美國通用航空現狀及發展趨勢

美國是世界上最發達的國家之一。通用航天的現狀和發展趨勢代表了世界上通用航天的發展方向。據統計,截至2010年,在聯邦航空局(FederalAviationAdministration,FAA)登記在冊的通用航空器24萬余架,可供通用航空使用的機場2萬余個,通用航空飛行員約60萬人,每年運送旅客數1.72億人次,年飛行小時為2770.5萬小時,通用航空飛行占所有航班飛行的76%。美國通用航空飛行的快速便捷源于其發達的空中交通網絡和地面保障系統:完善的管制設備、先進的導航技術和科學有效的機場程序是美國通用航空持續發展的基礎和保障。2004年9月之前,FAA針對運輸航空和通用航空實行的是同一種地面等待程序(GroundDelayProgram,GDP):延遲分配(DelayAssignment,DAS),該程序對運輸航空和通用航空的延誤分配采用統一均分,沒有對其進行區分對待,而由突發事件或特殊任務帶來的突現航空器(pop-ups)通常會導致正常航班的延誤。為了應對復雜繁多的通航飛行,平衡機場的容量和需求,結合通用航空的飛行特點,FAA提出了一種新型的地面延遲策略:通用航空機場程序(GeneralAviationAirportPrograms,GAAP),該程序通過預留時隙可以在不影響正常航班的前提下接納處理一定數量的突現航空器,從而解決在機場需求突然增加情況下航班時隙的分配問題。一、聯合行1.誤分配方法的定義GAAP作為一種新型的針對通用航空的地面延遲策略,同時也是基于機場時隙有效性的延誤分配方法,它通過構建評估延誤分配模型,以更加合理公正的方式來分配航班的到達時隙,可以提高和改善地面等待程序操作的可靠性和可預見性,具有適用廣泛性和操作靈活性。GAAP與傳統地面等待程序之間最明顯的不同在于其將延誤分配到了在程序執行過程中各時間參數未知的航班。2.未分配時隙的分配當已知機場交通需求量小于機場著陸容量(AirportAcceptanceRate,AAR)時,可以通過執行GAAP程序比較已知的交通需求量和機場容量,并將到達時隙分配給已知的計劃內和突現航空器。GAAP程序給已知的計劃航班分配到達時隙以使其延誤最小,并為之后簽發的航班飛行(突現航空器)預留未使用容量。其中突現航空器通常在程序開始實施之后進入并顯示在增強型交通管理系統(EnhancedTrafficManagementSystem,ETMS)中,此時將從GAAP程序生成的未分配時隙列表清單中選取合適的時隙分配給相應航班。如圖1,時刻1200Z的已知需求為22而進場率為35,1300Z到1500Z的需求都小于容量,但預計的未知需求將達到甚至超過容量,此時可以實施GAAP程序。GAAP把已知的流量和機場容量進行對比并將到達時隙分配給可能會接受延誤的航班,包括定期和不定期的;同時為可能出現的計劃外航班生成一個未分配時隙清單,這些航班在程序實施時是未知的,圖1中所示深色條塊即為未分配時隙。在GAAP中,選擇原定的預計起飛時間或延誤限制中的較早者,其后的第一個可用的未分配時隙即分配給突現航空器的起飛時隙;突現航空器最初能收到的延誤時間的最大值是延誤限制時間。所有進入空管系統的執行儀表飛行規則的航班,在GAAP程序開始實施以后,將按照其預計到達時間獲得一個可用的未分配時隙。每個航班可能出現的最大延誤是180分鐘,該參數可隨不同情況進行配置。3.gaap還被為港旅客提供了保證機場交通流量的指標GAAP將從地面延遲程序中得到的需求管理優勢擴展應用到一些較小的機場之中,這些機場通常有大量突現航空器。當有這樣的航班出現,它們將被分配以受控降落時間或到場時隙,以保證機場的交通流量在計劃的可控容量率之下。此外,GAAP還被用于管理以下幾種類型的機場:1)經常需要對到港航班進行需求管理的機場;2)有季節性需求的機場;3)因臨近特殊事件需求增加的機場。在一個持續的時間段內,如果因為機場云底高較低,有雷暴或者障礙物而導致機場容量減少,通常也會執行GAAP,其目的是為了保證該機場到場的需求量保持在一個可控的水平上,以此來避免大量的航班盤旋等待或者改航到其他機場。