1、1民用航空器航路飞行冲突解脱方法探析【摘 要】随着我国民用航空事业的不断发展，空中交通流量迅猛增加，飞行空域愈来愈拥挤，导致飞行冲突日益严重。民用航空主管部门为了保证各种航空器的安全和畅通飞行，规定任意两架在飞航空器之间的距离都不能小于最低安全间隔，因此航空器的冲突探测与解脱技术将是提高空中交通流量以及保证飞行安全的关键。 【关键词】空中交通管制；冲突探测；冲突解脱 冲突探测是通过地面监视设备和航空器机载设备对航空器所在空域中的速度信息和位置信息进行计算模拟，判断航空器是否会产生与其他航空器相撞或小于最低安全间隔的情形；冲突解脱是当通过模拟计算预测到两架或多架航空器将要产生冲突时，快速制定出避
2、免冲突的有效方案以及理想轨迹，使得航空器在飞行管理系统的操纵下沿着该轨迹飞行脱离冲突。 根据机载雷达或自动相关监视（ADS）提供的信息，在航路飞行的航空器 A 可以获得航空器 B 的航行信息，从而可以预先判断出两航空器是否会面临冲突危机；如果确定存在潜在飞行冲突，那么航空器 A 就要进入解脱程序，通过运行系统计算得到几种解脱方案，根据实际情况判断选择最恰当的方案进行冲突解脱。本文首先假设航空器 A 仍然保持原飞行状态，航空器 B 单独实施解脱策略。 一、调整航向法 2保持飞行高度以及飞行速度不变，只改变飞行航向角，即只改变飞行的水平方向。该过程考虑到旅客舒适性以及飞机飞行特性，特将整个解脱过程
3、拆解为如下几个阶段，首先航空器进行定常盘旋，即以恒定的角速度绕圆弧转弯，使得航空器将原航向角旋转至新的航向角，之后再以新的解脱航向角慢慢进行匀速直线运动，从而改变航向避让冲突；然后将航空器恢复至原有航向角并在与原有航迹平行的航迹上进行匀速直线运动，在确认冲突已经解脱后，航空器再次以恒定角速度改变航向角为返回航向角，并按照返回航向角进行匀速直线运动至原航线，最后航空器恢复至原航向角。 二、调节速度法 保持航迹倾角和航向角不变，只改变航空器飞行速度的数值大小以避免冲突。在这种解脱方法下，航空器的解脱过程分为如下几个阶段：首先，航空器进行加速或减速的过程；其次，航空器以加速或减速后的速度进行匀速飞行
4、；最后，飞机为恢复至原有速度，进行与之前加速或减速相反的变速过程。 三、调节高度法 保持航空器的飞行航向和飞行速度不变，只改变飞行高度。航空器遇到冲突并进入解脱过程后，立刻改变俯仰角度进行爬升或者下降，在到达既定高度后维持该高度进行匀速直线飞行，待解脱冲突后，再次改变俯仰角度进行爬升或者下降至原高度层上继续飞行。整个爬升或下降过程中，航空器的飞行速度，航向角以及发动机状态保持不变。在实际运行中，航空器的高度层间隔为 300m，在采取改变高度进行解脱策略时，3航空器一般最多只需改变 300m 即可，相对于飞机的飞行速度而言，整个爬升或下降过程所需的时间非常短暂，所以计算时可默认为飞机的俯仰角度是
5、瞬间完成改变的。 对于上述的几种方法，改变速度法最为简单，但是由于解脱时间紧迫以及速度的变化范围受限，仅仅依靠改变速度可能无法保证航空器完全脱离冲突。在很多实例中我们可以分析得出，只依靠改变速度不是万能的，例如两架航空器对头飞行，轨迹一直，则无论航空器是增加速度还是减少速度都无法摆脱冲突。由此可以看出改变速度法存在着巨大的缺陷，所以一般在同一水平面遇到冲突时，大多采用改变航向的解脱方法。但由于改变航向需要比较大的空间，整个过程较为复杂，而且需要较多时间，而改变高度的方法则需要较少的时间，对于短期内发生的冲突而言不失为较好的解脱策略。目前民用航空方面使用的防撞系统，其两机相遇发生告警而采用的解脱
6、方案也是改变高度。但是对于这种策略，航空器在进入新的高度层后需考虑是否会对新高度层的原有飞机产生影响，避免造成二次冲突或者引起更多航空器的冲突。 除了两架航空器之间存在潜在冲突外，在实际运行过程中，航空器可能遭遇到涉及多架航空器的飞行冲突。经过探测，当确定航空器遭遇到冲突群时，那么就应当从整体考虑，全局出发，协调解脱冲突。另一方面，两架航空器冲突解脱研究所得到的解脱方案也适用于多架航空器冲突解脱的状况。需要分析所有的航空器，制定出适当的方案，使航空器有序的解脱冲突，这里引入优先权的概念，飞机将根据优先权的高低依次进行解脱。首先，需要对所有涉及冲突的航空器按照相应的规则进4行优先权排序。对于优先
7、权最高的航空器将维持原飞行轨迹；优先权排在第二的航空器只需考虑第一架航空器的飞行轨迹，根据前文提到的方案规划出自己的解脱方法；优先权排在第三的航空器则需要考虑前第一架和第二架航空器的解脱轨迹，制定本航空器的解脱方法；优先权排在第四的航空器则需要考虑前三架飞机的解脱轨迹制定相应解脱方法，依此类推，直至所有飞机完成冲突解脱。 优先权的排序规则是：首先，通过相关系统探测确定每架航空器所涉及冲突的数量，涉及冲突数量越少的航空器优先权越高，反之越低。其次，如果航空器所涉及冲突的数量相同，则根据航空器的机动性能进行排序，机动性差的航空器优先权高，灵活的航空器优先权低。再次，如果两架航空器的从图数量相同，性
8、能也一致，则根据各个航空器发生冲突的时间顺序确定优先顺序，冲突发生早的航空器优先权高，晚的优先权低。最后，如果以上三者都不能判断优先权顺序，则根据航空器的飞行高度和航向角进行排序，飞行高度高，航向角小的航空器优先权高。航空器的飞行冲突探测与解脱技术不单单是简单的数学模拟过程，其在实际运行中涉及到空管、导航、通信、雷达探测等多个方面。本文所进行的研究只是从数学算法和解脱步骤上进行了相关的分析，本方法存在着诸多不足，需要不断改良。 参考文献 1 刘星，胡明华，董襄宁，遗传算法在飞行冲突探测解脱中的应用J.南京航空航天大学学报，2002.34（1）. 52 程丽媛.自由飞行空域中多机冲突探测与解脱技术研究D.南京航空航天大学，2005. 作者简介：孙振华（1986.11- ） ，男，汉族，山东烟台人，中国东方航空股份有限公司山东运控部签派员，研究方向：空中交通管制与签派。
