国外空管节能减排现状分析及对我国的启示

魏孝强

摘 要：近年来，民航系统的节能减排工作越来越受到全行业的重视，空管部门作为民航节能减排工作开展的关键单位，针对节能减排开展了大量工作。文章深入研究了国外空管系统节能减排工作的开展情况，为我国空管系统未来节能减排工作的开展提出了建议。

关键词：空中交通管理；节能减排；燃油效率

引言

随着全球航空运输业的快速发展，航空运输量高速增长，航空运输给环境带来的压力愈来愈大。为了转变航空运输发展模式，减少航空运输对环境产生的影响，发展绿色民航，实施节能减排是目前民航发展的一个重要方向。空管系统作为民航行业的关键单位，在行业节能减排工作中发挥着支撑性作用。近年来，国内外都高度重视空管系统节能减排工作的开展，通过优化空域结构、加强新技术应用等多种手段积极推进空管系统节能减排工作的开展。

1 国外空管系统节能减排发展现状

国外高度重视民航系统节能减排工作的开展，许多国家和组织提出了可持续发展的空中交通运输系统计划。这些计划认为减轻航空运输业对环境的影响需要从以下两个方面着手开展工作：一是大力发展高效节能环保的航空运输工具，这也是可持续发展的空中交通系统的基础；二是通过优化提高空中交通运行管理水平，这是空中交通系统可持续发展的关键。作为空管系统节能减排工作来讲，主要思路是改善空管系统运行效率，提高民航行业系统级的燃油效率。

1.1 美国空管系统节能减排研究

美国下一代空中交通运输系统（NEXTGEN）是通过FAA、机场、航空公司、航空器制造企业、联邦政府、州政府、学术研究机构，乃至外国政府之间开展广泛合作，对全美空中交通管理系统进行广泛地技术革新。

NEXTGEN计划通过对飞机空中运行及地面操作更加精确以及更加高效的追踪，帮助航空器显著降低油耗，降低飞机排放和噪声。目前，美国空管部门主要采用基于性能导航（PBN）、广播式自动相关监视（ADS-B）、连续下降进近（CDA）、新一代航空系統（NEXTGEN）的网络气象服务四种主要技术为突破口，提高空域利用率和空管系统的运行效率，减少民航运输对环境产生的影响。

1.2 欧洲空管系统节能减排研究

单一欧洲天空计划（SESAR）是一项欧盟计划投资30亿欧元用于欧洲空中交通管理系统现代化的计划。SESAR计划提出，相较2005年到2020年实现飞行对环境影响减少10%的目标。SESAR减少环境影响的10%目标中，空管系统对于SESAR的节能减排贡献为7%。为了细化节能减排工作的实施，SESAR将航空器运行分为了如图1所示的5个阶段，并分别提出了各个运行阶段可采取的措施及对于节能减排工作的贡献值。

针对不同的运行阶段，SESAR分别提出了相应的措施提高运行效率，降低燃油消耗和污染物排放。场面运行阶段主要提出在繁忙机场全面部署CDM系统，提高航空器起飞时间的可预测性；加强机场运行计划，提高信息共享和突发事件的管理水平；动态整合AMAN/DMAN和A-SMGCS系统，提高路径规划、引导和告警能力，获取更短、可预测性更好的滑行路径。起飞离场阶段，使用高燃油效率和降低噪声的连续爬升航线，实施PBN程序，进一步优化离场轨迹。航路飞行阶段根据当前气象条件，实时采用更加优化的水平和垂直剖面飞行。垂直剖面上使用最优巡航高度和速度飞行，水平剖面上按照更短、更接近直线的航路飞行。进场着陆阶段，合理选择下降顶点实施连续下降进近；研发更加复杂的进场管理工具，实施更科学的排序和最短路径规划，尽可能减少空中等待[1]。

2 国外空管节能减排工具

国外空管系统为了更进一步推进节能减排工作的实施，提高管制员的节能减排意识，为节能减排工作的开展提供技术支持，开发了诸如航空环境设计工具（AEDT）、飞行优化系统（FLOSYS）、先进排放模型（AEM）等系统工具。

