夏慶軍

（中國(guó)民航大學(xué)空管學(xué)院，天津 300300）

0 引言

“新工科”是由中國(guó)率先提出的，國(guó)內(nèi)學(xué)者關(guān)于新工科主要有以下四個(gè)方面的論述：鐘登華認(rèn)為新工科以培養(yǎng)未來(lái)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才為目標(biāo)[1]；顧佩華等認(rèn)為新工科教育范式是基于融合創(chuàng)新范式框架建立新工科專業(yè)和改造現(xiàn)有專業(yè)[2]；葉民認(rèn)為應(yīng)將CDIO工程教育模式融入新工科中[3]；李志義認(rèn)為新工科應(yīng)當(dāng)改進(jìn)人才培養(yǎng)目標(biāo)，優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)并構(gòu)建新課程體系[4]。國(guó)外關(guān)于“新工科”的研究較少，但國(guó)外也提出了與新工科類似的專業(yè)建設(shè)目標(biāo)。例如，美國(guó)在專業(yè)設(shè)置方面，依據(jù)學(xué)生個(gè)人的興趣和特長(zhǎng)來(lái)設(shè)置，強(qiáng)調(diào)課程體系的重要性。美國(guó)在專業(yè)形成方面是“職業(yè)-課程-專業(yè)”的模式[5，6]。德國(guó)政府為了促進(jìn)“工業(yè)4.0”計(jì)劃的實(shí)施，德國(guó)各大學(xué)注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合工程實(shí)踐能力[7，8]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者都認(rèn)為培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力、優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)并構(gòu)建新課程體系是新工科的主要特點(diǎn)。

空域規(guī)劃課程是交通運(yùn)輸專業(yè)重要的專業(yè)課，具有較強(qiáng)的綜合性和實(shí)踐性。但是如何構(gòu)建空域規(guī)劃課程體系的相關(guān)研究卻沒(méi)有開(kāi)展。

1 課程體系的框架結(jié)構(gòu)

空域規(guī)劃課程包括理論和實(shí)踐兩部分。理論部分包括空域規(guī)劃、傳統(tǒng)飛行程序設(shè)計(jì)和PBN程序設(shè)計(jì)三部分，實(shí)踐部分要用所學(xué)的理論知識(shí)完成機(jī)場(chǎng)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和PBN程序設(shè)計(jì)?？沼蛞?guī)劃并不是一門孤立的課程，該課程與領(lǐng)航與導(dǎo)航、空中交通管制、航空情報(bào)服務(wù)、空管設(shè)備、航空氣象和飛機(jī)性能工程等課程息息相關(guān)。在以往的教學(xué)中欠缺從課程體系的角度進(jìn)行理論教學(xué)，從而使得學(xué)生實(shí)踐能力不理想。因此，項(xiàng)目的研究對(duì)象除空域規(guī)劃外，還包括上述課程?？沼蛞?guī)劃課程體系的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 空域規(guī)劃課程體系的框架結(jié)構(gòu)

2 空域規(guī)劃與其他課程的銜接

空域規(guī)劃課程的理論知識(shí)與領(lǐng)航與導(dǎo)航、飛機(jī)性能工程、航空氣象、空管設(shè)備課程有很大的關(guān)聯(lián)性，而航空情報(bào)服務(wù)中的標(biāo)準(zhǔn)儀表離場(chǎng)圖、標(biāo)準(zhǔn)儀表進(jìn)場(chǎng)圖、標(biāo)準(zhǔn)儀表進(jìn)近圖是空域規(guī)劃中飛行程序設(shè)計(jì)的直接結(jié)果。另外，空域規(guī)劃的飛行程序設(shè)計(jì)必須要考慮空中交通管制中跑道運(yùn)行模式、管制方式、飛行規(guī)則的限制。因此，構(gòu)建新工科背景下空域規(guī)劃課程體系能夠引導(dǎo)學(xué)生增強(qiáng)上述課程的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

2.1 空域規(guī)劃與領(lǐng)航與導(dǎo)航銜接

空域規(guī)劃需要選擇合適的地形圖，地圖的選擇要考慮地圖投影方式和地圖失真；規(guī)劃飛行路線是空域規(guī)劃的首要任務(wù)，繪制保護(hù)區(qū)是空域規(guī)劃的難點(diǎn)，這兩部分內(nèi)容與領(lǐng)航與導(dǎo)航的導(dǎo)航設(shè)施有關(guān)。地基導(dǎo)航設(shè)施包括測(cè)距系統(tǒng)（DME）、測(cè)角系統(tǒng)（LOC、VOR、NDB）、指點(diǎn)標(biāo)、下滑臺(tái)等，與飛行程序設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容有方位角測(cè)量、定位方式、定位經(jīng)度、向背臺(tái)飛行等。GPS系統(tǒng)是民航中普遍使用的星基導(dǎo)航系統(tǒng)，GPS系統(tǒng)的定位原理、定位精度、星基增強(qiáng)系統(tǒng)（SBAS）、機(jī)載增強(qiáng)系統(tǒng)（ABAS）及地基增強(qiáng)系統(tǒng)（GBAS）等內(nèi)容是PBN程序設(shè)計(jì)必備的預(yù)備知識(shí)。空域規(guī)劃中障礙物評(píng)估需要確定飛機(jī)的飛行高度，飛行高度與領(lǐng)航與導(dǎo)航中的氣壓式高度表測(cè)高原理、無(wú)線電高度表測(cè)量原理、氣壓高度表的誤差、氣壓高度表?yè)苷绦?、最低安全高度、飛行高度層配備等內(nèi)容相關(guān)。

