据链的PBCS通信过渡,从地面雷达监视向ADS-B与雷达融合的综合监视过渡等一系列改进优化。截至2020年底,空管部门已在全部国内航路航线实现了PBN运行规范,稳步推进平行航路划设和“大通道”系统建设工作,并在国内部署上千个ADS-B地面基站和多个数据中心,为实现国内航空器实时动态监视打下了良好的基础。
 

二、航行新技术应用与发展面临的困难与挑战

 
在民航局统一领导部署下,经过多年的努力,航行新技术在中国民航的应用与发展取得了长足进步并收到了显著效果,但也存在一些问题。比如,国内航路航线已经完成了从基于传统陆基导航台到基于星基/陆基导航源的全面PBN运行规范的过渡,但未实现国际上PBN广泛应用的任意航路点到点的灵活度和高密度,仍存在过多绕飞情况;空管自动化系统现已与ADS-B实现融合,但在中西部,多数机场终端区仍没有二次雷达设备,目前仅实施ADS-B信号辅助监视下的传统程序管制手段,没有实现ADS-B管制运行模式;全国各地机场HUD运行标准均已建立,但航空公司机载设备装机率不足50%,飞行机组使用和实际运行情况不足20%。究其原因,在航行新技术潜力深度挖掘方面,仍面临诸多困难与挑战。
 
(一)容错与激励机制有待健全
 
当前,在航行新技术推广过程中,没有明确的容错和包容机制,客观上导致相关使用主体的新技术推广应用动力不足。应用航行新技术的风险是客观存在的,在新技术应用前期,新设备装机、人员培训、工作流程调整,涉及众多利益相关方和人员,要得到广泛的认同非常不易。与此同时,原有技术并未立即过时,且原有流程已非常成熟,继续采用原有技术和流程的惯性非常大。出于从承担责任角度考虑,使用原有流程出了问题,可能是某一个环节的问题,而采用了新技术、新流程后,一旦出现问题,则新技术的推进者及各利益相关方将承受极大压力。新技术在应用推广过程中的风险评估和应对措施不够充分,
 
应用航行新技术会带来收益,但成本投入也是客观存在的,由于缺乏细致的数据分析,导致各利益相关方认识不统一,加之缺乏利用航行新技术激励机制,导致相关应用主体观望而不采取行动。在各类航行新技术应用后,客观上能够节约航空公司燃油成本,提升空管运行效率,改善机场的全天候运行能力,减少飞行不安全事件,但由于缺少数据积累及整体的对比分析,应用航行新技术对运行安全、网络资源和运行效率的贡献收益缺少量化分析,没有直观效果,无法为继续深化航行新技术的应用提供充分数据支撑,客观上导致主管部门无法做到科学部署给予应用新技术的主体稀缺资源倾斜等精准激励或相关主体下达硬性的考核指标。
 
(二)组织与管理力度有待强化
 
民航局航行新技术应用与发展委员会的成立有力推动了航行新技术应用与发展,但在落实推进航行新技术应用过程中,顶层设计和跟踪引导作用发挥不够充分。各航行新技术路线图自发布以来,仅修订了ADS-B实施规划。在公布的路线图中,部分内容滞后,分解后的任务没有得到落实,里程碑事件的指标时间节点与实际不符。例如,按路线图规划,HUD装机率应为100%,实际仅不到50%。
 
原因在于,一方面,由于委员会没有纳入包括各运输航空公司、通航企业、各机场单位、飞机制造商、航电制造商、培训机构等实际推广和使用新技术的利益相关方,在新技术推进工作中,上述单位和人员缺乏了解和掌握新技术的最新政策和规划及相关组织行动计划的有效途径,也没有机会直接反馈实际运行中的意见和建议;另一方面,委员会的沟通机制和工作方法不够详细,在推进过程中,各级管理部门和运行单位缺少定期沟通,及时跟踪和指导不足,客观上造成委员会掌握最新的新技术运行特点和标准以及实际应用情况时存在信息滞后的现象。
 
(三)培训与宣传力度有待加强
 
航行新技术应用培训过程中,缺乏针对性较强的培训课程,培训覆盖范围不够,对培训质量的跟踪和监督不够,民航院校没有设置专门的航行新技术相关内容课程,没有提供新技术专题培训。比如部分航空公司和空管单位的PBN运行手册没有针对特殊复杂运行情况进行详细安全说明,个别机场主管领导不清楚本场PBN运行能力和运行标准。
 