2.1 AEDT（航空环境设计工具）

航空环境设计工具（AEDT，Aviation Environmental Design Tool）是由美国联邦航空管理局（FAA）、美国国家航空航天局（NASA），美国交通部的国家运输中心、乔治亚理工学院、麻省理工学院等共同研发的一套软件系统，可以从空间上和时间上动态地模拟飞机的运行过程，从而可计算该过程中的燃油消耗、排放和噪声。

AEDT建立在微软网络框架下，涵盖了机场，空域和全球所有航空业生产机队信息的系统数据库，可实现单架飞机从一个具体机场运行到全球范围的场景模拟，能够输出飞行性能、噪音、轮廓、燃油消耗和当地空气质量以及温室气体排放情况等多种数据[2]。

2.2 飞行优化系统（FLOSYS）

飞行优化系统（FLOSYS，The Flight Optimizations System）是由国家航空交通服务公司NATS（National Air Traffic Services），SPACE，Altran UK和Lockheed Martin等机构联合开发的针对节能减排的管制辅助工具。FLOSYS系统通过获取每三分钟更新一次的实时雷达数据，结合NATS的3Di飞行效率指标，实现每架航班信息的图形化显示，帮助管制员寻求燃油消耗更优的运行方式，使航空器达到节约燃料，减少CO2排放的效果[3]。

2.3 先进的排放模型（AEM）

先进的排放模型（AEM，Advanced Emissions Model）是EUROCONTROL开发的一个可以通过快速和实时的模拟研究航空器运行对环境进行分析的工具。

可以对特定航空器沿指定4D轨迹飞行时主引擎所需燃油量，燃油燃烧对应产生的气体和微粒排放的数量进行评估。其中，可评估的气体包括CO2、水、氮氧化物（NOx）、硫化物（SOx）、碳氢化合物（HC），一氧化碳CO、苯等挥发性有机化合物和气体[4]。

3 我国空管节能减排工作存在的问题

“十二五”期间，民航局先后颁布《中国民用航空发展第十二个五年规划》和《关于加快推进行节能减排工作的指导意见》，我国空管部门按照民航局部署，大力加强军民航协调，深化临时航线，应用空管新技术等方式推进节能减排工作，并取得了一定成效[5]。但相比国外，我国空管系统节能减排工作的开展尚处于起步阶段，在组织机构、法律法规、技术应用等方面存在较大的差距。

目前我国空管系统节能减排主要存在以下问题：（1）节能减排工作的组织管理机构不健全，难以使节能减排工作落实到部门和相关人员；（2）缺乏节能减排的激励机制，管制员开展节能减排工作的热情仍有待提高；（3）空管系统的内部和外部协调不足，各地区空管局的CDM系统未能建立飞行数据的互联互通能力，缺乏对空中交通的总体优化与调度；（4）空管新技术的研究与应用推进缓慢，诸如CDA、ADS-B等技術尚未全面推广，节能减排工具的开发尚处于空白；（5）缺乏对节能减排效果的量化评估，空管系统面向节能减排的管理及提高保障服务品质的长效机制有待建立与完善[6]。

4 启示

目前我国民航处于快速发展阶段，航空运输量持续增加，给空管系统的保障工作提出了更高的要求。未来我国空管系统节能减排工作的开展，要紧密结合实际运行情况，在保障安全运行基础上，以提高空管运行环境效率、降低燃油消耗、减少污染排放为首要任务，通过加强自身建设、深化空域及航路航线网优化、推进新技术应用、节能减排专用工具开发等手段，全面推进，重点突破，扎实推行空管系统的节能减排工作。

参考文献

[1]Performance Review Commission and FAA， U.S./Europe Comparis

on of ATM-related Operational Performance，（October 2009）[Z].

[2]https：//aedt.faa.gov/ProductReleases.aspx[Z].

[3]http：//www.nats.aero/environment/3di/[Z].

[4]http：//www.eurocontrol.int/eec/public/standard_page/WP_Environment_Impact_Assess.html[Z].

[5]中国民用航空发展第十二个五年规划[J].综合运输，2011，08：73-84.

[6]于敬磊.中国民航节能减排对策研究[J].资源节约与环保，2014，10：83+86.