摘要：随着我国民航的发展，各地掀起了建设民航机场的新高潮。但我国地形复杂，部分地区并不能使用传统仪表导航程序进行飞行程序设计，需要依靠PBN的导航规范进行导航。PBN有着传统仪表导航无法取代的重要优势，利用导航新技术可以有效提高民航运行的效率和安全性。
关键词：PBN；飞行程序
正文
一、前言
伴随着航空器性能的不断发展，航空器的运行距离也不断延伸，其运行高度更是达到了万米高空。高空中航行与大海航行相类似，航空器驾驶员无法对比地标与航图进行领航飞行，如无导航设施，将导致迷航。为了保障航空器在航线运行时能够沿规划路径运行，需要为其进行航路及终端区导航。为了保证航空器能够安全实施飞行过程，针对不同的导航信号源，根据ICAO（国际民航组织）颁布的DOC.8168文件对航路进行相应的保护区划设。对于坐落在保护区内的障碍物进行相应的障碍物评估，通过测量保护区的障碍物高度及不同航段规定的越障余度为该航线设定最低安全高度。
目前广泛应用的导航手段包括传统目视地标领航、无线电导航及新兴的PBN 导航。目视地标领航依靠航空器驾驶员采用肉眼观测地面并比对航图信息的方法进行领航的方法。适用于小型航空器进行通航短途航行，一般航空器的运行在B、C、D类空域。通常民航客机在进行定期旅客运输过程中，由于巡航高度较高而无法采用该领航方式。无线电导航方法是从上世纪六、七十年代随着无线电发展而来，此类导航方法需要地基导航设备作为导航源进行飞行指引。航空器通过接收并比对地基设备发来的无线电信号从而确定航空器与地基导航设备之间的相对位置进行导航飞行。广泛使用的民用导航设备一般包括航向设备（VOR、NDB、LOC等）、测距设备（DME）及下滑引导设备（GP）等。PBN导航也称基于性能导航（performance based navigation ），该导航方式利用星基及地基设备对航空器进行导航指引，航空器依靠自身装备的FMC（飞行管理计算机）及导航设备对输入到FMS（飞行管理系统）中的定位信息进行处理，并按照航图中规划的航线进行飞行。对于民航定期航班运行而言，无线电导航和PBN导航应用最为广泛。能够支持航空器在高空进行远距离运行。
二、传统导航方式的特性
传统导航方式在引导航空器进行航线飞行过程中，有无法克服的不足之处：首先，传统导航方式在提供导航引导过程中由于无线电信号在发射时会产生微小的角度偏差，导致航空器距离地基导航设备越远其角度误差所带来的距离误差越大，由此依据地基导航设备划设的保护区范围也相应加宽，航空器偏离预设航线的可能性也越大，需要评估的航线障碍物也随着航线保护的加宽而增多。进而，在传统导航方式中，航线上需要布置足够数量的导航设备，才能实现航空器沿航线精准飞行，布设的导航设施将产生较为昂贵的费用。
其次，无线电信号的传播形式为直线传播，航空器运行过程中需要不间断的接收导航设施发射的无线电信号。因此，对于布设在山区的机场，航空运行时，可能会因为地形遮蔽原因无法接收到地基导航设备发射出的导航信号。地基导航方式因为地形的限制，并不能够满足所有机场的运行需求。
再次，由于无线电导航的基本方式为直线引导，所以航空在利用无线电导航的过程中只能根据导航台的位置进行向台或者背台的飞行。为适应无线电导航台的引导方法，航线在划设过程中，需要根据导航台布设的位置规划航线，不能任意指定航线路径进行飞行。
最后，由于无线电发射功率有限，无线电信号传输有距离有限，无法实现在超远距离的航线引导，否则航空器将接收不到导航信号。因此在跨洋飞行时，航空器为满足导航的连贯性需求，只能沿海岸线飞行，无法真正实现远距离的跨洋飞行。航空器在执行沿海岸飞行的过程中将花费比跨洋飞行更多的时间和燃油，导致航空器的运行成本居高不下。
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综上，传统导航方式在引导航空器运行的过程中有着不足之处，对机场所处的地理位置环境有较高的要求，且在部分航段运行过程中将增加航空器的运行成本。
