美国通用航空现状及发展趋势

美国通用航空现状及发展趋势

美国是世界上最发达的国家之一。通用航天的现状和发展趋势代表了世界上通用航天的发展方向。据统计,截至2010年,在联邦航空局(FederalAviationAdministration,FAA)登记在册的通用航空器24万余架,可供通用航空使用的机场2万余个,通用航空飞行员约60万人,每年运送旅客数1.72亿人次,年飞行小时为2770.5万小时,通用航空飞行占所有航班飞行的76%。美国通用航空飞行的快速便捷源于其发达的空中交通网络和地面保障系统:完善的管制设备、先进的导航技术和科学有效的机场程序是美国通用航空持续发展的基础和保障。2004年9月之前,FAA针对运输航空和通用航空实行的是同一种地面等待程序(GroundDelayProgram,GDP):延迟分配(DelayAssignment,DAS),该程序对运输航空和通用航空的延误分配采用统一均分,没有对其进行区分对待,而由突发事件或特殊任务带来的突现航空器(pop-ups)通常会导致正常航班的延误。为了应对复杂繁多的通航飞行,平衡机场的容量和需求,结合通用航空的飞行特点,FAA提出了一种新型的地面延迟策略:通用航空机场程序(GeneralAviationAirportPrograms,GAAP),该程序通过预留时隙可以在不影响正常航班的前提下接纳处理一定数量的突现航空器,从而解决在机场需求突然增加情况下航班时隙的分配问题。一、联合行1.误分配方法的定义GAAP作为一种新型的针对通用航空的地面延迟策略,同时也是基于机场时隙有效性的延误分配方法,它通过构建评估延误分配模型,以更加合理公正的方式来分配航班的到达时隙,可以提高和改善地面等待程序操作的可靠性和可预见性,具有适用广泛性和操作灵活性。GAAP与传统地面等待程序之间最明显的不同在于其将延误分配到了在程序执行过程中各时间参数未知的航班。2.未分配时隙的分配当已知机场交通需求量小于机场着陆容量(AirportAcceptanceRate,AAR)时,可以通过执行GAAP程序比较已知的交通需求量和机场容量,并将到达时隙分配给已知的计划内和突现航空器。GAAP程序给已知的计划航班分配到达时隙以使其延误最小,并为之后签发的航班飞行(突现航空器)预留未使用容量。其中突现航空器通常在程序开始实施之后进入并显示在增强型交通管理系统(EnhancedTrafficManagementSystem,ETMS)中,此时将从GAAP程序生成的未分配时隙列表清单中选取合适的时隙分配给相应航班。如图1,时刻1200Z的已知需求为22而进场率为35,1300Z到1500Z的需求都小于容量,但预计的未知需求将达到甚至超过容量,此时可以实施GAAP程序。GAAP把已知的流量和机场容量进行对比并将到达时隙分配给可能会接受延误的航班,包括定期和不定期的;同时为可能出现的计划外航班生成一个未分配时隙清单,这些航班在程序实施时是未知的,图1中所示深色条块即为未分配时隙。在GAAP中,选择原定的预计起飞时间或延误限制中的较早者,其后的第一个可用的未分配时隙即分配给突现航空器的起飞时隙;突现航空器最初能收到的延误时间的最大值是延误限制时间。所有进入空管系统的执行仪表飞行规则的航班,在GAAP程序开始实施以后,将按照其预计到达时间获得一个可用的未分配时隙。每个航班可能出现的最大延误是180分钟,该参数可随不同情况进行配置。3.gaap还被为港旅客提供了保证机场交通流量的指标GAAP将从地面延迟程序中得到的需求管理优势扩展应用到一些较小的机场之中,这些机场通常有大量突现航空器。当有这样的航班出现,它们将被分配以受控降落时间或到场时隙,以保证机场的交通流量在计划的可控容量率之下。此外,GAAP还被用于管理以下几种类型的机场:1)经常需要对到港航班进行需求管理的机场;2)有季节性需求的机场;3)因临近特殊事件需求增加的机场。在一个持续的时间段内,如果因为机场云底高较低,有雷暴或者障碍物而导致机场容量减少,通常也会执行GAAP,其目的是为了保证该机场到场的需求量保持在一个可控的水平上,以此来避免大量的航班盘旋等待或者改航到其他机场。