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观察:霍尼韦尔自动化技术在机场上的成果_0

2019-06-11 09:59 出处:未知 人气: 评论(

  飞机起飞、落地,乘客安检、登机在这些你司空见惯的场景中,总会有一些意想不到的东西。

  比如要容纳和管理更多飞机的起降,最直接的解决办法似乎是建一个更大的机场。那些巨无霸机场的涌现也多少证明了这一点。不过这不是全部,还有更聪明的方案。

  有人已经在这么做了。眼下,霍尼韦尔公司正在迪拜实施一个现代机场的运力优化项目,工程技术人员在迪拜国际机场部署公司研发的设备和技术,以帮助其在两年后将每小时离港率从目前的20架次提升到30架次以上。

  想象一下,现在你是一架波音客机的机长,在你刚刚起飞不久,机舱里就响起了一声短促的提示音,这是从地面空管系统传来的指令。紧接着,一条信息出现在显示屏上:请沿当前航迹飞行。预计本航班将于17点20分抵达北京首都国际机场。请在12号跑道降落。

  大部分人可能会忽略上面的几个小细节:一是这条信息是在飞机刚刚起飞不久就发来的,二是它不仅给出了具体的抵达时间,还准确告知了飞机降落的跑道号码。

  这是霍尼韦尔最新的四维飞行管理系统。借助安装在飞机上的这一系统,机场空管系统可以随时与本空管区域内的航班自动交换数据,了解航班的位置、航速,以及抵达的具体时间,从而对交通流量进行准确预测。这些信息被传送到机场,机场塔台可以依次安排航班进场和降落。

  对于乘客它有一个直观的好处,就是将大大减少飞机在空中盘旋等候降落,或者闷在机舱里等候起飞的情形。

  这项新技术正在研发当中,预计在2018年以后推出。戴殊荣(BrianDavis)说,他是霍尼韦尔航空航天集团亚太区航空运输副总裁。

  目前飞机和机场普遍使用的是传统的三维飞行管理系统。空管系统使用雷达监测空中的交通情况,用经度、纬度、高度三维坐标,最终确定飞机在空中的位置,根据飞机的速度、航向、飞行模式等预测和估计信息对飞行员发出指令,引导其安全飞行。

  随着空中交通日益繁忙,这种传统系统的缺陷越来越明显。由于是人为控制,只有等到飞机足够接近机场时,塔台控制员才能判断出飞机的状况,发出指令调整飞机的相互位置来控制进场和着陆。但飞机收到指令时往往已经飞抵机场上空,因此一旦机场的吞吐能力有限出现拥挤时,它们就不得不在空中进行盘旋等候降落。

  四维飞行管理系统在三维系统基础上增加了时间维度。在这种系统内,每一架航班都会预先制定飞行四维轨迹,存储在飞机的计算机内,并上传到空管系统。空管系统存有本空管区域内所有航班的四维轨迹,在飞行过程中,所有航班都自动通过卫星与空管系统进行超远距离传输数据链,空管员能够在显示屏上监测到每架航班的详细飞行数据。

  在正常情况下,四维飞行管理系统可以不依靠任何人力。航班不需要空管人员给予任何导航指令,只要按照预先设定的四维轨迹飞行,按预设的时间表到达中途点和目标机场。

  要动用人力,除非是受到了气象条件等其他因素的影响。如果航班的飞行时间出现波动,空管员可以根据实际情况指挥飞机控制飞行速度,按重新设定的四维轨迹和时间点到达。

  2012年2月,一架空客A320飞机首次利用霍尼韦尔的四维轨迹技术进行了一次试验飞行。该飞机从法国图卢兹起飞,飞往丹麦首都哥本哈根和瑞典首都斯德哥尔摩。不过,这次试飞只是在巡航阶段使用了四维轨迹技术,在最关键的起飞和降落阶段并没有使用。

  一些技术在未来才能推出,但目前实际应用的技术已经在缓解航班滞留问题上开始发挥作用。戴殊荣说。他表示,如果不是完全使用新技术,而是将现有新技术进行一些整合,同时在机场或飞机上使用的话,机场拥堵状况的缓解至少也能提高若干个百分点。

  这是霍尼韦尔航空航天集团的一个大计划,这家公司同时也在积极参与欧洲天空一体化空管研究(SESAR)中的空中交通管理解决方案。

  提高机场运力和管理空中交通是一个系统工程,它也涉及到整个飞行航路的规划。

  传统的飞行导航需要依赖地面信号的指引。一架飞机在两个不同的城市间飞行时,航线其实并不是一条直线。这是因为飞机在飞行途中要从若干个地面导航站接收信号来确定自己的位置,而受地面条件和建造成本的限制,地面导航站并不是呈直线排列的。