为弥补传统导航方法所带来的不足，并能够提高航空器的运行效率，节约运行成本，经过多年的探索和发展，航空器实现了利用卫星进行导航飞行的能力。为保障民航航班的高效率安全运行，国际民航组织推荐使用PBN的导航规范，进行各航段的运行。我国为响应国际民航组织号召，提高航班的运行效率正在大力推广PBN导航规范的使用范围。
三、PBN的运行优势
PBN导航规范作为新兴的导航手段在我国正全面的推展开来。PBN导航以卫星作为主要的导航源，目前以GNSS卫星系统为导航源的星基导航，实现了全球全方位全天候覆盖，能够为航空器进行实时无缝衔接的导航指引。
由于PBN导航依靠卫星作为导航源实施导航过程，通过机载惯性导航设备可以计算出航空器在运行过程中不断产生的加速度，可以通过飞行时间计算出航空器所在位置，随着时间的累计将产生累计误差。为矫正由于惯性导航设施随时间而产生的累计误差，PBN导航系统利用卫星对航空器进行实时定位。
PBN导航具备传统导航方式所欠缺的优势。其一在于卫星定位过程中将产生微小误差，但是由于航线距离对比卫星与航空器的距离差距过大，所以航行中此类定位误差并不会随着飞行距离的增加而增大。因此PBN领航的保护区范围为固定值，其取值大小仅与导航规范有关，与航行距离无关。根据PBN导航规范划设的保护区宽度固定，其中包含的障碍物的数量相较于传统导航而言将不受导航台距离限制。更容易避开航路上的障碍物，并且不再需要导航台进行定位，可以大幅减少地面导航设施的布设，从而降低对地面导航设备的建设成本。
其二，我国西南部多山脉丘陵，交通比较落后。不论是铺设铁路还是建设公路，开山架桥都将花费大量资金。为节约资金，航空客货运输可以在极大地缓解资金压力的前提下，为居民的出行提供便捷条件。在山区中建设机场对飞行程序的要求极为苛刻。由于机场建设在山区，山脉的走向、周围的净空环境等限制了航空器的进场、离场航线和方向。在山区使用传统导航程序，其导航信号很有可能被山体遮蔽，航空器也无法接收到导航台传来的导航信号。从而导致导航信号中断，增加航空器与地面障碍物碰撞的风险。PBN定位过程依靠卫星进行定位，接收的信号为垂直方向，不会发生因为地形障碍物而导致的导航信号遮蔽现象。所以在山区使用卫星作为导航源进行PBN导航，可有效提高航空器的运行效率和安全。
其三，按照传统导航方式的导航原理，航空器只能逐台飞行。但是在特殊地理条件下，架设导航台比较困难或者成本较高，无法实现逐台飞行的航线划设。而PBN程序与传统导航程序的区别就在于能够利用设定航路点，进行航空器的领航飞行，从而实现航空器可以沿任意规划路径进行飞行，摆脱了航空器在领航飞行时对传统导航台的依赖。
最后，PBN还适用于跨洋飞行或导航设施稀少的区域进行飞行。因为PBN运行不再依靠导航设施，航空器在运行过程仅需要沿航路点飞行即可完成长距离运行。大大的减少了在航路设施上的投入，并且增加了航线类型的可能性，提高了运行的效率。我国由于民航事业起步较晚，在一些地区由于航班较少，导航设施布设的并不密集，导致导航精度较差。利用PBN领航可以减少对导航台的依赖，让航空器能够在导航设施较少的区域沿任意航迹飞行，且导航精度可以满足航线的要求。航空器可选择最便捷的航线完成飞行任务。
四、结论及期望
PBN为国际民航组织推荐使用的先进导航新技术，在我国推行该技术能够提升航班的运行效率，提高航班的运行安全。且该技术在我国西南地区有着广泛的应用前景，让山区丘陵的飞行程序以最安全、有效的方式进行划设，压缩机场建设费用及导航设施的布设成本。
为节约运行成本，提高民用航空的安全性，更加需要我国的自身开发的北斗系列卫星领航系统，及相应的机载领航设备。相信在国家的支持下，新一代的民用航空领航设备能够实现国产化，并在民用航空的技术领域登上新台阶。
论文作者:王馨悦1 吴奇2
论文发表刊物:《知识-力量》2019年11月48期
论文发表时间:2019/10/28
标签：航空器论文; 航线论文; 设备论文; 民航论文; 传统论文; 障碍物论文; 地基论文; 《知识-力量》2019年11月48期论文;