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美国研发下一代空中交管系统 重点考虑削减污染
作者:转载    转贴自:科技长廊    点击数:2090    文章录入: zhaizl

终端雷达手段控制或控制台控制,交通管制设施通常有自己的雷达系统使其管理员能够跟踪飞行器。

尽管由于去年的经济动荡和燃油价格创最低记录,定期航班削减和不少定期航线的流产,联邦航空局和他的国际性对手们仍然优先进行空中交通管理(ATM)系统的的现代化发展,以求得更高的效率、更低的成本以及减少对环境的影响。

为了达到这样的目标,除了和加拿大、墨西哥、中国日本等国际合作者合作运行之外,美国下一代空中管理系统(NextGen)和独立欧洲空中管理调查项目是目前主要的努力方向。由于全球经济的不确定性,特别是目前石油价格的反复,它将达到一个新高记录,那就是到2008年中期到11月份价格将跌到4年的最低点结果将导致很少周转数量的反弹。

不变的是,工业预测显示目前落伍的空中管理系统将继续落后不能满足未来的航空需求。

美国第一部航空商业法案于1926年被通过,它要求商业部门贯彻基本的空中交通规则,它从飞行员起飞前必须保证飞机没有和其他飞行器碰撞的危险的指令开始。许多大的机场首创了他们自己的程序包括使用类似海军的旗语的旗帜标记来引导来往的班机。19世纪50年代随着地基雷达的引入,这些程序被适时更新为电台通信,这是具有重大意义的改进。

前进的动力

今天的航空环境是一个综合体,体现着许多现在或者将来的政策、程序和技术手段。其中一些东西是可利用的,另外的仍然处于发展中。

“我们认为我们拥有大量的强大前进动力,随着我们主要的转换计划正在逐步进行中,例如自动随动监视播送ADS-B,系统信息管理,领空系统语音转换以及下一代有效的网络气象,” 维基考克斯(VickiCox),一位年长的大学副校长在关于联邦航空局的空中交通组(ATO)中提及的关于下一代运营计划这样对美国航空人述说的。

这些都是长期的导向期间的努力,预计在未来五年至几年期间转化成系统。但是我们从现在开始就得执行,所有的都根据计划在很好地进行中并实现我们的里程碑,充分利用目前的优势减少燃料消耗保护环境,为联邦航空局继续实现其贯穿全美航线的实施目标运转减少费用。

“最重要的是自动随动检测播报系统ADS-B,它是我们开始的第一个项目,是使用卫星技术作为替代雷达系统的下一代系统的关键组成部分。我们创造了我们主要的里程碑—在线决策,它意味着到2008年11月末在墨西哥湾ADS-B可以有效地被运用。”考克斯补充道。

空中交通组负责下一代空中管理系统发展和构建的首席科学家Steve 布拉福德补充说,该项目已经显示出在节省燃料和削减污染上的潜力,其通过变更大西洋上空的航线,为新的进程和运营打下基础。

“我们在向欧洲控制中心(负责空中安全的欧洲组织)提供联合机制之前就已近和独立欧洲空中管理研究中心合作了” 布拉福德说道。AIRE(大西洋协约组织主动减少污染物)是理解欧盟和联邦航空局关于大西洋协约组织减少污染的一个备忘录,其已经融入了独立欧洲空中管理研究中并成为联合行动的一部分。

“我们准备积极追求国际组织的联合运作并且继续致力于两个项目共同基础的工作,并保持两者协调一致—即使我们没有同样的行动但是我们有一样的标准。我们已经和独立欧洲空中管理研究中心举行了几次研讨会,帮助他们拓展观念为下一代空中管理系统形成框架。同时我们在未来的系统上也和加拿大和墨西哥有第三方代理,我们也和日本、中国、印度以及其他半球的国家合作,通过他们东半球已经建立的进程去发现他们下一代系统走到了哪一步。最重要的是我们要和国际民用航空组织共同努力在所有飞行区域进行合作和协调。”

对美国经济的重要性

考克斯说这样的国际合作对全球贸易平衡至关重要。

“目前的经济形势下去保护美国经济中这个最重要的环节让我们处于极大的压力之下”她说。“我们已经看到在过剩的条件下,当需求量已经下降,总的航班数在减少,我们仍然可以看到在拥挤的区域有着高的需求。当我们观察航空的长期历史可以知道航班需求量是循环的,所以虽然它今天落下来了,但我们预计它还将回来我们原来看的水平。因此我们不能放松我们的警惕”

“要保证航空基础体系能支撑美国经济系统,这极端重要。我们(航空工业)”产值大约占GDP的6%,能提供大约110万个工作岗位。航空航天技术构造和航空电子设备制造商,系统的用户等等,在08财政年度约占610亿美元,最大促进了美国的贸易平衡。所以我们要尽一切可能努力保证我们拥有最现代、最灵活、最有效的系统。效率是这个高燃料费的时代最重要的。”

