自由飞行

编译 周将能

空中困境:飞机排长队

随着航空业的日益发展,空中的交通管理越来越受到人们的关注。按照目前的统计数字,每天起飞的商业飞机约有21000架次,而且这个数字每年还以2%至5%的速度增加。航空班机的安排已从令人不安的拥挤,发展到可怕的航路阻塞。

尽管经过了一次又一次的现代化努力,那些过时又超负荷的空中交通控制中心已疲于奔命,难以为继。受监控的飞机一次次从控制雷达荧屏上消失,就连美国总统的“空军一号”也会在空管雷达屏上失踪。为了避免此类失误,控制系统必须增加飞机间的距离。这种提高安全度的办法,虽然保证了美国商业飞机事故率较低的水平,但它牺牲了客运航班数量和效率。

尽管各方面的专家意见相左,但有一点却是一致的:这个问题必须迅速解决。

“自由飞行”的由来

一些探索者很早就开始寻找解决这个问题的方案。其中由克顿在1965年提出的“自由飞行”思想最为著名。自由飞行就是把航空控制权从地面转到天上,让飞行员根据风向和天气自由选择路径最短、耗油最低的航线,而不参照地面给予的迂回死板的航线,就好象天空中自由飞翔的小鸟和蜜蜂一样。依靠新的卫星、计算机和通讯技术,自由飞行的飞机将飞得更快,更省,更安全。

按传统的飞行控制方法,地面人员依靠雷达跟踪和无线通讯,以对话方式引导驾驶员的每个转向、升降和加减速。美国联邦航管局里的每个控制人员,时刻要在他自己的荧屏上监视有20架飞机飞行的几百公里宽的空域。飞机在每个空域的预定路线上飞行,地面控制人员依此计算时间和距离来跟踪和安排交通。这种预定航线,致使转向增多,距离增长,燃料多耗,更为危险的是,当飞机从一个空域转向另一个空域时会发生严重失误。而采用“自由飞行”将避免由交通拥挤引起的航路堵塞现象,并大大减少飞机碰撞的可能性。

安全飞行区

克顿的思想是建立安全飞行区。每架飞机维持两个监视区:一是近距离的保护区,另一个是更大范围的预警区。为了保护区不受侵入,一旦发现自己的预警区与另一架飞机的预警区有重叠,便发出更改路线的信号。

早期的自由飞行系统采用了交通警告与碰撞避免系统(TCAS)。这种系统先发出无线信号,当它收到其它飞机发回来的信号时,它对信号进行碰撞的可能性分析,并提示飞行员进行相应的升降操作。为了避免假信号,该系统1993年以后又陆续作了一些改进。

1995年10月,航空无线电技术委员会(RTCA)做为联邦航空局的智囊团,完成了创造性的报告,并为自由飞行正式命名。RTCA提出46点行动计划,争取在2010年实现自由飞行的目标。这个计划采用了一套先进的通讯、导航监视电子设备。在这个系统中,全球定位系统(GPS)接收卫星送来的位置信号,这些信号再由地面上的广域和局域系统进行修正。无线通讯系统用于飞机间和地面间的话务通信。监视广播系统传送有关飞机的方位、高度、速度和方向的信息。最后,飞行员还通过GPS送来的信号来观察机翼下的地形状况。

自由飞行的第一步

千里之行始于足下。人们首先拿货机作自由飞行试验。由于货机没有客机上安装的交通警告及碰撞避免系统(TCAS),他们在货机上装备自动依赖监视发播系统。此系统在驾驶舱之间和驾驶舱与地面之间传送方位,身份,速度和方向的信息。该系统在1999年夏天的试验取得了成功。尽管它还不是一种全面的避撞系统,美国联合递送服务(UPS)飞行公司发言人很有信心地说:“最终客机也会使用该系统,它的好处就象数字手机优于模拟手机一样显而易见。”

美国联邦航空管局和航空公司恐怕很难一下子完成广义上的自由飞行。由于现行空管系统老旧、庞大而复杂,没有人真正懂得如何对它进行改造;同时,它还必须继续24小时运行来监视日常空中交通。有人建议另建一个并用系统,以便一个用于日常运行,另一个用于技术改造。但此种做法不但取决于预算,而且联邦航管局官员和航空公司的负责人也不会轻易同意再建造一个大规模的空中交通控制中心。

美国国会验证和联邦航管局的试行已经过去5年了。到今天为止,自由飞行还处于起跑线上。目前的空中交通已变得更拥挤,更易误点。联邦航管局没有实现自由飞行的全套计划,只是开展一些有限的演示性项目及循序渐进的改造。有人认为这种退缩是一种实事求是的态度;另一些人认为,这样做只能是暂时的,将来最终还是要实现完全的自由飞行。而自由飞行的创导者认为,这无疑是一种逃避,是联邦航管局的又一次妥协行为。更有些专家担心空中交通大难正在来临,因为目前除了正在使用的空中交通管制系统之外,别无他选。如果自由飞行的第一步计划不能得以顺利进行的话,那么美国国内撤销联邦航管局,将空中交通控制私有化(有些国家早已实行)的呼声将会越来越高。随着空中交通阻塞威胁的不断增加,货运,客运公司和乘客都企盼着自由飞行的早日成功。■(周将能编译自美国《技术评论》双月刊1999年9月号)