  霍尼韦尔的新导航技术则是在两个机场间的空中规划出一条虚拟直线距离,引导飞机飞行,这可以从根本上缩短飞行距离。

  该导航技术依靠全球定位卫星支持。它脱离了地面站,依靠导航卫星发送和反馈导航信号,通过飞机上的机载设备完成整个飞行过程的导航。

  在起飞前,飞机上安装的三维飞行管理系统根据导航数据库,计算出两个城市之间的直线飞行线路。在飞行过程中,依靠全球定位卫星的支持,机载设备接收卫星传送的信号。机载设备是由接收机、信号处理器、计算机等组成,获取卫星轨道参数后,由计算机解算出飞机的各种飞行参数,并按规划的虚拟直线飞行。

  新导航技术还可以提供空域的利用效率。传统的地面导航站与飞机之间依靠模拟信号联系,受信号传输速度和范围的限制,模拟信号允许两架飞机的间隔距离大约为8英里。这是一条空中的行车道,一架飞机需要占用大约8英里的空域宽度。这也是为了安全考虑。

  而在新导航系统采用数字传输技术之后,信号更快捷、可靠,允许飞机之间缩小间隔距离。原本只能飞行一架飞机的空域,现在可以容纳4架飞机。

  现在我们把目光转回地面。空域的利用效率提高了,但如果飞机总是不能尽快起飞,它的效果也会大打折扣当然,此时机场的效率也降低了。让空中和机场都能够同时容纳更多飞机的下一步,就是确保飞机能够尽快进入跑道并起飞,或者降落。

  以往在飞机的地面滑行阶段,引导主要通过控制台由人工来完成,即飞行员与控制员之间的无线电对话。但是人工引导有着明显的弊端,比如当机场地面滑行的飞机数量较多,或者遇到与国外航空公司飞行员语言沟通有困难时,都会影响引导的效率。

  灯光引导或许可以解决这种问题。它可以像地面交通的红绿灯一样,成为放之四海皆准的语言,提高飞机与塔台之间的沟通效率。

  霍尼韦尔的灯光引导系统由不同功能的多种灯具及系统监控组成。发出不同颜色灯光的灯具及相关配件,被分别安装在滑行道、联络道以及机坪上,系统监控安装在机场的灯光站,塔台控制员可以进行操控。

  灯光引导系统与机场中央运行数据库相连接,能掌握机场各航班的实时动态,为每一个起降的航班自动生成合理的滑行路线。当飞机进入滑行状态,经过的路线上的绿色灯光会自动点亮。如果飞机滑行至交叉路口或者与其滑行路线有冲突,系统会根据需要自动启动红色的停止排灯来提示飞行员,并生成另一条可行的滑行路线。

  这一技术已经在韩国仁川机场成功实施,目前也正在迪拜国际机场部署。霍尼韦尔还在计划推出与飞机驾驶舱同步显示的跑道灯光技术。驾驶员既可以透过目视来辨识灯光,也可以通过驾驶舱内显示屏的灯光指示来帮助起飞和降落。

  戴殊荣透露,正在就这一技术与波音(Boeing)、空客(Airbus)以及中国商飞等飞机制造商进行协调,预计2015年后在新交付的机型上实现运用。

  未来,在飞机被允许进场时,它还可以在陆基增强系统的引导下快速而安全地降落。通过在跑道周边和飞机上安装卫星定位装置,互相传递信号,实现精确的卫星引导降落。

  目前很多机场使用的是于1930年代出现的仪表着陆系统。除了需要大量的人工维护,传统设备的另一大缺陷是效率问题。一套仪表系统只能负责一条跑道,如果是多跑道的话,则需要安装多套系统;仪表着陆系统使用模拟信号,对于当前已采用全球定位系统的很多设备来说,可能造成无法支持的情况;现有仪表着陆系统有其限定覆盖的扇形范围,所以飞机只有在信号覆盖范围内做直线运动。

  陆基增强系统采用的是数字信号,由空中卫星子系统、地面站子系统、机载子系统三大部分组成。它可以管理多条跑道,能同时实现26个不同方向的进近指飞机下降时对准跑道的这个飞行过程。由于覆盖面广,只需安装一套陆基增强系统就足够了,一个机场为此而省下的投资可以用在其他项目上。霍尼韦尔正在与空客合作,在中国的天津机场进行陆基增强系统的试点,预计在2013年年底或2014年年初开始实施这个项目。

  根据霍尼韦尔公司提供的数据,目前已在全球范围内实施了500多个新型的机场和飞行管理案例,其中包括众多国际化枢纽机场,例如韩国仁川机场、德国慕尼黑机场、迪拜国际机场等等。所有的航空公司都对国际化枢纽机场抱有很大的期望,都着眼于机场未来的吞吐能力,戴殊荣说,我们正帮助它们释放更多的空间。

  释放以容纳更多飞机不再只是通过扩建机场这种简单粗暴的方式去解决。这一系列基于卫星、数据系统和数字传输技术的方案,让那种即便有了些年头的机场也能变得聪明起来。

  对于可以预见会越来越繁忙的空中道路而言,这也是一件好事。无论是驾驶员还是乘客,在空中和地面两头都抓狂的情形还是遇到的越少越好。

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