要能力保证系统的效率—通过飞行更优的空中路线(下一代系统主要的讨论点从而使得多的航班进出主要的机场节约时间和燃料。但是,考克斯说道,环境问题同样也很重要。

由CLEEN 开始

“我们非常关注下一代系统中的噪音和排污问题。也有许多关于来自民用区域噪声的讨论,但是联邦航空局自然清楚这些问题,并且我们一直在寻求空中交通运行的效率问题以及替代的清洁燃料和发动机技术的研究”考克斯说道。

我们两个最大的示范项目—AIRE和ASPIRE(亚洲和南太平洋主动减少排污)—他们都是以航空环境方面为目标的。我们已经从中学到了许多东西,知道如何在跨大洋航班时节省燃料减少平时3-4%的排放量,同时也能减少相同百分数的二氧化碳排放量。在噪声方面,我们已经开始运用手段显著减少机场周围的噪声,最优化我们的计划轮廓。

所有的这些努力统一到CLEEN之下,CLEEN是一个由私营企业和政府共同整合资源处理环境问题的联盟组织。

下一代系统本身就是一个联盟组织,其统一了空中交通管理规划,联盟成员包括联邦航空局、国家航空航天局、国防部、商务部以及国土安全部。这样的尝试要成功的话不仅要求合作,还需要信息和资源的整合。

共享信息促进安全

下面的一个例子就是努力尝试提供更多的气象信息直接给飞行员以协助其决策。

“有许多气象信息资源可以利用,所以关于WTIC(驾驶舱中的气象技术)和空中交通管制问题是不同实体所考虑的信息。所以我们要紧贴国家气象服务工作,为气象信息提供独立的权威的来源,并传递给这个系统的每一个用户”,考克斯说道,“考虑到人的因素这一组成要素,我们想传递更多的信息给驾驶舱,你怎么样最佳地显示信息,信息如何最佳地被飞行员使用,管理员如何处理气象信息呢?”

另外一个主要合作成果就是空中安全和信息分析与共享(ASIAS)。这一首创是有意帮助航空工业远离论争的途径使其安全—从基于时候事后调查事故去促进改进到每天搜集和评估信息去在事故发生之前识别和处理问题。

“它是进行主动性安全分析的工具” 布拉德福解释说,“正在进行一个关于航线信息的工作,联邦航空局允许我们进行更多主动性的分析趋势,努力识别出问题而不是对事件、异常、错误和事故作出反应;2009年将是依靠ASIAS具有重要意义的第一年”

“我们的安全管理系统已经使我们考虑当我们实现下一代系统和机载程序时将会发生什么。ASIAS将帮助我们确定下一代系统的要求,所以他不仅要从事下一代系统的评测此外还要为我们的发展提供信息。那个的一些要素要比其他的考虑得更加周到”

五年计划期限

一个主要的机构间合作协调已经由联邦航空局和国家航天局的四个联合转变研究小组(RTTS)通过联合规划和发展办公室(JPDO)产生。该组织受下一代系统计划和协调研究是委托。RTTS帮助联邦航天局调整近期的焦点(下一个五年计划)和国家航天局的长期意向(2018年和以后的),他们有相同的中期规划(2013—2018)

“我们用五年的预算进行五年期限的规划,所以我们可以为下一个五年形成可靠的计划,并且超过十年的规划我们可以依靠联合规划和发展办公室JDPO来制定。转变研究小组(RTTS)帮助我们设定这所有的时间节点,以及何时如何完成系统的升级和改造。中期能力的终点是数据通信,到2018年将完全升级并实现在线。,那就是为什么那是中期的结束。”考克斯说道。

“我们设立两组近期关注的计划,一个中期计划,一个长期计划,那样我们可以知悉转变的各个方面,”布拉福德解释说道。“近期规划正帮助使得演变算法发展成为我们的轨道管理系统。中期规划正在建立概念和展现发展,目的在于精炼概念满足区域循环,工具,显示的需要,并且还要丰富中期规划使得我们能够为我们的系统制定要求。那就是联邦航空局和国家航空航天局可以在同一时间框架内运行的空间并可以合作地运行。长期规划是为了寻求一个动态空间并如何建造,进行概念探索并确立概念。”

在2008联合规划和发展办公室10月份时事通讯的专栏中,联合规划和发展办公室主任查尔斯·里德说他想强调的一个最重要的目标就是组织进入2009年后要为下一代系统的发展加快部门间的协同合作。

“这是我们授权立法最重要的一部分也是联合规划和发展办公室任务中的组成部分”里德写道。“联合规划和发展办公室一个最显著的成功是在技术的转换上。在联合规划和发展办公室的授权下,联合转变研究小组可以调整航空研究计划,可以调整发展的途径直至成熟移交。这项工作的好处是,在形式上给需要的人传送产品,并且是用最节约最有效的方式,这就已经产生了成果了”