航行新技术应用推广政策宣传力度不够,导致相关应用主体不了解政府支持政策,应用推广积极性不高。比如,在推广HUD技术初期,民航局对于飞机引进构型配置和后期加改装HUD机载设备的,给予百分之五十的资金补贴政策,但直到补贴政策到期,仅有少数航空公司向民航局按政策内容申请资金,其他很多运营人并不知晓相关政策以及补贴范围和补贴时效,信息滞后造成航空公司加改装HUD积极性受挫。山东航空公司在应用HUD技术方面经验丰富,由于缺乏合适的宣传和交流平台,示范带动作用不明显。
 
(四)设备的国产化率有待提升
 
国内航行新技术的硬件设备大都依赖进口,目前仅有部分ADS-B设备设施和系统实现了国产化。无论是PBN技术标准还是HUD机载设备加改装等,航空公司和各运行单位都受制于国外航空相关制造厂商,给运行单位带来较高的成本压力,同时也存在运行信息安全隐患。当前,PBN飞行程序也依赖于美国GPS信号源的精确性、可靠性和稳定性,国产北斗系统在民航的应用才刚刚启动实验运行,短期内难以取代现有系统。
 
(五)硬软件投入力度有待加大
 
中国境内仍有部分无人区既无法采取传统雷达手段也难以安装陆基ADS-B基站实施运行监视,在包括南中国海在内的绝大多数洋区也处于运行监视盲区,尽快开展星基ADS-B研究和试验运行势在必行。国际上部分国家和地区已经实现星基全覆盖,并向我国航空公司出售其自有航空器的运行信息,造成国内航空公司运行监控工作的被动。对比国际上航行新技术总体情况,国内在PBCS、GLS等新技术方面研究不足,投入不够,发展较慢,新技术研究和应用一直处于跟跑状态。
 
(六)军民航融合运行有待深化
 
由于军民航融合工作不够深入,加之现有空域管理体制,民航部分航路、空域和运行依旧存在受限情况。当根据运行需求规划新的PBN航路或者在机场终端区开发新的进离场飞行程序时,除了受制于环境和设备约束外,在一定程度上还存在军民航运行中相互制约的矛盾。比如,在国内机场终端区,按民航局统一部署要求,包括大多数军民合用机场在内基本完成了PBN进离场飞行程序设计,但是,大多数情况下,军民合用机场的空管指挥是参考场压(QFE),无法正常实施按修正海平面气压(QNH)的PBN飞行程序,进一步增加了可控飞行撞地(CFIT)的运行风险。
 

三、航行新技术深化应用与发展策略建议

 
长期以来,全球航空技术的发展一直由欧美国家主导,在航行技术更新换代之际,加快深化航行新技术应用,并借此打造适应未来技术创新、绿色发展的体系标准等核心能力,是我国掌控航空技术自主权,提升国际话语权的重要契机。基于上述航行新技术应用与发展面临的困难和挑战,我们应当充分发挥制度优势,加强全行业协作和创新,统一思想和目标,解决现阶段存在的问题和困难,深挖航行新技术潜力,支持民航高质量发展,助力多领域民航强国战略目标实现。
 
(一)完善航行新技术委员会运作机制,提升沟通协作效率
 
为深化航行新技术应用,应扩充现有委员会成员,引进机场、航司、航空器和相关设备制造商、科研院所和专业院校等行业相关参与方,建立定期会议工作机制,充分发挥各方优势。一是聚合各方资源。融合包括资金、技术、人才、数据等在内政府资源和各方优势,形成合力。二是提升协作效率。通过建立定期信息沟通机制,统一各方目标愿景,更新发展路线图和技术方案,共同识别风险、跟踪对齐进度,提升信息沟通效率。在此基础上,协调各方更高效地开展研究测试、流程对接和数据交换等合作。
 
