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隨著預計到2016年商業航空客運量將超過每年10億人次(而2007年為7.69億人次),在機場跑道上滑行、起飛和降落的飛機比以往任何時候都多。 所有這些機場擁堵都需要能夠以驚人的速度監控正在發生的事情的技術,而二戰時期的發明雷達已無法勝任這項任務。
認識到這一點,美國聯邦航空管理局(FAA)上週宣佈,它將支付給位於新澤西州莫里斯敦的製造商霍尼韋爾國際公司和位於鳳凰城的航空通訊與監視系統公司(ACSS)900萬美元,用於測試和安裝基於衛星的ADS–B(廣播式自動相關監視)系統,以幫助提高跑道安全。
ADS–B——最初由FAA以及包括NASA和快遞巨頭聯合包裹服務公司(UPS)在內的各種政府機構和構建和/或嚴重依賴飛機的企業在1990年代初期構思——依賴於全球定位系統(GPS)衛星和放置在飛機上的應答器之間的主動通訊,以告知飛行員、其他飛機和空中交通管制員有關飛機的位置、身份、速度和高度的資訊。 與ADS–B持續收集和傳輸資訊不同,雷達以規則的間隔(大約每12秒)發射電磁波,並測量其反射返回所需的時間,以確定物體與飛機的距離。
伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校航空研究所的人為因素助理教授特里·馮·塔登說:“(ADS–B)更主動,而不是被動。” “雷達被認為是被動的。 ADS–B不必等待雷達掃描和慢慢移動。”
儘管ADS–B——旨在替代雷達——可以用於協調飛行中的飛機位置,但霍尼韋爾和ACSS的合同專門旨在提高跑道安全。 霍尼韋爾將在其兩架飛機上測試該技術,並在捷藍航空公司和阿拉斯加航空公司飛機上安裝ADS–B系統,供這些公司的飛行員評估。 霍尼韋爾將在西雅圖-塔科馬國際機場和斯諾霍米什縣佩恩機場工作。 ACSS將在費城國際機場與美國航空公司合作,開發該技術的標準、飛行演示和原型,為20架空中客車A330飛機配備ADS–B系統。
使用雷達,飛行員依賴空中交通管制員和“邊看邊躲”策略,即字面意思是向窗外看,以避免在跑道上徘徊或與其他飛機相撞。 使用ADS–B,飛行員擁有一個駕駛艙顯示器,看起來像計算機螢幕上的全綵色地形圖,顯示他們所在的位置、其他所有人所在的位置以及周圍不斷變化的天氣。 “這就像給飛行員增加了一雙眼睛,”同樣也是持證飛行員的馮·塔登說。
ADS–B即時更新的能力在跑道上尤為重要,因為跑道上有如此多的飛機彼此靠近。 FAA的ADS–B專案經理文森特·卡佩祖託說:“地面上的事情發生得更快。” “有飛機加速起飛。 有飛機正在著陸並高速行駛和減速,並急轉彎進入這些高速滑行道以離開跑道。”
經過多年的研發,以及阿拉斯加州通用航空飛行員和俄亥俄河谷航空運輸承運人的測試,FAA在2005年宣佈ADS–B是安全的雷達替代方案,並將該技術確定為該機構到2020年升級國家空域系統計劃的關鍵組成部分——該計劃被稱為下一代空中交通運輸系統。
下一代空管系統是FAA與美國國土安全部、白宮科技政策辦公室和其他機構聯合制定的遠期計劃。
該技術在阿拉斯加州測試良好,那裡的惡劣地形使得實施雷達基礎設施(包括塔臺和其他裝置)變得困難。 阿拉斯加航空承運人協會主席威爾弗雷德·瑞安說:“阿拉斯加州百分之九十的地區沒有雷達覆蓋。” 該協會旨在促進阿拉斯加州的商業航空利益。 “ADS–B為雷達安裝成本過高的地方帶來了類似雷達的環境。” 瑞安指出,阿拉斯加州在1991年擁有美國最糟糕的航空公司事故率。 由於這種事故率,FAA選擇阿拉斯加州的商業航空公司參與Capstone計劃,這是一項1999年至2006年行業與FAA之間的合資企業,為阿拉斯加州的飛機免費提供ADS–B系統。 在Capstone計劃期間,事故減少了47%。
ADS–B還有望提高航空公司的效率並幫助改善環境。 在每週的實驗飛行中,幫助開發ADS–B的UPS已經看到了好處。 該公司位於肯塔基州路易斯維爾的世界港樞紐每天處理100多個航班——大部分在晚上11點到凌晨3點的四個小時視窗內。 UPS發言人邁克·芒吉奧特說,藉助ADS–B,UPS可以將交通量以及因此交付的包裹數量增加多達15%。 此外,透過實現更緊密的著陸間隔和更少的等待盤旋時間,ADS–B每次著陸可節省40至70加侖(150至265升)的燃料。 芒吉奧特估計,ADS–B實現的連續下降進近(在此期間,飛機以怠速推力滑行)將一氧化二氮排放量(一種溫室氣體)減少約34%,並將噪音汙染減少約30%。
對於ADS–B而言,像任何新技術一樣,也許最大的癥結在於其成本。 FAA發言人保羅·竹本表示,該機構估計,下一代空管系統基礎設施的建設成本將為150億美元至220億美元——目前尚不清楚這一定價中究竟有多少包括為飛機配備ADS–B的成本。 FAA希望製造一個標準化的ADS–B版本,可以由多家不同的製造商推向市場,卡佩祖託表示,此舉將降低飛機制造商的成本。 他補充說:“我們的想法是儘快使其可用。”