“联合规划和发展办公室在技术转变和促进的一系列努力中扮演的角色是我们任务的重要组成部分,其一将为下一代系统提供坚实的帮助,两者存在其发展阶段以及最后实现阶段。”主任继续说道。

一个综合焦点

布拉福德说2008年将致力于展开联合转变研究小组,并使他们的方法从原始的单一主题的聚焦到最终的多年度观点。“我们已经获得了联邦航空局的近期至中期的计划和国家航空航天局的中远期期计划并且看到两个调查计划是如何调整的。通过我们先前的方法,计划的结构有了巨大的改进,这也显示出调查研究如何转化成我们的体系和未来的系统”,他说道。

“他们现在非常支持一些范例,例如3D轨迹抵达管理。我们也许将共享国家航空航天局在达拉斯的测试,目的是对近期和长期规划一起进行试验,我们将从中得到巨大的好处。我们正对他们的一些远期工作提供操作的专业技术。例如,虽然我们刚投入一年,但是我们就在利用每次集会学到的经验并向许多真正的成果定义前进。国家航空航天局的人们现在已经有了较清醒的认识那就是他们的努力和系统将适合联邦航空局未来的系统。”

伴随着发展的是下一代系统的演变因组织结构的改变而加速。

“过去联邦航空局是是逐个程序运行的。下一代系统是由许多程序组成的,所有的程序联合并经过综合在一起的,所以我们建立这个综合系统来运行管理,”考克斯说道她的个新任务在2008年5月建立。我们有许多不同的规划任务,由历史遗留的也有新建的——5个转换规划——像独立的计划一样管理。但是忽略这些任务,他们被综合起来以一个很好地计划来得出成果。

“计划持续加快发展。在联邦航空局中综合执行职责对下一代系统讲是一个新功能,它被添加到新的任务中去为所有的程序管理功能服务。那个新功能很好地工作实现整合下一代系统的各个不同部分并追踪其如何实现功能以及相互之间如何协同合作。它是管理功能中一个新的构造和调整,包括为下一代系统进行恰当的预算职责,它允许我们用一种新的方法运行。”

为进展重新组合

那部分新方法是考克斯空中交通组办公室的产物,联合规划和发展办公室重新组合并向考克斯其汇报。这个变革引起了国会的许多批评,但是考克斯坚信它将对下一代系统发展的整个进程有好处。

“先前联合规划和发展办公室按照政策是向联邦航空局的行政长官汇报,但是在管理中它又向空中交通组的运行管理长官报告工作。所以向空中交通组汇报不是联合规划和发展办公室的真正的变革,”她说道。“COO决定简化其组织。以前她让联合规划和发展办公室的主任和10个副主管直接向她汇报工作。现在她设立了4个高级副主管,联合规划和发展办公室的主任和其他副主管向这4个高级副主管汇报工作。所以这是空中交通组内部机构的全面改革之一。”

“当2004年联合规划和发展办公室成立时,他们就发展形成一个观点,一个运行规划,一个综合性的计划。所有的这一切最终在2008年9月实现了。我们正在做到每件事都与联合规划和发展办公室的设想、运行规划(CONOPs)和综合计划连在一起。”考克斯说道。

她指出当那些计划正进行时,联邦航空局和联合规划和发展办公室紧密合作去启动发展预算,使得联邦航空局在联合规划和发展办公室的最终计划形成之前就开始着手下一代系统。

“2006年初,当他们的运行计划(CONOPs)对我们来说已经充分发展,对未来的走向已经有了一个很好的概念了时候,我们才刚能够形成下两年的财政预算,我们现在也正在该预算下进行规划。”考克斯说道。考克斯坚信当他们进展到2009年的预算时,他们就领先整个比赛了。如果我们等到最终的计划出来之后才进行财政预算,我们就落后于2010年的财政预算了。所以现在我们要与联合规划和发展办公室合作,尽快得出我们在联合规划中的财政预算。

结尾

9月份在第110届科学技术改革委员会代表大会的最后一次会议中,委员会主席Rep. Bart Gordon (D-Tenn.)强调下一代系统开发对美国和全球航空机构的持续重要性,同时也会有很多挑战需要克服。

“我们不应当对这个任务的巨大量级抱有任何幻想。下一代系统开发是一个系统性工程,系统管理,是任何国家都不曾面对过的复杂的规章制度的挑战,不能保证一定会成功。”他说道。“下一届总统需要保证下一代系统首先获得国家发展的优先权,保证其获得资源和管理上的重视以及保证其紧迫性的认识“

附录:下一代系统中的项目

航行空间

亚洲和南太平洋积极主动减少污染

大西洋协约组织主动减少污染物

自动随动监视播送

航空气候研究计划

航空安全和信息分析共享系统

持续低的形成

持续的低排污低能耗和低噪音协议

国际空间系统语音转换

下一代系统有效气候网络

下一代系统数据通信

必要的航行性能

必要的航空航天器和人员的专门专业认定

标准终端形成

标准仪器产生

系统内信息管理

机舱气象信息技术

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