“作為未來監視技術發展的主要方向,ADS-B是中國民航局重點推進的新技術,有著明確的發展線路圖。本文重點介紹了該項技術在國內民航機隊的現狀及覆蓋情況,分享了中國民航首架自主設計 ADS-B Out 系統改裝飛機的經驗,為后續改裝工作者提供借鑒。”
廣播式自動相關監視系統 (ADS-B)是一種基于衛星定位和利用空地、空空數據鏈通信完成交通監視和信息傳遞的 空管監視新技術,該系統無需人工操作或者詢問,可以自動地(每一秒一次)從相關機載設備獲取參數并向其他飛機或地面站廣播飛機的位置、高度、 速度、航向、識別號等信息,以供管制員對飛機狀態進行監控,也為機組提供了準確的周圍飛機位置信息,增強機組的位置感知和空中交通情景意識,提高了飛行安全水平,提升了航班運行效率,優化航路結構。 機載 ADS-B 應用功能可以分為發送(ADS-B Out)和接收(ADS-B In)兩類,ADS-B Out是 ADS-B的基本功能,本文主要闡述中國民航機隊 ADS-B Out 的現狀。
國際民航組織(ICAO)將 ADS-B 確定為未來監視技術發展的主要方向。ADS-B 也是中國民航局重點推進的新技術,中國民用航空局于2017年12月26日下發明傳電報《關于 ADS-B 機載設備加改裝相關工作要求的 通知》(局發明電【2017】3685 號),為大型飛機公共運輸合格證持有人如何加改裝ADS-B 機載設備提出了明確的要求。通知要求,在2019年7月1日前, 安裝滿足 RTCA DO-260 或后續版本并經相關適航批準的S 模式應答機;安裝具備“選擇可用性激活”(SA ON)或 “選擇可用性識別”(SA AWARE) 功能, 或安裝通過星際增強系統(SBAS)增強GNSS 信號并經相關適航批準的衛星定位信號接收設備。在 2022 年 12 月 31 日前,安裝滿足 RTCA DO-260B 標準并經相關適航批準的 S 模式應答機;安裝舉報 SAAWARE 功能,或安裝通過 SBAS 增強GNSS 信號并經過相關適航批準的衛星定位信號或 接收設備。
民航西南局監督員現場指導工作
同比國外,美國計劃從 2020 年 1 月 1 日開始強制實施 ADS-B Out 監視運行,機載設備要求必須滿足DO-260B 標準; 歐洲計劃從 2020 年 6 月 7 日開 始強制全面實施 ADS-B Out 監視運行,機載設備也要求必須滿足 DO-260B 標準;澳大利亞已在 2013 年 12 月開始強制實 施 ADS-B 運行,澳大利亞全國所有儀表飛行飛機必須裝備支持ADS-B Out 功能的應答機。
ADS-B Out 系統的主要機載設備是 ATC 應答機和 GNSS 位置源。ATC 應答機是 ADS-B Out 系統的核心,負責收集、處理和廣播各相關參數,由 ATC 天線 通過數據鏈廣播到地面 ADS-B 接收站或者其他飛機,ATC 應答機主要有滿足 RTCA DO-260、RTCA DO-260A、 RTCA DO-260B 三個標準,目前支持 RTCA DO-260B 標準的應答機有 ACSS 的NXT-800 型號、霍尼韋爾(Honeywell)TRA-100B 型號和柯林斯宇航(Collins Aerospace) TPR 901-205/ISS-2100 型號。 GNSS 位置源是根據導航衛星計算精確的飛機位置和速度信息及其他信息,并傳送給ATC 應答機。GNSS 位置源支持 “選擇可用性激活”(SA ON)、“選擇可用性識別”(SA AWARE)、星際增強系統(SBAS)三種類型功能。目前支持 “選擇可用性識別”(SA AWARE) 功能的GNSS 位置源設備有Collins Aerospace GLU-925/2100 MMR、Honeywell IMMR、CMC CMA-5024 GPSSU。
