新航行系統與試飛安全研究分析論文

　　1 引言

　　隨著(zhù)我國航空工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，新型號新科目不斷增多，試飛科目的數量、難度都在不斷增大，為了確保試飛工作的安全，就需要有好的通信、導航、監視系統予以支持。同樣，民航空中交通流量增長(cháng)引起的飛行沖突、航班延誤日益突出，發(fā)展緩慢的地面設備滿(mǎn)足不了迅速增長(cháng)的飛行流量的需要，隨著(zhù)航天技術(shù)和計算機技術(shù)的突破性進(jìn)展，為建立全球模型的航行系統提供了技術(shù)基礎。近十幾年來(lái)，國際民航組織研究和制定了新的航行系統總體方案，許多國家已經(jīng)開(kāi)始了向新航行系統過(guò)渡的實(shí)際工作。

　　2 試飛系統的現狀

　　科研試飛工作最重要的宗旨之一就是“安全”�？罩薪煌ü芾韺τ诒ＷC安全起著(zhù)非常重要的作用。當前的軍用空管系統，其通信、導航和監視情況為：地空通信主要采用VHF話(huà)音通信，用在地面與飛機及飛機與飛機的通信，在高交通密度區域和主要航路使用比較廣泛;HF話(huà)音通信用在邊遠陸地地面與飛機的通信。導航系統采用多種導航系統共同存在，主要有無(wú)方向信標系統(NDB)、全向信標/測距儀系統(DVOR/DME)、儀表著(zhù)陸系統(ILS)、微波著(zhù)陸系統(MLS)、塔康等。監視系統主要采用雷達監視。

　　隨著(zhù)衛星技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，其局限性越來(lái)越嚴重。其缺陷主要表現在以下幾方面：

　　現有的地空通信采用話(huà)音通信，缺少數字式空一地數據交換系統，存在著(zhù)速度慢、易出錯、業(yè)務(wù)種類(lèi)受限等缺點(diǎn)。由于地空之問(wèn)通過(guò)話(huà)音進(jìn)行信息傳送，傳送100個(gè)字符大約占用15~20秒鐘，占用信道時(shí)間較長(cháng)，而目前VHF頻率資源已非常緊張，使得地空通信之間的效率低下;長(cháng)時(shí)間的通話(huà)容易造成飛行員和指揮員的疲勞，加上口音不一致，會(huì )引起說(shuō)錯、聽(tīng)錯或者理解錯;話(huà)音通信也使得大規模的數據通信受到限制，地面數據庫信息和機載數據庫信息都難以傳送;同樣也受到多信宿的的限制。

　　現有的通信、導航、監視系統，其信號大多采取視距傳播，存在傳播距離近、精度和可靠性差等缺點(diǎn)。以甚高頻全向信標(DVOR)為例，其覆蓋范圍最遠達到200NM，無(wú)法實(shí)現全空域覆蓋;同樣，雷達監視系統作用距離約400km，也不能覆蓋所有空域;通信系統的HF存在盲區，而VHF通信距離近。

　　現行的指揮系統難以適應飛機架次及密度的增加。隨著(zhù)型號任務(wù)的不斷增多，特別是未來(lái)多對多目標引導任務(wù)，飛機之間的間隔減小，指揮員工作難度急劇增大，一旦指揮員與飛行員處置不當，就可能引起飛行沖突，甚至飛機相撞事故。

　　3 新航行系統與試飛安全

　　鑒于試飛工作的特殊性以及現有系統的缺陷，經(jīng)過(guò)分析研究，認為新航行系統中的數據通信、星基導航監視等技術(shù)可以應用到試飛領(lǐng)域，與現有系統相結合，提升保障設備的可靠性和安全性。

