传统飞行程序与PBN飞行程序

摘 要：在民用航空上百年的发展历程中，导航方式经历了数次重大变革，而每次变革在提高民用航空安全的同时，也带来巨大的社会经济效益，如今，导航方式又一次出现了革命性的转变基于性能导航（PBN），其代表就是PBN飞行程序，它打破了飞行方式的传统模式，成为了当前最先进的，被中国民航广泛应用的一种新型航行技术。该文介绍了传统飞行程序和存在的缺陷，通过传统飞行程度与PBN飞行程序之间的对比分析，对PBN飞行程序的强大优势与应用前景进行了全面探析。

关键词：PBN RNAV RNP 飞行程序

中图分类号：V32 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）06（a）-0069-01

1 传统飞行程序

采用地面导航设备，接力引导飞机，一段连着一段飞行的方法，称为传统飞行程序。

传统飞行程度按导航方式可以分为VOR/DME程序、NDB程序、ILS程序三大类。从引导方式来进行分类，可分为精密进近程序和非精密进近程序两大类。

NDB为无方向性无线电信标，是历史最悠久的无线电导航设备。地面NDB台发射无方向性无线电信号，接收该信号，可以引导飞机飞离或飞向该台，但该信号中不包含方位和距离信息，无法确定距离和方位。VOR为甚高频全向信标，是一种近程无线电导航系统。地面VOR台通过天线辐射无限多的方位线或称径向线，每条径向线表示一个磁方位角。因此，接收地面VOR台发出的信号会判断出飞机方位所在，但无法得到距离信息。而作为测距仪的DME设备正好相反，它无法提供飞机的方位信息，却能够监测出测距仪设备与飞机之间的距离。将VOR和DME联合使用，可同时获得方位信息和距离信息。ILS为仪表着陆系统，是用机最后进近阶段使用的导航设备。ILS地面台发射无线电信号，形成航向道和下滑道，通过接收这些信号，可以使飞机沿预定的下滑线飞行，在一些不利行员进行目视参考的较为恶劣的天气条件或者是能见度较低的情况下，可以让飞机以此信号为指导进行最近着陆。

精密进近程序是在最后进近阶段能够为飞机提供航向道和下滑道信息，引导飞机沿预定的下滑线进入着陆的仪表进近程序。非精密进近程序在飞行过程中只提供航向引导。当飞机呈垂直上升或者下降时，要通过飞行员的手工操作来控制飞机高度，这时对精密进近安全性要求就会更高。

传统飞行程序都是基于地面台站运行的，具有如下一些难以克服的缺陷：

1）航段繁多，飞行路线长，航线无法最优化。因为基于地面台站飞行的传统飞行程序，其飞行方式必须是台到台。

2）无法实现空间利用最大化。导航台附近区域聚集着所有航迹，交叉航线多在导航台上空，而在导航台之外的区域航线很明显的十分稀少。

3）地形对其构成严重影响。导航信号会因地形偏高而被遮档，使传统冰行程序应用受到限制。

4）高成本。需要持续维持，因此无论是导航台设备的购买还是维护都会投入高成本，产生高费用。

5）传统导航设备无法实现高精度。以传统的NDB导航台为例，其误差会在某些情况下甚至大于90 °。

2 PBN飞行程序

PBN飞行程序是一种基于性能导航的飞行程序。它的星基导航设备一般会使用使用GPS等等。当航空器沿仪表、航路飞行程序或者是特定空域内飞行时，无论是设备系统的完好性、精确性以及连续性和可用性方面都有很高的性能要求，尤其是功能方面。PBN程序分为两类，分别是所需导航性能（RNP）和区域导航（RNAV）。其中具有告警及自我监视能力的是RNP，在系统性能下降时通过该设备飞机可以进行自我提示，而RNAV则不存在这种能力，它需要相关设备加以配合才能运行。

PBN飞行程序的命名方法一般多以导航规范和数字的组合形式出现，如RNP4、RNAV2、RNP1等等，其中飞行程序性能要求是由数字来表示的，表达的意思是在95%情况下，以海里为单位，该系统总误差不能超过数字所表示的数值。

在PBN飞行程序中，用于进近以及着陆阶段导航规范的是RNPARAPCH和RNPAPCH。其中，RNPARAPCH程序属于非共用飞行程序，是针对机型量身定做的，针对性较强，不能移植到其他机型上去。RNPARAPCH程序其主要优势在于它能够有效应对恶劣地形方带来的影响，而其安全性也由于垂直导航的使用大大提高。RNPAPCH采用的是公用PBN终端区程序，实施范围可以针对各种机型。RNPAPCH即可以与垂直导航一起使用，也可以只提供水平引导。

3 PBN飞行程序的优势

（1）PBN飞行程序相对传统飞行程序来而言有着明显优势。

从导航来说，PBN飞行程序已经不再依赖地面导航台，而是通过星基导航来进行航迹规划。它可以不受任何位置与地面导航设施影响，能够有效突破空中区域限制，及时的避开障碍物，灵活而安全的进行飞行。

（2）PBN飞行程序使用的导航源精度很高，而且定位精度恒定。因此，可使飞机的飞行轨迹更为精确。以定位精度达10米的GPS来说，传统VOR程序就无法与其相比，它会因距离增加而影响其定位精度，定位精度在距离导航台10海里时，会降至300米。

（3）PBN飞行程序中全球覆盖的导航信号，让地面台站对飞行程序的束缚与限制得以突破彻底摆脱，飞行方法由点到点代替了传统的台到台。这不但使飞行距离大大缩短，还能够轻松的就可以实现平行航路的多个设置，实现了空域利用最大化。

（4）PBN飞行程序的航迹规划更加简洁、易于操纵。因此，减轻了飞行员和管制员的负担。

（5）PBN飞行程序中带有垂直引导的进近运行程序，即APV。它能够使导航系统不以地面设备为依赖而为飞机提供垂直引导。这比之传统的没有垂直引导程序的非精密进近程序来说比，其飞机运行安全性会得到高效提升。

4 结语

总之，无论是传统飞行程序中的非精密进近程序，还是PBN飞行程序中的APV程序，都存在一定的优势与劣势，如APV程序从安全水平来说无法与传统的ILS精密进近程序相比，但它对飞机通过气压高度表等装置进行垂直引导，其安全性来说比非精密进近程序要高。近年来，PBN飞行程序在提高精密进近能力方面做出了不懈努力，以目前广受关注的GBAS着陆系统为例，它通过地基增强系统（GABS）来增强导航信号，使定位精度得到大大提高。在飞行安全水平方面，GLS已经完全赶超ILS，并在此基础上加强了跑道端服务功能，既无须象ILS系统一样在每条跑道端都安装地面导航设备，也可以在相同时间仅凭一套GLS就能够为附近机场所有跑道端提供服务。由于GLS不用进行定期校验，在维护成本方面也比ILS大大降低。

虽然目前PBN飞行程序与传统飞行程序均有一定的应用价值，但相信在未来的发展中，会因GLS技术的日臻成熟而得以广泛推广与应用，传统飞行程序终将退出历史舞台。

参考文献

[1] 王保强.飞行程序设计工作的组织管理和质量管理[J].空中交通管理，2002（2）.

[2] 周德庆，浅谈飞行程序设计工作[J].空中交通管理，2003（1）.