4.突现航空器旅客到达时隙控制对突现航空器的出现,DAS对其的处理办法是一视同仁,正常航班与突现航空器将均分延误,因此突现航空器的出现会影响正常航班的运行;而GAAP通过预留时隙可以在不影响正常航班的前提下容纳一定数量的突现航空器,但若突现航空器的数量超出预留时隙的容纳范围,程序将转化设定为DAS并对所有航班重新分配到达时隙。具体比较如表1。当机场具备可用的未分配时隙,合适的限制起飞/到达时间将被估算并分配给进离场航班,此时的控制类型是GAAP,在这种情况下,航班拥有合理的时隙和完全的替代权;当没有开放的时隙供使用,控制类型将设置为DAS,各航班将被平均分配延迟,这种情况下,所有航班(包括定期航班和突现航空器)将受到相同的限制。二、工作流参照GDP的运行步骤,结合GAAP的原理和特点,绘制GAAP的工作流程图如图2。1.航空航空器数量达到或超过aaGAAP程序是否实行主要取决于AAR的大小,当某机场AAR因为某些原因(天气、大量航班、事故、跑道关闭等)减小,导致计划到达的航班数量和突现航空器数量可能达到或超出该机场的AAR时,航空公司的运行中心(AirlineOperationsCenter,AOC)将请求FAA的空管系统指挥中心(AirTrafficControlSystemCommandCenter,ATCSCC)考虑制定并实施GAAP程序。AOC发送程序请求后,ATCSCC将通过持续监控国家空域的到场需求可能超出机场容量的态势,与AOC协商评估机场的预期需求和天气状况并确定是否需要GAAP程序。2.突现航空器acpo2005由突发事件或特殊任务带来的突现航空器往往会导致延误并影响正常航班的起降,GAAP通过预留时隙的方式保留机场的剩余容量,来解决突现航空器的时隙分配问题,这是其与传统地面等待程序DAS的主要区别。如图3。突现航空器是指预计在地面延迟程序或空域流量计划(AirspaceFlowProgram,AFP)的时间范围内到达但在GDP或AFP制定时不存在的航班,通常指通用航空器的飞行。例如:GDP或AFP制定签发时空管系统数据库中不存在的飞行计划申请的航班;飞行计划中指明穿越了某个流量管制区而之前航路中不存在的航班;现有AFP中新加入的航班或从一个AFP转移到另一个AFP中的航班。3.启动程序启动在GAAP模式下,FSM软件将基于ATCSCC发布的程序参数建立模型并根据实际情况进行修正。当确实需要GAAP时,ATCSCC使用FSM软件模拟运行程序。FSM的决策支持工具帮助流量管理人员决定哪些区域中心以及其他一些控制参数如程序的开始时间和结束时间应被包括在程序内,ATCSCC将在执行程序前将发送咨询单给AOC,AOC做出响应后,ATCSCC将重新评估是否需要GAAP。如果仍然需要GAAP,ATCSCC将使用FSM发布并实施程序。当GAAP被执行时,将详细说明程序参数并发布公告。现行的程序也会在空管系统指挥中心操作情报系统的地面延误程序部分突出并运行,其中每一行都会详细给出程序覆盖机场、程序的开始结束时间、包含航班、范围、原因、平均延误(AVG)、机场接收率(AAR)、程序率(PR)以及相应的公告数目。4.自适应信息市场需求的影响通过FSM发送的咨询单,航空公司可以看到建议的GAAP参数,并能评估GDP操作给他们带来的影响。在这种情况下,航空公司可以发布航班取消信息以减少需求,这样可能避免实施地面等待。而在AOC对GAAP建议进行分析评估并做出响应后,ATCSCC应该重新对空域情况进行评估以决定是否还需要实施程序。如果仍需要ATCSCC使用FSM运行并发布程序。5.到达时隙的时间GAAP程序模式下,FSM会生成一个可用时隙清单并使用RBS++组合算法为每架受控的航班分配一个受控降落时间或到场时隙。当未分配时隙可用时,分配给航班的到达时隙在初始预计到达时间(EstimatedTimeofArrival,ETA)之后,但受最大延误的限制,最大延误的默认值为180分钟。