浅议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。 NextGen包含了航空活动的诸多方面，但其核心是发展空中交通和机载的新技术、新装备，改进航空器运行方式，强调航空器综合性能，以改进安全、扩大容量、提高效率、提升运行能力，以网络为中心的航空信息、气象信息等在飞行、空中交通运行、机场运行中扮演重要角色。NextGen不仅是技术与装备的转变，也包括了理念、管理、运行组织和经营模式的转变，更是全系统的转变，NextGen是国家组织行为，政府、企业、研究机构、国际社会广泛参与，科技创新是航空可持续发展的根本保证，NextGen是在现有技术与未来技术的融合；最为关键的是NextGen是多部门联合实施的复杂系统，美国政府投入巨大的人力财力进行建设，正是因为民航运输的发展水平集中体现了一个国家电子、通信、机械、化工、气象等多领域的实力。因此NextGen以市场需求为出发点，以满足人的需求为准则，所依托和推动的恰恰是国家整体科技创新能力。

2中国新一代民用航空运输系统有关情况

我国新一代民航运输系统目标是：带有前瞻性地综合改进和发展机场设施，建立新型的高效、透明、多层次、非干扰式的机场安全检查系统，充分应用新科技，改变空中管理的理念，建立一个适应能力强的空中交通管理系统，建立行业综合性公共信息网络平台，建立法制、科学、综合、积极主动式的安全管理系统，全面、系统地提高天气观测和预报水平，大大减少天气对飞行的影响，建立适应国际新技术、新标准、新程序的适航审定系统，全面建设有中国特色的企业文化和行业文化。2020年我国民航运输的发展目标是运输总周转量1500亿吨公里以上；旅客运输7.7亿人次，货邮运输1600万吨；北京、上海、广州（深圳）航空旅客吞吐量超过1亿人次；各类航空器约4000架；机场数量246个；每天航班起降总和超过5万架次；每百万飞行小时重大事故率不超过0.15；航班正常率85％以上；平均延误时间30分钟以内；组织机构和分工：2006年3月成立民航新一代航空运输系统领导小组，新一代民航运输系统的跟踪、研究工作由民航科学研究院承担；系统总体框架研究由民航大学承担，系统法律环境研究由民航干部管理学院承担，新一代民航运输系统中空管部分列入国家科技部863重大科技项目。民航总局已成立了新一代空管系统领导小组办公室及4个专题组（总体组、技术组、专家组、验证组），民航局成立PBN项目领导小组和办公室，由飞标司/空管局牵头与FAA在总体框架、PBN、ADS-B等方面开展合作。

我国新一代民航运输系统发展方向从基于地面导航设施的飞行向基于机载性能的飞行方式过渡。先期在我国高原机场、环境复杂机场和高密度机场应用PBN再推广到航路、终端区和机场。从以航班计划管理、运行协调为主过渡到飞行流量管理和协同决策，先期在地理环境复杂的西部山区机场及航路应用，之后在东部航路、终端区和机场逐步应用；由话音通信向数据链/话音通信转变，最终实现网络通信。从一/二次雷达监视向ADS-B/雷达/MDS的综合监视过渡，ADS-B先期在我国西南、西北地区试验应用，从单独的空管工作站向区域联网的自动化系统过渡，完善应急备份系统，逐步实行ICAO标准间隔。

3小结

随着航空运输流量的快速增长，现有的技术、设备以及航空运输方式将不能满足未来的流量需求。世界各国都展开了新一代航空运输系统的研究和开发工作，借鉴国外相关经验，结合中国具体国情，在发展下一代空中交通运输系统时应该注意以下几点:

1）从系统论的角度来看待新一代航空运输系统建设。

随着我国大飞机项目和北斗卫星导航系统（二代）的深入开发，我国的新一代航空运输系统在技术层面上的支撑得到了较大的提高，但是目前国内对新一代航空运输系统的研发还不够，而且相关的部门和科研院所参与度不够。2008年3月，国务院通过大部制改革把民航局纳入交通运输部，也从另外一个方面要求中国民航必须从更高的高度来看待整个交通运输业的发展，更好的整合多方面的力量和以系统论的观点来发展航空运输，但是目前民航和其它交通方式的联动作用还不明显，下一步应该加强整合。美国的新一代航空运输系统就是在多个部门的参与下共同实施的，具有现实借鉴意义。在更好的发挥政府主导作用的前提下，更好地调动利益相关方的积极性，理顺各个相关单位的关系，加快建设中国民航的技术支撑体系，而且应该把相关的飞行单位的技术研发力量纳入整个系统，最为关键的是在确保国家空域安全的前提下，进一步推动我国空域管理使用问题的解决，实行空域的一体化管理，建立良好的军民航协调机制，同时建立国家级统一的流量管理中心，实现国家层面的统一管理和对外的协调。

2）健全完善相关的法律、规章和协议，积极参与国际标准的制定。

NextGen的首要目标是保持美国在国际航空中的领导地位，美国一直以来也宣传在全球范围内统一相关的规范和设备标准，这其中必然涉及到相关的利益分配，因此积极参与新一代航空运输系统的研究开发不仅对当下我国航空运输具有现实意义，而且通过参与竞争制定相关的标准将为我国民航的发展抢的先机。

3）确立“以人为本”的思想来看待新一代航空运输系统建设。

严格意义上讲，新一代航空运输系统就是为了解决人们出行和货物运输这么一个问题，所有的技术手段和设备的更新都是为了确保整个航空运输过程的安全可靠。在整个新一代航空运输系统建设中，必须时刻考虑到这个观念，安检过程的前移和多层次自适应的保安系统就是为了减少对旅客的安检次数和基于对整个过程中隐私的考虑，在我国新一代航空运输系统建设中应该积极考虑用户需求。

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[1] FAA Proposes Engagement Strategy for NextGen， 3， 2010

伊群.美国下一代航空运输系统执行计划简介.空中交通管理，2008（11）.

李海鹏.从NextGen组织机构看中国民航的体系建设.中国民用航空，2008（4）.