基于四维航迹运行的大型客机飞行引导技术
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1.2 基于航迹的运行模式

当前,航空运行模式建立在空域和扇区的基础上,空中交通管制(简称空管)部门(Air Transport Management,ATM)在已知飞机当前位置的情况下做出统筹决策,飞行管理系统在接收空管部门决策指令的前提下,协助飞行员完成从起飞到着陆的各项任务。空域是根据飞行和作战需要划分的一定范围的空间,通常以明显地标和导航台为标志。由于飞行管理系统自主规划路径的能力与权限有限,因此,在传统航空运行模式下,飞机只能在规定的空间做背台飞行或向台飞行,航线比较固定,通常达不到大圆航线下的最短路径要求。又由于导航精度有限,飞行管理系统控制下飞机的飞行误差较大,因此导致航线之间容留的安全间隔较大,使有限空间能够容纳的航线数量较少,在航线繁忙的时候容易造成航线的拥挤。此时,拥堵空域的交通压力都集中到空管部门。由于空管部门不能精确地预测飞机未来的动向并进行统筹安排,因此导致扇区之间不能有效地动态分配资源,造成资源利用不均,并且容易引发安全事故。随着民用航空业的快速发展,现行空中交通管制系统保障能力却日渐局促,空中交通流量密集,枢纽机场、主要航路容量已经饱和,由此导致的空中交通拥堵和航班延误现象日益严重,极大地影响了飞行效率和飞行安全。

在空域使用矛盾和协同管制问题进一步加剧的情况下,需要对现行的空中交通管制和保障能力提出更高的要求。因此,如何提升空中交通管制系统运行和保障能力是需要解决的首要问题。在传统的航空运行模式下,空管部门承担了绝大部分的决策任务,而且,空管部门无法对所有飞机的航迹进行精确的预测,只能在飞机当前位置已知情况下做出战术决策,无法对飞行流量做出全局的战略安排。此外,繁重的管制和决策任务也增加了空管人员的压力,容易造成空中交通拥堵,引发安全问题。综上可知,传统空中交通管制模式无法满足未来大密度飞行流量的要求。