航班在收到时隙后,该时隙从可用时隙清单中移除。假定预计某一天需求会增加,那么提前执行GAAP将最大程度地提高时隙的可利用率和预见性。同时,GAAP对在预计的需求高峰时间框架结束时减少过度的最大延误分配也行之有效:当截止时间与预计需求高峰时间相差3~5小时的时候,这些程序的效果最明显。6.取消或已执行并发布于各aoc后至结束当程序因情况的改善(天气转好,需求减少)而取消或已执行并发布到各AOC后结束。ATCSCC将清除GAAP程序中任何控制时间,以保证航班流的正常运行和机场时隙的有效利用。7.公司替换和工具化(1)时隙的替换和压缩一旦控制时间收到后,每个航空公司允许替换时隙分配。GAAP发布前后通过取消或改航航班会产生空时隙,该时隙会被重新保存为未分配时隙,一架拥有晚时隙的航班可能上移到由航班取消或改航生成的空时隙。这种替换过程允许每个航空公司以最满足他们个体利益需求的方式使用分配给他们的时隙。公司替换过程只允许公司内部的替换。压缩是一个公司间时隙交换填满NAS用户通过公司内的替换不能填满的空时隙的过程。压缩在GAAP程序运行期间周期性运行。(2)程序的延长和修订程序可能会响应情况的改变而被修改或延长,通过使用FSM,ATCSCC可以修改像容量值、包括的区域中心及程序的结束时间等参数。RBS++算法用来重新计算航班的受控到达和起飞时间。程序预计结束时间之后若需求仍在增长或未分配时隙不足时可延长程序。GAAP在当机场交通需求大于或等于机场容量时不适用,因为机场的未分配时隙资源是有限的,而且随着航班数量的增加可用的时隙资源将越来越少。如果机场交通需求超过了机场容量,预留时隙不能满足突现航空器的需求,则地面等待程序应当修订转化为DAS,由DAS程序生成新的预计批准起飞时间(EstimatedDepartureClearanceTime,EDCTs)并重新分配给各航班,这种方式适用于所有已知的交通需求,包括计划内的和计划外的需求。三、美国fsa航班时刻监视器(FlightScheduleMonitor,FSM)和航班时刻分析软件(FlightScheduleAnalyzer,FSA)是MetronAviation公司在1999年为FAA开发的,作为加强型空管系统的一部分,其于2000年6月正式开始运营,是世界上第一个先进的空中交通流量管理平台,并且是美国国家空域系统(NAS)中态势感知和流量控制系统的基石。1.faa的机制FSM将必要的延迟从空中等待转换为地面等待,可以达到安全高效的目的。航空公司和通用航空单位与FAA签订备忘录后即可免费使用FSM软件,FSM为国家空域范围内的所有用户和服务提供商构建了一个情景意识环境,各方在满足管制限制的前提下保持协同合作。FAA通过FSM签发、监控和管理各类交通需求控制策略,其中包括地面延迟、地面停止和空域流量计划。当潜在的需求容量不平衡可能出现在机场或某处空域时,FAA将利用FSM决定是否采用地面等待程序GDP及其它交通管理方案来降低该机场或空域的流量。2.faa动态生成报告FSA是一个基于Web的分析工具,用于对交通管理措施进行实时的绩效评估。通过每5分钟更新一次的报告可以让用户识别并消除导致不良交通态势的原因,提供实时决策支持,以减小不必要的延误,其主要受益者包括:航空公司、联邦航空局和公共大众。FSA动态生成的报告让协同决策的各个部分能够监控他们正在执行的程序,其中包括:(1)绩效报告(PerformanceReport):将显示GDP程序是否达到预期效果并指出未达标的原因;(2)合规报告(ComplianceReport):帮助FAA工作人员对离场和进场是否符合所分配管制时段以及对不符合情况的原因进行管理;(3)附加报告(AdditionalReport):有助于发现影响项目执行性能的数据质量问题;(4)各种细分的功能(Drill-downfeatures):允许用户以交互的方式查询基础数据库中的航班信息。四、完善我国相关立法,推动我国的规范发展基于我国通用航空现状,参考借鉴美国通用航空机场程序,建立一套符合我国国情军情的通用航空机场程序应从以下三