　　3.1 通信系統的變革。引進(jìn)先進(jìn)的數據通信鏈路，逐步取代話(huà)音通信電臺關(guān)鍵問(wèn)題是地面與空中數據的雙向傳輸。未來(lái)地空通信系統可提供的業(yè)務(wù)范圍包括飛行動(dòng)態(tài)、自動(dòng)相關(guān)監視(ADS)、氣象情況、航路最低安全高度告警、塔臺管制、離場(chǎng)管制、進(jìn)近管制、航路管制、滑行、起飛與著(zhù)陸情況、飛行員位置報告、飛行計劃數據、飛行員/調度員通信、飛行情報、維修情況、飛行中緊急情況、機體及電子設備監測數據、發(fā)動(dòng)機監測數據等安全通信信息，這些信息將以數據通信為主，逐漸減少話(huà)音通信，最終達到只在必要時(shí)或緊急情況下使用話(huà)音通信。

　　3.2 導航系統的改進(jìn)。試飛工作涉及各種不同類(lèi)型的飛機，機載設備也大不相同，現有的DVOR/DME作用距離有限，無(wú)法滿(mǎn)足全空域導航需求，ILS著(zhù)陸系統對場(chǎng)型要求極嚴，易受臺站周邊環(huán)境包括樹(shù)木、飛機、建筑物等影響，因此其實(shí)施思路是在保留現有導航設備的基礎上，發(fā)展衛星導航系統以滿(mǎn)足空域要求，發(fā)展差分全球導航衛星系統以改進(jìn)現有精密進(jìn)近和著(zhù)陸的缺陷。

　�、儆扇�球導航衛星系統(GNSS)提供全空域覆蓋的導航;②差分全球導航衛星系統(DGNSS)將用作精密進(jìn)近和著(zhù)陸;③引進(jìn)現代化改造后的微波著(zhù)陸系統(MLS)用作精密進(jìn)近和著(zhù)陸;④保留慣性導航，并發(fā)展組合導航;

　　3.3 監視系統的改進(jìn)。試飛監視系統是由一、二次雷達綜合構成，形成了以二次雷達為主，一次雷達為輔的監視模式，構建了一個(gè)包括主、被動(dòng)相結合較為完善的監視系統，保證了現階段的飛行任務(wù)。但存在作用距離有限、數據率低、受環(huán)境和目標特性影響較大、方位和距離測量精度差、不能滿(mǎn)足對精確引導的支持等缺點(diǎn)，并且存在主監視信息源不來(lái)自本場(chǎng)監視設備造成的不可控狀況。

　　結合未來(lái)新機型發(fā)展的監視需求，以及試飛工作的特殊性，監視系統的發(fā)展思路是在本場(chǎng)空域及終端區域須采用一、二次雷達結合的方式，而不能像民航逐漸取消一次雷達。二次雷達采用S MODE(S MODE SSR)代替現有的A/C模式(A/C MODE SSR);在機場(chǎng)及周邊地區安裝ADS-B地面站、為航空器提供機載北斗定位設備和ADS-B機載設備等，構建集ADS-B信息和北斗信息為一體的監視信息生成、信息分發(fā)、信息處理、救援指揮平臺的“ADS-B綜合監視系統”，最終將普遍使用ADS，并且可以和SSR重合。實(shí)現對機場(chǎng)場(chǎng)面和全空域范圍內具備ADS-B監視能力的航空器和地面車(chē)輛的有效監視，并為人員救援服務(wù)提供有效幫助。

　　結語(yǔ)

　　新航行系統是一個(gè)全球一體化的系統，具有很高的技術(shù)水平，需要電子、通信、導航、氣象等各方面的技術(shù)支持。同時(shí)，新航行系統是一個(gè)以滾動(dòng)方式發(fā)展的系統，會(huì )不斷地吸納新技術(shù)、新應用，并使其向更趨于理想模式的方向發(fā)展�，F有的航行系統正面臨著(zhù)跨時(shí)代的改革，本文在理論上闡述了實(shí)現新航行系統的思路及意義，后續我們還需不斷促進(jìn)各項技術(shù)變革工作的開(kāi)展，為全面實(shí)現數字化試飛建立保障基礎。

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