(二)统筹航行新技术的发展规划,持续跟踪应用发展进度
 
航行新技术应用与发展需要科学的规划引领。企业架构方法是组织开展业务规划,并持续治理业务和信息架构的科学方法。委员会可借鉴运用企业架构方法,加强规划和治理。首先,在明确目标愿景、理清应用现状的基础上,设计统一的航行新技术应用与发展目标架构,开展差距分析,制定包含飞机、安全、通讯、导航、监视、辅助设施等多个领域的发展路线图,明确其相互间的依赖关系和先后顺序。其次,将一张蓝图绘到底,明确短、中、长期的任务计划、期望效果和预算方案,制定任务的里程碑和指标体系。通过委员会定期会议,持续跟踪各项任务完成进度并及时更新同步相关信息,发挥委员会信息透明优势,促进各方积极推进各项任务。基于委员会各方达成共识的发展路线图,更加有针对性地进行整体投资规划,引导各方制定自身的投资规划,避免重复建设和投入,科学制定并实施现有设施的调整计划,充分发挥资源价值并降低投入成本。
 
(三)加强风险管控,提升航行新技术安全管理和应急能力
 
为应对航行新技术带来的挑战,需要不断完善法规标准和监管体系,防范人为因素风险,并加强对新增风险的识别和应对。一是开展定期风险评估。持续收集、分析航行新技术应用过程中出现的相关风险事件,识别新的人为因素风险,委员会定期组织开展评估,总结形成应对和改进方案,完善相关法规标准和监管手段。二是提升应急响应能力。持续改进空管中心、塔台、雷达站等关键单位的应急能力。针对PBN或ADS-B等相关系统失效或出现异常等情况,建立可操作的应急能力评估和训练程序,定期开展训练和检验,确保人员对相关设备和应急程序的熟悉度。基于多系统集成和数据融合,建设系统应急辅助能力,在启动应急方案的情况下,仍可持续提供支持。三是保障网络信息安全。ADS-B等技术运用了基于IP网络的数据传输以及更加开放的技术框架,系统间的交互关系更加复杂,网络信息安全将会面临巨大挑战。要加强全局的数据一致性监测、网络入侵监测,特别是地空通信链路、ADS-B等数据的传输链路以及缺乏足够安全管控的老旧系统监测;要建立完善系统灾备和应急能力以及网络安全事件通报和处置程序,并定期开展演练。
 
(四)加强政策引导和舆论宣传力度,激发新技术应用活力
 
为充分调动相关单位应用航行新技术的积极性,委员会应多措并举,加强宣传推广、破除惯性思维,鼓励先行先试,发挥示范带动作用,同时在推广过程中要建立容错机制,创造良好的新技术推广应用环境。一是建立积极、正向的舆论宣传机制。委员会根据技术路线图和指标体系,对当前新技术取得的成果进行至少每年一次的定期评估,广泛开展宣传创新成果,塑造榜样模范,提炼实践经验,引导各方积极参与,让各方更容易了解新技术发展对自身带来的收益,塑造民航业积极响应国家十四五创新发展战略的良好形象。二是提升数据支撑能力。定期收集各相关方数据,进行数据分析并形成报告,使各相关方能够充分认识到航行新技术在安全、效率、效益等方面的作用,从而增加相关单位的积极性、主动性,最大限度地激发全行业的动力。三是引入适当的激励惩罚机制。通过降低收费、飞机引进、航线审批、时刻分配等政策,向积极推进新技术应用的企业倾斜。同时,可设立技术创新奖项,通过“揭榜挂帅”机制,鼓励各单位积极开展新技术应用创新。针对没有及时沟通汇报、未按计划推进落实的单位,可以考虑下达硬性指标或要求整改。
 
(五)完善航行新技术培训机制,加强新技术人才梯队建设
 
航行新技术的持续深化应用需要有足够的人才保障。一是建议结合路线图,加强人才梯队建设和能力建设。针对空管、飞行、维修等关键岗位人员,做好岗位和技术能力需求的评估,做好人员招聘、培训和认证计划。优化培训课程、认证程序和职业发展路径,引导人才积极提升自身技能。定期收集从业人员信息,包括新技术带来的岗位新增和人员技能发展数据,为下一步投入提供支撑。二是充实培训内容,完善培训机制。民航院校应将航行新技术纳入教学体系中,积极开设相关课程,在飞行训练中设置相关训练项目,在学校阶段完成基础理论及运行的培训,进入运行单位后,再进行与机型和航空公司运行特点相符的培训。三是持续加强从业人员的岗位培训。强化理念、设备设施、程序、主动报告等方面的训练,让相关岗位人员熟练掌握、运用各项新技术,不断提升新技术运行能力。
 
