新航行系统与试飞安全研究分析论文

新航行系统与试飞安全研究分析论文

　　1 引言

　　随着我国航空工业技术的飞速发展，新型号新科目不断增多，试飞科目的数量、难度都在不断增大，为了确保试飞工作的安全，就需要有好的通信、导航、监视系统予以支持。同样，民航空中交通流量增长引起的飞行冲突、航班延误日益突出，发展缓慢的地面设备满足不了迅速增长的飞行流量的需要，随着航天技术和计算机技术的突破性进展，为建立全球模型的航行系统提供了技术基础。近十几年来，国际民航组织研究和制定了新的航行系统总体方案，许多国家已经开始了向新航行系统过渡的实际工作。

　　2 试飞系统的现状

　　科研试飞工作最重要的宗旨之一就是“安全”。空中交通管理对于保证安全起着非常重要的作用。当前的军用空管系统，其通信、导航和监视情况为：地空通信主要采用VHF话音通信，用在地面与飞机及飞机与飞机的通信，在高交通密度区域和主要航路使用比较广泛;HF话音通信用在边远陆地地面与飞机的通信。导航系统采用多种导航系统共同存在，主要有无方向信标系统(NDB)、全向信标/测距仪系统(DVOR/DME)、仪表着陆系统(ILS)、微波着陆系统(MLS)、塔康等。监视系统主要采用雷达监视。

　　随着卫星技术、计算机技术的发展，其局限性越来越严重。其缺陷主要表现在以下几方面：

　　现有的地空通信采用话音通信，缺少数字式空一地数据交换系统，存在着速度慢、易出错、业务种类受限等缺点。由于地空之问通过话音进行信息传送，传送100个字符大约占用15~20秒钟，占用信道时间较长，而目前VHF频率资源已非常紧张，使得地空通信之间的效率低下;长时间的通话容易造成飞行员和指挥员的疲劳，加上口音不一致，会引起说错、听错或者理解错;话音通信也使得大规模的数据通信受到限制，地面数据库信息和机载数据库信息都难以传送;同样也受到多信宿的的限制。

　　现有的通信、导航、监视系统，其信号大多采取视距传播，存在传播距离近、精度和可靠性差等缺点。以甚高频全向信标(DVOR)为例，其覆盖范围最远达到200NM，无法实现全空域覆盖;同样，雷达监视系统作用距离约400km，也不能覆盖所有空域;通信系统的HF存在盲区，而VHF通信距离近。

　　现行的指挥系统难以适应飞机架次及密度的增加。随着型号任务的不断增多，特别是未来多对多目标引导任务，飞机之间的间隔减小，指挥员工作难度急剧增大，一旦指挥员与飞行员处置不当，就可能引起飞行冲突，甚至飞机相撞事故。

　　3 新航行系统与试飞安全

　　鉴于试飞工作的特殊性以及现有系统的缺陷，经过分析研究，认为新航行系统中的数据通信、星基导航监视等技术可以应用到试飞领域，与现有系统相结合，提升保障设备的可靠性和安全性。

　　3.1 通信系统的变革。引进先进的数据通信链路，逐步取代话音通信电台关键问题是地面与空中数据的双向传输。未来地空通信系统可提供的业务范围包括飞行动态、自动相关监视(ADS)、气象情况、航路最低安全高度告警、塔台管制、离场管制、进近管制、航路管制、滑行、起飞与着陆情况、飞行员位置报告、飞行计划数据、飞行员/调度员通信、飞行情报、维修情况、飞行中紧急情况、机体及电子设备监测数据、发动机监测数据等安全通信信息，这些信息将以数据通信为主，逐渐减少话音通信，最终达到只在必要时或紧急情况下使用话音通信。

　　3.2 导航系统的改进。试飞工作涉及各种不同类型的飞机，机载设备也大不相同，现有的DVOR/DME作用距离有限，无法满足全空域导航需求，ILS着陆系统对场型要求极严，易受台站周边环境包括树木、飞机、建筑物等影响，因此其实施思路是在保留现有导航设备的基础上，发展卫星导航系统以满足空域要求，发展差分全球导航卫星系统以改进现有精密进近和着陆的缺陷。

　　①由全球导航卫星系统(GNSS)提供全空域覆盖的导航;②差分全球导航卫星系统(DGNSS)将用作精密进近和着陆;③引进现代化改造后的微波着陆系统(MLS)用作精密进近和着陆;④保留惯性导航，并发展组合导航;

　　3.3 监视系统的改进。试飞监视系统是由一、二次雷达综合构成，形成了以二次雷达为主，一次雷达为辅的监视模式，构建了一个包括主、被动相结合较为完善的监视系统，保证了现阶段的飞行任务。但存在作用距离有限、数据率低、受环境和目标特性影响较大、方位和距离测量精度差、不能满足对精确引导的支持等缺点，并且存在主监视信息源不来自本场监视设备造成的不可控状况。

　　结合未来新机型发展的监视需求，以及试飞工作的特殊性，监视系统的发展思路是在本场空域及终端区域须采用一、二次雷达结合的方式，而不能像民航逐渐取消一次雷达。二次雷达采用S MODE(S MODE SSR)代替现有的A/C模式(A/C MODE SSR);在机场及周边地区安装ADS-B地面站、为航空器提供机载北斗定位设备和ADS-B机载设备等，构建集ADS-B信息和北斗信息为一体的监视信息生成、信息分发、信息处理、救援指挥平台的“ADS-B综合监视系统”，最终将普遍使用ADS，并且可以和SSR重合。实现对机场场面和全空域范围内具备ADS-B监视能力的航空器和地面车辆的有效监视，并为人员救援服务提供有效帮助。

　　结语

　　新航行系统是一个全球一体化的系统，具有很高的技术水平，需要电子、通信、导航、气象等各方面的技术支持。同时，新航行系统是一个以滚动方式发展的系统，会不断地吸纳新技术、新应用，并使其向更趋于理想模式的方向发展。现有的航行系统正面临着跨时代的改革，本文在理论上阐述了实现新航行系统的思路及意义，后续我们还需不断促进各项技术变革工作的开展，为全面实现数字化试飞建立保障基础。

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