魏孝強

摘 要：近年來，民航系統(tǒng)的節(jié)能減排工作越來越受到全行業(yè)的重視，空管部門作為民航節(jié)能減排工作開展的關(guān)鍵單位，針對節(jié)能減排開展了大量工作。文章深入研究了國外空管系統(tǒng)節(jié)能減排工作的開展情況，為我國空管系統(tǒng)未來節(jié)能減排工作的開展提出了建議。

關(guān)鍵詞：空中交通管理；節(jié)能減排；燃油效率

引言

隨著全球航空運輸業(yè)的快速發(fā)展，航空運輸量高速增長，航空運輸給環(huán)境帶來的壓力愈來愈大。為了轉(zhuǎn)變航空運輸發(fā)展模式，減少航空運輸對環(huán)境產(chǎn)生的影響，發(fā)展綠色民航，實施節(jié)能減排是目前民航發(fā)展的一個重要方向?？展芟到y(tǒng)作為民航行業(yè)的關(guān)鍵單位，在行業(yè)節(jié)能減排工作中發(fā)揮著支撐性作用。近年來，國內(nèi)外都高度重視空管系統(tǒng)節(jié)能減排工作的開展，通過優(yōu)化空域結(jié)構(gòu)、加強新技術(shù)應(yīng)用等多種手段積極推進空管系統(tǒng)節(jié)能減排工作的開展。

1 國外空管系統(tǒng)節(jié)能減排發(fā)展現(xiàn)狀

國外高度重視民航系統(tǒng)節(jié)能減排工作的開展，許多國家和組織提出了可持續(xù)發(fā)展的空中交通運輸系統(tǒng)計劃。這些計劃認為減輕航空運輸業(yè)對環(huán)境的影響需要從以下兩個方面著手開展工作：一是大力發(fā)展高效節(jié)能環(huán)保的航空運輸工具，這也是可持續(xù)發(fā)展的空中交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)；二是通過優(yōu)化提高空中交通運行管理水平，這是空中交通系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。作為空管系統(tǒng)節(jié)能減排工作來講，主要思路是改善空管系統(tǒng)運行效率，提高民航行業(yè)系統(tǒng)級的燃油效率。

1.1 美國空管系統(tǒng)節(jié)能減排研究

美國下一代空中交通運輸系統(tǒng)（NEXTGEN）是通過FAA、機場、航空公司、航空器制造企業(yè)、聯(lián)邦政府、州政府、學(xué)術(shù)研究機構(gòu)，乃至外國政府之間開展廣泛合作，對全美空中交通管理系統(tǒng)進行廣泛地技術(shù)革新。

NEXTGEN計劃通過對飛機空中運行及地面操作更加精確以及更加高效的追蹤，幫助航空器顯著降低油耗，降低飛機排放和噪聲。目前，美國空管部門主要采用基于性能導(dǎo)航（PBN）、廣播式自動相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）、連續(xù)下降進近（CDA）、新一代航空系統(tǒng)（NEXTGEN）的網(wǎng)絡(luò)氣象服務(wù)四種主要技術(shù)為突破口，提高空域利用率和空管系統(tǒng)的運行效率，減少民航運輸對環(huán)境產(chǎn)生的影響。

1.2 歐洲空管系統(tǒng)節(jié)能減排研究

單一歐洲天空計劃（SESAR）是一項歐盟計劃投資30億歐元用于歐洲空中交通管理系統(tǒng)現(xiàn)代化的計劃。SESAR計劃提出，相較2005年到2020年實現(xiàn)飛行對環(huán)境影響減少10%的目標。SESAR減少環(huán)境影響的10%目標中，空管系統(tǒng)對于SESAR的節(jié)能減排貢獻為7%。為了細化節(jié)能減排工作的實施，SESAR將航空器運行分為了如圖1所示的5個階段，并分別提出了各個運行階段可采取的措施及對于節(jié)能減排工作的貢獻值。

針對不同的運行階段，SESAR分別提出了相應(yīng)的措施提高運行效率，降低燃油消耗和污染物排放。場面運行階段主要提出在繁忙機場全面部署CDM系統(tǒng)，提高航空器起飛時間的可預(yù)測性；加強機場運行計劃，提高信息共享和突發(fā)事件的管理水平；動態(tài)整合AMAN/DMAN和A-SMGCS系統(tǒng)，提高路徑規(guī)劃、引導(dǎo)和告警能力，獲取更短、可預(yù)測性更好的滑行路徑。起飛離場階段，使用高燃油效率和降低噪聲的連續(xù)爬升航線，實施PBN程序，進一步優(yōu)化離場軌跡。航路飛行階段根據(jù)當前氣象條件，實時采用更加優(yōu)化的水平和垂直剖面飛行。垂直剖面上使用最優(yōu)巡航高度和速度飛行，水平剖面上按照更短、更接近直線的航路飛行。進場著陸階段，合理選擇下降頂點實施連續(xù)下降進近；研發(fā)更加復(fù)雜的進場管理工具，實施更科學(xué)的排序和最短路徑規(guī)劃，盡可能減少空中等待[1]。

2 國外空管節(jié)能減排工具

國外空管系統(tǒng)為了更進一步推進節(jié)能減排工作的實施，提高管制員的節(jié)能減排意識，為節(jié)能減排工作的開展提供技術(shù)支持，開發(fā)了諸如航空環(huán)境設(shè)計工具（AEDT）、飛行優(yōu)化系統(tǒng)（FLOSYS）、先進排放模型（AEM）等系統(tǒng)工具。