(六)加大对国产航行新技术研发支持力度,减少国外依赖
 
为降低对国外技术的依赖,应加大对国产航行新技术研发支持力度,加快创新步伐。一是强化北斗系统与航空工业、民航业的融合发展,鼓励国内厂商研制航行新技术所需的机载和地面设备,利用国产民机平台,在适航审定、航电系统制造与测试等方面实现突破,完成验证并投入运营,提升航行新技术国产化率,实现自主可控。在国产民机上运用成熟后,逐步参与国际市场竞争和国际标准制定。二是鼓励自主开展空域冗余度模型等智能化应用技术研究,充分发挥数字技术优势,加强对航空器小于间隔、跑道入侵等风险的监控,提升空中交通运行的冗余度,减少干扰,增强空域管理的灵活性和连续性。
 
(七)把握空域管理体制改革机遇,主动开展军民融合工作
 
2021年,党中央直接领导的中央空中交通管理委员会正式成立,职能由“管制”转变为“管理”,有望把中国空域管理格局调整到最佳状态。借此机遇,民航局应主动加大军民航融合力度,强化航行新技术推广应用。一是在航路航线规划方面,应着眼于未来新航行系统,落实按需划设航路和灵活使用机制,切实将PBN技术用好用透,满足人民群众不断增长的高效顺利出行需求。二是促进军民合用机场管制指挥系统现代化。积极开展飞行运行信息的共享机制,交换民用航空器ADS-B信息,统一PBN技术规范,尽早实现在国内所有机场运行PBN飞行程序,为公众提供安全出行保障。
 
(八)加快技术融合和数据共享,提升航行新技术创新能力
 
在大数据等技术广泛应用背景下,民航航班运行相关数据将进一步丰富,将事件、飞机、航班、机场、旅客和人员活动等海量数据,基于大数据技术进行数据汇聚和技术融合,可以更好地监控运行状态、分析事故原因、发现风险趋势、制定改进措施,促进行业高质量发展。为激发创新能力,一方面,要发挥委员会综合协调的优势,推动行业各参与方积极共享数据,促进各方协作和沟通,共同优化业务流程,提升运行安全水平;另一方面,要构建统一数据平台底座,建立数据共享和使用机制,在个人信息隐私得到保护的基础上,委员会成员可按权限开展数据探索和分析,共同提升行业数据应用水平和航行技术创新能力。
 

航行新技术应用展望

中国民航航行新技术应用展望图

 
当前,以人工智能为核心的第四次科技革命和产业变革,必将对行业发展产生深刻影响。知识、技术迭代更新步伐明显加快,加快推进以航行新技术为代表的新技术应用,对民航业贯彻新发展理念、促进“双碳”目标实现来说尤为重要。民航安全底线新形势、智慧主线新任务、“一二三三四”总体工作新思路,对航行新技术应用与发展提出了更高要求,同时也带来了更大的机遇。相信在民航局的领导下、在委员会的组织协调下,未来航行新技术在中国民航的应用将逐步达到理想场景。PBN和ADS-B的精确性和灵活性优势得到充分发挥,终端区空域结构持续优化,流量管理能力大幅提升,繁忙机场终端区运行效率显著提高,连续爬升(CCO)/连续下降(CDO)以及点融合(PMS)和平行跑道仪表进近程序(EoR)常态运行,国内机场终端区GLS运行广泛实施。更多的空中“大通道”和更加密集的平行航路不断出现,飞行航径更加现安全、灵活、高效。在无人区和洋区,基于性能的通信和监视能力PBCS技术应用得以普及,实现空地之间无缝、高效互联互通。国产化星基系统实现ADS-B信号全面覆盖,机场终端区融合高标准的PBN飞行程序与ADS-BOUT/IN管制规范。国产卫星通信技术和5G在民航领域深度应用,民航运行和监控领域实现由AI替代。

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发布时间:2020-08-25 20:02:16

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发布时间:2020-08-25 20:03:40

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