2.2 空域規(guī)劃與航空情報(bào)服務(wù)的銜接

航空情報(bào)服務(wù)是空域規(guī)劃設(shè)計(jì)結(jié)果的體現(xiàn)。在空域規(guī)劃理論教學(xué)中要考慮航圖制作的相關(guān)規(guī)范，因此需要分析航圖制作規(guī)范與空域規(guī)劃中飛行程序設(shè)計(jì)相關(guān)性。

航空情報(bào)服務(wù)與空域規(guī)劃相關(guān)的內(nèi)容包括：NAIP（中國(guó)民航國(guó)內(nèi)航空資料匯編）AIP（中華人民共和國(guó)航空資料匯編）的區(qū)別、航路圖/區(qū)域圖/機(jī)場(chǎng)圖的識(shí)讀和使用、地形圖和數(shù)字地圖的識(shí)讀和使用、機(jī)場(chǎng)障礙物A型圖和機(jī)場(chǎng)細(xì)則的識(shí)讀和使用。

2.3 空域規(guī)劃與空中交通管制的銜接

空域規(guī)劃中飛行程序設(shè)計(jì)必須考慮管制扇區(qū)劃分、管制移交規(guī)則、管制手段等方面的影響，這些內(nèi)容與管制課程有關(guān)。因此，構(gòu)建空域規(guī)劃課程體系需要分析管制課程與空域規(guī)劃的銜接。空中交通管制與空域規(guī)劃相關(guān)的內(nèi)容包括中國(guó)民用航空空中交通管理規(guī)則（CCAR-93TM）、平行跑道運(yùn)行模式、空中交通管理基本概念、管制間隔和方法、目視和儀表飛行基本要求、高度層的配備、程序管制的垂直/橫向/縱向間隔要求、機(jī)場(chǎng)進(jìn)近區(qū)域管制服務(wù)、進(jìn)近和區(qū)域管制的范圍和基本要求、雷達(dá)管制（雷達(dá)管制的要求、優(yōu)勢(shì)、二次雷達(dá)應(yīng)答機(jī)編碼等）。

2.4 空域規(guī)劃與空管設(shè)備的銜接

通信、導(dǎo)航與監(jiān)視是空域所具備的功能，熟悉該部分內(nèi)容有助于學(xué)生理解PBN的概念?？罩薪煌ü苤婆c空域規(guī)劃相關(guān)的內(nèi)容包括ADS-B技術(shù)IN和OUT功能特點(diǎn)、二次監(jiān)視雷達(dá)工作原理、二次監(jiān)視雷達(dá)的功能特點(diǎn)、TCAS的通信鏈路、S模式應(yīng)答機(jī)的特點(diǎn)。

2.5 空域規(guī)劃與航空氣象的銜接

空域規(guī)劃中真空速（TAS）計(jì)算、風(fēng)的參數(shù)、機(jī)場(chǎng)選址、氣壓高度、著陸標(biāo)準(zhǔn)中能見(jiàn)度（VIS）或跑道視程（RVR）都與航空氣象有關(guān)。因此，構(gòu)建空域規(guī)劃課程體系需要分析航空氣象與空域規(guī)劃的銜接。航空氣象與空域規(guī)劃相關(guān)的內(nèi)容包括國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大氣參數(shù)、環(huán)境氣溫對(duì)飛行高度的影響、典型的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)、典型氣象觀測(cè)設(shè)備的工作原理、風(fēng)/云/霧的形成機(jī)理。

2.6 空域規(guī)劃與飛機(jī)性能工程的銜接

機(jī)場(chǎng)規(guī)劃需要計(jì)算跑道起飛長(zhǎng)度，離場(chǎng)航跡和進(jìn)近航跡要安全越障需要進(jìn)行爬升梯度和下降梯度的計(jì)算，這些內(nèi)容都與飛機(jī)性能工程有關(guān)。因此分析飛機(jī)性能工程與空域規(guī)劃的銜接有利于學(xué)生深入理解空域規(guī)劃的設(shè)計(jì)原理。飛機(jī)性能工程與空域規(guī)劃相關(guān)的內(nèi)容包括升力計(jì)算公式、起飛航跡、跑道/凈空道/停止道的概念、跑道距離（可用起飛滑跑距離、可用起飛距離、可用加速停止距離）、起飛速度與距離和越障的性能要求、著陸和復(fù)飛的性能限制。

3 結(jié)語(yǔ)

構(gòu)建新工科背景下空域規(guī)劃與其他課程銜接的課程體系有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和記憶。論文分析了領(lǐng)航與導(dǎo)航、空中交通管制、航空情報(bào)服務(wù)、空管設(shè)備、航空氣象、飛機(jī)性能工程與空域規(guī)劃的關(guān)系，并建立了空域規(guī)劃課程體系的框架結(jié)構(gòu)，并以內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性為依據(jù)，分別分析了上述課程與空域規(guī)劃內(nèi)容的銜接關(guān)系，有助于建立空域規(guī)劃課程體系。