4.突現航空器旅客到達時隙控制對突現航空器的出現,DAS對其的處理辦法是一視同仁,正常航班與突現航空器將均分延誤,因此突現航空器的出現會影響正常航班的運行;而GAAP通過預留時隙可以在不影響正常航班的前提下容納一定數量的突現航空器,但若突現航空器的數量超出預留時隙的容納范圍,程序將轉化設定為DAS并對所有航班重新分配到達時隙。具體比較如表1。當機場具備可用的未分配時隙,合適的限制起飛/到達時間將被估算并分配給進離場航班,此時的控制類型是GAAP,在這種情況下,航班擁有合理的時隙和完全的替代權;當沒有開放的時隙供使用,控制類型將設置為DAS,各航班將被平均分配延遲,這種情況下,所有航班(包括定期航班和突現航空器)將受到相同的限制。二、工作流參照GDP的運行步驟,結合GAAP的原理和特點,繪制GAAP的工作流程圖如圖2。1.航空航空器數量達到或超過aaGAAP程序是否實行主要取決于AAR的大小,當某機場AAR因為某些原因(天氣、大量航班、事故、跑道關閉等)減小,導致計劃到達的航班數量和突現航空器數量可能達到或超出該機場的AAR時,航空公司的運行中心(AirlineOperationsCenter,AOC)將請求FAA的空管系統指揮中心(AirTrafficControlSystemCommandCenter,ATCSCC)考慮制定并實施GAAP程序。AOC發送程序請求后,ATCSCC將通過持續監控國家空域的到場需求可能超出機場容量的態勢,與AOC協商評估機場的預期需求和天氣狀況并確定是否需要GAAP程序。2.突現航空器acpo2005由突發事件或特殊任務帶來的突現航空器往往會導致延誤并影響正常航班的起降,GAAP通過預留時隙的方式保留機場的剩余容量,來解決突現航空器的時隙分配問題,這是其與傳統地面等待程序DAS的主要區別。如圖3。突現航空器是指預計在地面延遲程序或空域流量計劃(AirspaceFlowProgram,AFP)的時間范圍內到達但在GDP或AFP制定時不存在的航班,通常指通用航空器的飛行。例如:GDP或AFP制定簽發時空管系統數據庫中不存在的飛行計劃申請的航班;飛行計劃中指明穿越了某個流量管制區而之前航路中不存在的航班;現有AFP中新加入的航班或從一個AFP轉移到另一個AFP中的航班。3.啟動程序啟動在GAAP模式下,FSM軟件將基于ATCSCC發布的程序參數建立模型并根據實際情況進行修正。當確實需要GAAP時,ATCSCC使用FSM軟件模擬運行程序。FSM的決策支持工具幫助流量管理人員決定哪些區域中心以及其他一些控制參數如程序的開始時間和結束時間應被包括在程序內,ATCSCC將在執行程序前將發送咨詢單給AOC,AOC做出響應后,ATCSCC將重新評估是否需要GAAP。如果仍然需要GAAP,ATCSCC將使用FSM發布并實施程序。當GAAP被執行時,將詳細說明程序參數并發布公告。現行的程序也會在空管系統指揮中心操作情報系統的地面延誤程序部分突出并運行,其中每一行都會詳細給出程序覆蓋機場、程序的開始結束時間、包含航班、范圍、原因、平均延誤(AVG)、機場接收率(AAR)、程序率(PR)以及相應的公告數目。4.自適應信息市場需求的影響通過FSM發送的咨詢單,航空公司可以看到建議的GAAP參數,并能評估GDP操作給他們帶來的影響。在這種情況下,航空公司可以發布航班取消信息以減少需求,這樣可能避免實施地面等待。而在AOC對GAAP建議進行分析評估并做出響應后,ATCSCC應該重新對空域情況進行評估以決定是否還需要實施程序。如果仍需要ATCSCC使用FSM運行并發布程序。5.到達時隙的時間GAAP程序模式下,FSM會生成一個可用時隙清單并使用RBS++組合算法為每架受控的航班分配一個受控降落時間或到場時隙。當未分配時隙可用時,分配給航班的到達時隙在初始預計到達時間(EstimatedTimeofArrival,ETA)之后,但受最大延誤的限制,最大延誤的默認值為180分鐘。航班在收到時隙后,該時隙從可用時隙清單中移除。