2.1 AEDT（航空環(huán)境設(shè)計工具）

航空環(huán)境設(shè)計工具（AEDT，Aviation Environmental Design Tool）是由美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）、美國國家航空航天局（NASA），美國交通部的國家運輸中心、喬治亞理工學(xué)院、麻省理工學(xué)院等共同研發(fā)的一套軟件系統(tǒng)，可以從空間上和時間上動態(tài)地模擬飛機的運行過程，從而可計算該過程中的燃油消耗、排放和噪聲。

AEDT建立在微軟網(wǎng)絡(luò)框架下，涵蓋了機場，空域和全球所有航空業(yè)生產(chǎn)機隊信息的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，可實現(xiàn)單架飛機從一個具體機場運行到全球范圍的場景模擬，能夠輸出飛行性能、噪音、輪廓、燃油消耗和當?shù)乜諝赓|(zhì)量以及溫室氣體排放情況等多種數(shù)據(jù)[2]。

2.2 飛行優(yōu)化系統(tǒng)（FLOSYS）

飛行優(yōu)化系統(tǒng)（FLOSYS，The Flight Optimizations System）是由國家航空交通服務(wù)公司NATS（National Air Traffic Services），SPACE，Altran UK和Lockheed Martin等機構(gòu)聯(lián)合開發(fā)的針對節(jié)能減排的管制輔助工具。FLOSYS系統(tǒng)通過獲取每三分鐘更新一次的實時雷達數(shù)據(jù)，結(jié)合NATS的3Di飛行效率指標，實現(xiàn)每架航班信息的圖形化顯示，幫助管制員尋求燃油消耗更優(yōu)的運行方式，使航空器達到節(jié)約燃料，減少CO2排放的效果[3]。

2.3 先進的排放模型（AEM）

先進的排放模型（AEM，Advanced Emissions Model）是EUROCONTROL開發(fā)的一個可以通過快速和實時的模擬研究航空器運行對環(huán)境進行分析的工具。

可以對特定航空器沿指定4D軌跡飛行時主引擎所需燃油量，燃油燃燒對應(yīng)產(chǎn)生的氣體和微粒排放的數(shù)量進行評估。其中，可評估的氣體包括CO2、水、氮氧化物（NOx）、硫化物（SOx）、碳氫化合物（HC），一氧化碳CO、苯等揮發(fā)性有機化合物和氣體[4]。

3 我國空管節(jié)能減排工作存在的問題

“十二五”期間，民航局先后頒布《中國民用航空發(fā)展第十二個五年規(guī)劃》和《關(guān)于加快推進行節(jié)能減排工作的指導(dǎo)意見》，我國空管部門按照民航局部署，大力加強軍民航協(xié)調(diào)，深化臨時航線，應(yīng)用空管新技術(shù)等方式推進節(jié)能減排工作，并取得了一定成效[5]。但相比國外，我國空管系統(tǒng)節(jié)能減排工作的開展尚處于起步階段，在組織機構(gòu)、法律法規(guī)、技術(shù)應(yīng)用等方面存在較大的差距。

目前我國空管系統(tǒng)節(jié)能減排主要存在以下問題：（1）節(jié)能減排工作的組織管理機構(gòu)不健全，難以使節(jié)能減排工作落實到部門和相關(guān)人員；（2）缺乏節(jié)能減排的激勵機制，管制員開展節(jié)能減排工作的熱情仍有待提高；（3）空管系統(tǒng)的內(nèi)部和外部協(xié)調(diào)不足，各地區(qū)空管局的CDM系統(tǒng)未能建立飛行數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通能力，缺乏對空中交通的總體優(yōu)化與調(diào)度；（4）空管新技術(shù)的研究與應(yīng)用推進緩慢，諸如CDA、ADS-B等技術(shù)尚未全面推廣，節(jié)能減排工具的開發(fā)尚處于空白；（5）缺乏對節(jié)能減排效果的量化評估，空管系統(tǒng)面向節(jié)能減排的管理及提高保障服務(wù)品質(zhì)的長效機制有待建立與完善[6]。

4 啟示

目前我國民航處于快速發(fā)展階段，航空運輸量持續(xù)增加，給空管系統(tǒng)的保障工作提出了更高的要求。未來我國空管系統(tǒng)節(jié)能減排工作的開展，要緊密結(jié)合實際運行情況，在保障安全運行基礎(chǔ)上，以提高空管運行環(huán)境效率、降低燃油消耗、減少污染排放為首要任務(wù)，通過加強自身建設(shè)、深化空域及航路航線網(wǎng)優(yōu)化、推進新技術(shù)應(yīng)用、節(jié)能減排專用工具開發(fā)等手段，全面推進，重點突破，扎實推行空管系統(tǒng)的節(jié)能減排工作。

參考文獻

[1]Performance Review Commission and FAA， U.S./Europe Comparis

on of ATM-related Operational Performance，（October 2009）[Z].

[2]https：//aedt.faa.gov/ProductReleases.aspx[Z].

[3]http：//www.nats.aero/environment/3di/[Z].

[4]http：//www.eurocontrol.int/eec/public/standard_page/WP_Environment_Impact_Assess.html[Z].

[5]中國民用航空發(fā)展第十二個五年規(guī)劃[J].綜合運輸，2011，08：73-84.

[6]于敬磊.中國民航節(jié)能減排對策研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014，10：83+86.