浅谈美国新一代航空运输系统及其对中国的借鉴意义

　  摘要：本文综合讨论了美国新一代航空运输系统的背景、定义、研发、部署和实施情况，分析美国新一代航空运输系统的进展状况以及其面临的问题和挑战，对我国发展新一代航空运输系统具有很大借鉴意义，也对中国当前新一代航空运输系统做了简要说明。
　　关键词：航空运输系统；未来需求
　　0前言
　　新一代航空运输系统不是一个全新的独立系统，而是在现有基础上采用新标准、新技术、新装备和新程序集成相关航空业务子系统，采用新的运行方式、业务方式和管理模式过渡发展成为下一代航空运输体系。目标在于改进航空运行的安全、容量、效率，可预测性，降低成本，更加环保等。中国民用航空局根据美国新一代航空运输系统的发展情况，结合中国民航发展趋势，提出建设我国新一代航空运输系统的构想。新一代航空运输系统与之前的新航行系统最大的区别在于，不仅仅是从空管、通信、监视、导航等方面做出改进，更重要的是整合了空中交通管理、机场运行、安全管理、气象预报、安保系统、网络信息服务、环境保护、宏观政策标准等共计八个相关方面的运行能力，使之整合成一个完善的系统，协同运作能够极大的提高航空运输效率。
　　1NextGen——美国新一代航空运输系统体系结构
　　美国新一代航空运输系统计划（NextGen）提出的背景是，随着美国航空运输需求的不断增长，目前的航空运输系统将很难满足未来的航空运输需求。因此，FAA推出了一个航空运输系统升级计划——新一代航空运输系统，美国政府预计将航空业占GDP的比重由6％提升到9％以上，提供1100万个就业岗位，2025年空中交通流量将是目前的2-3倍，而且9.11对美国航空业安全造成了巨大威胁，美国每年要投入40亿美元和大量的人力资源用于安保。繁琐的安检程序造成了航班延误，牺牲了旅客宝贵的时间；但是美国现有基础设施存在很大的局限和不足，20世纪50年代开始形成的空管设施布局投资巨大，性能不足，运行维护成本高，以地面为中心的系统，自动化程度低，依赖话音通信、地基导航和传统雷达监视方式。
　　与目前基于地面的雷达导航、有声无线电和人工空中交通管理的系统不同，美国新一代航空运输系统将是基于卫星导航、电子数据交换和自动化空中交通管理的系统，将会提高航空运输系统的安全性，减少环境污染。美国未来航空发展呈现三个突出特点：空中交通流量的增长速度超过旅客数量的增长速度；航空活动的类型更加趋于多样化，除商务运输、军用运输、公务机、私人飞机外，还将增加无人驾驶航空器等新的机型；新的航空器性能更加先进，但传统的航空器还在服役，航空器之间的性能差异较大，对运行方式、效率和安全管理带来挑战。
　　为了保持美国在航空运输业、制造业、标准制定和新技术等方面的世界领先地位，适应更加节约成本、节能环保的航空发展趋势，提高容量的任务变得更加迫切和艰巨。即使投入目前两倍的资源，美国现有的空中交通流量管理也将不能适应未来巨大的飞行流量和飞行密度的需求，按照现行的空中交通管理方式，2020年美国由于航班延误造成的损失将达到每年400亿美元。因此，美国必须发展新一代航空运输系统，其核心是保障安全、增加容量、增强灵活性、提高运行效率、更加环保和降低成本。
　　根据美国《世纪航空再授权法案》“新一代航空运输系统”发展战略是建立一个更加现代化的新型的航空运输系统，以满足未来航空运输对安全、容量、灵活、效率以及保安的需要。法案授权运输部、国土安全部、商业部、国防部、白宫科学与技术政策办公室、航空航天局、联邦航空局等七大政府机构组成联合计划发展办公室（JointPlanning & Development Office-JPDO），联合企业、私营业主、学术团体等，开展新一代航空运输系统的研究、开发与建设，JPDO设在FAA内，受美国联邦航空局（FAA）和空中交通组织（ATO）领导。2004年，JPDO向国会提交了《新一代航空运输系统计划》Next Generation Air Transportation System，简称NGATS，2006年正式更名为NextGen。
　　新一代航空运输系统（NextGen）的战略目标在于建立灵敏、快速反应的空中交通系统，从容应对目前及未来航空器运行、容量、新商业模式的运行需求；提高机场能力，制定应对未来需求的机场运行和管理新概念，改进机场设施以满足发展需求；建立综合、主动的安全管理系统，将安全管理延伸至设计阶段；全面提高天气观测和预报水平，将气象参与航空运行全过程决策，减少天气对飞行的影响；建立高效、透明、多层次保安系统，不限制公众流动性和公民自由，不产生延误，不增加额外成本；建立网络信息平台使得航空器承运人、旅客等所有用户都可以获取所需信息，掌握环境动态，得到个性化情景意识服务；制定新政策和新程序，采用新技术开发新燃油、发动机和航空器，减少航空污染，保护环境；制定全球统一的标准、程序和航空政策，推进全球在技术、装备、运行等方面的兼容性和一致性；其最根本目标在于通过推进以全球统一标准的美国产品和服务继续对外开放，保持美国在全球航空业的领导地位。
　　基于性能的运行能力是NextGen最核心、最根本的改变，不再强调地面设备为核心，而是以综合航行性能为核心，基于性能的导航PBN-Perfomance Based Navigation（RNAV/RNP），根据机载性能享受不同的空域服务（航迹选择、间隔等）；强大的网络信息访问能力，将现有航空各类信息进行整合，航空业各方既提供信息，也共享信息，发挥信息在决策支持中的作用，网络平台透明、开放、共享；特别是气象信息参与决策能力使得目前60％因天气原因造成的航班延误可以避免，减少损失大约40亿美元，把地面和空间气象观测系统整合成一个虚拟的国家航空气象信息中心，采用数据链发布更准确、及时的气象预报，飞行员可以根据机载能力灵活选择航线；同时多层次自适应保安安保系统将与其它领域安保信息联网，通过网络信息把保安关口前移，减少对旅客的人身干预；采用GPS、GALELIO、GLONASS，通过地面、空间和机载增强系统提高导航精度，可保障航路、终端区、进近飞行和着陆；基于轨迹的航空器运行能力动态的空域管理、分配和使用，灵活选择航迹，增加自主间隔调配；可视飞行的能力把相邻航空器位置、航迹、机场电子地图、气象信息等传输到驾驶舱，采用驾驶舱显示技术使得飞行员和管制员看到的是同一种真实的情景；优化机场跑道、滑行道布局，减少跑道占用时间和滑行时间，提高起降能力，采用新技术提高机场运行安全和效率，如防止跑道入侵、地面交通管理等；NextGen的核心是建立在新技术、新程序上的新型的空中交通管理系统和基于性能的航空运行模式自动相关监视广播系统（ADS-B），飞机把自身空间位置和轨迹（机载计算机提供的卫星导航数据）通过数据链广播到空间和地面，其周边飞机和地面管制员可以看到该飞机的实时位置及飞行轨迹。按照计划，美国新一代航空运输系统计划将分成三个阶段：第一阶段是充分利用现成技术改进航空系统，同时开展对新一代航空系统所需技术的研究；第二阶段将致力于应用第一阶段的研究成果；第三阶段将扩大至全国范围运行。新一代航空运输系统预计到2025年完成，预计其基础设施建设将耗资150亿至220亿美元。