假定預計某一天需求會增加,那么提前執行GAAP將最大程度地提高時隙的可利用率和預見性。同時,GAAP對在預計的需求高峰時間框架結束時減少過度的最大延誤分配也行之有效:當截止時間與預計需求高峰時間相差3~5小時的時候,這些程序的效果最明顯。6.取消或已執行并發布于各aoc后至結束當程序因情況的改善(天氣轉好,需求減少)而取消或已執行并發布到各AOC后結束。ATCSCC將清除GAAP程序中任何控制時間,以保證航班流的正常運行和機場時隙的有效利用。7.公司替換和工具化(1)時隙的替換和壓縮一旦控制時間收到后,每個航空公司允許替換時隙分配。GAAP發布前后通過取消或改航航班會產生空時隙,該時隙會被重新保存為未分配時隙,一架擁有晚時隙的航班可能上移到由航班取消或改航生成的空時隙。這種替換過程允許每個航空公司以最滿足他們個體利益需求的方式使用分配給他們的時隙。公司替換過程只允許公司內部的替換。壓縮是一個公司間時隙交換填滿NAS用戶通過公司內的替換不能填滿的空時隙的過程。壓縮在GAAP程序運行期間周期性運行。(2)程序的延長和修訂程序可能會響應情況的改變而被修改或延長,通過使用FSM,ATCSCC可以修改像容量值、包括的區域中心及程序的結束時間等參數。RBS++算法用來重新計算航班的受控到達和起飛時間。程序預計結束時間之后若需求仍在增長或未分配時隙不足時可延長程序。GAAP在當機場交通需求大于或等于機場容量時不適用,因為機場的未分配時隙資源是有限的,而且隨著航班數量的增加可用的時隙資源將越來越少。如果機場交通需求超過了機場容量,預留時隙不能滿足突現航空器的需求,則地面等待程序應當修訂轉化為DAS,由DAS程序生成新的預計批準起飛時間(EstimatedDepartureClearanceTime,EDCTs)并重新分配給各航班,這種方式適用于所有已知的交通需求,包括計劃內的和計劃外的需求。三、美國fsa航班時刻監視器(FlightScheduleMonitor,FSM)和航班時刻分析軟件(FlightScheduleAnalyzer,FSA)是MetronAviation公司在1999年為FAA開發的,作為加強型空管系統的一部分,其于2000年6月正式開始運營,是世界上第一個先進的空中交通流量管理平臺,并且是美國國家空域系統(NAS)中態勢感知和流量控制系統的基石。1.faa的機制FSM將必要的延遲從空中等待轉換為地面等待,可以達到安全高效的目的。航空公司和通用航空單位與FAA簽訂備忘錄后即可免費使用FSM軟件,FSM為國家空域范圍內的所有用戶和服務提供商構建了一個情景意識環境,各方在滿足管制限制的前提下保持協同合作。FAA通過FSM簽發、監控和管理各類交通需求控制策略,其中包括地面延遲、地面停止和空域流量計劃。當潛在的需求容量不平衡可能出現在機場或某處空域時,FAA將利用FSM決定是否采用地面等待程序GDP及其它交通管理方案來降低該機場或空域的流量。2.faa動態生成報告FSA是一個基于Web的分析工具,用于對交通管理措施進行實時的績效評估。通過每5分鐘更新一次的報告可以讓用戶識別并消除導致不良交通態勢的原因,提供實時決策支持,以減小不必要的延誤,其主要受益者包括:航空公司、聯邦航空局和公共大眾。FSA動態生成的報告讓協同決策的各個部分能夠監控他們正在執行的程序,其中包括:(1)績效報告(PerformanceReport):將顯示GDP程序是否達到預期效果并指出未達標的原因;(2)合規報告(ComplianceReport):幫助FAA工作人員對離場和進場是否符合所分配管制時段以及對不符合情況的原因進行管理;(3)附加報告(AdditionalReport):有助于發現影響項目執行性能的數據質量問題;(4)各種細分的功能(Drill-downfeatures):允許用戶以交互的方式查詢基礎數據庫中的航班信息。四、完善我國相關立法,推動我國的規范發展基于我國通用航空現狀,參考借鑒美國通用航空機場程序,建立一套符合我國國情軍情的通用航空機場程序應從以下三