針對ADS-B Out有線裝和改裝兩種可選安裝方式。線裝,是指航空公司營 運人選擇應答機供應商和GNSS 設備供應商,飛機設計制造商在飛機生產制造生產線上直接安裝,飛機制造商選擇“激活ADS-B Out符合雷達區 & 非雷達區域”選項,更新飛行手冊等相關持續適航手冊,提供適用適航要求符合性聲明。 改裝,是指航空公司營運人選擇應答機供應商,選擇 GNSS 設備供應商,飛機制造商或者第三方改裝設計單位設計方 案,飛機設計廠家或者第三方改裝設計單位選擇“激活ADS-B Out 符合雷達區 & 非雷達區域”選項,更新飛行手冊等相關持續適航手冊,提供適用適航要求符合性聲明,飛機在營運人指定的維修站進行方案施工,完成飛機適航放行。 國外能提供線裝方案的有飛機制造商和航空維修企業,如波音、空客、漢莎技術等,國內最先啟動ADS-B Out 改裝方案設計的是成都富凱飛機工程服務有限公司(簡稱成都富凱)。
針對中國國內的波音飛機,波音公司在2015年之后交付的飛機上已經配備 經過認證的DO-260B ADS-B Out 設備; 在2013年中期到2015年底之間交付的 飛機已經配備飛機接口接線和DO-260B程序引腳接線,但是需要對ATC 應答機 進行升級;2004 年到2013 年中期之間交付的飛機已經配備了飛機接口接線,但是需要安裝DO-260B程序引腳接線,同時對ATC 應答機進行升級;2004年前交 付的飛機需要配備飛機接口接線和DO-260B程序引腳接線,同時需要對ATC應答機進行升級。而對空客飛機,國內A350和A380飛機均滿足DO-260B的要求,不需要做任何改裝和改動,但國內大部分A320和A330飛機都不滿足DO-260B的要求。總的來說,據不完全統計,中國民航運輸飛機80%左右的飛機具備ADS-B的能力,但是支持和滿足DO-260B要求的飛機數量不足50%。針對波音737NG 系列飛機和空客A320系列飛機,目前國內大部分運營人都選用廠家的服務通告(SB)執行滿足DO-260B標準的ADS-B Out升級改裝。針對稍微老舊機型的飛機,特別是貨運波音757、 波音747、波音737CL飛機,國內貨運航空公司基本上都傾向于選用第三方設計單位設計的方案進行ADS-B Out改裝。
中國國際貨運航空公司(簡稱國貨 航)于2019 年2月1日至2月17日完成了首架波音757飛機滿足DO-260B 標 準的 ADS-B Out系統改裝工作。國貨航的改裝方案由第三方獨家設計單位成 都富凱提供,由北京飛機工程服務有限公司成都分公司(簡稱 Ameco 成都)執行加裝施工工作。據悉,在施工前期準備過程中,國貨航工程部、國貨航西 南分公司、國貨航航材部、成都富凱、 Ameco 成都分公司召開多次工作會議落實部署改裝器材設備、改裝消耗材料、 改裝航材備件、改裝特殊工具工裝、飛機停場施工工作計劃進度等各項保障工作,與此同時,成都富凱向Ameco成都分公司施工技術人員進行了改裝系統方案的介紹、改裝施工的培訓以及重點測試條目的逐條講解,Ameco成都分公司車間組織了多次施工區域、線路走向、 器材設備安裝等改裝工作單卡的消化熟悉內部討論會,Ameco成都分公司還特意組織了使用ADS-B測試設備的培訓。在施工期間,成都富凱現場技術支援工程師對Ameco成都分公司現場施工工作者遇到的偏差進行逐一現場修正解決。 在測試過程中,成都富凱技術工程師和Ameco成都分公司測試人員詳細測試了導航精度、數據源完整性等ADS-B 系統廣播的重要參數指標。最終,在各方面的共同努力下,國貨航首架ADS-B Out系統改裝波音757飛機的取證驗證試飛 于2 月16 日取得圓滿成功。
測試人員地面測試 ADS-B 廣播數據
本次改裝是成都富凱在國貨航、西南適航審定處、四川監管局適航維修處、四川監管局空管處、西南空管局、民航二所等相關單位的大力支持和指導下, 與Ameco成都分公司、Collins Aerospace緊密配合,歷時近一年,攻克多個技術 難關,順利完成的首次中國民航自主設 計ADS-B Out系統研究、系統改裝方案設計、改裝器材制造生產、飛機取證改裝、 地面測試以及驗證試飛工作。
預計未來幾年,國內將陸續迎來ADS-B改裝的高潮,各航空公司和國內民航維修企業應提前謀劃,積極應對。 航空公司各部門應當切實做好ADS-B改裝實施保障工作,航材保障部門應加大設備器材方面的投入,準備好備用設備器材以備不時之需,航空公司工程部門應熟悉ADS-B系統工作原理、廣播的各系統相關數據以及故障排除方法并合理保障飛機的持續適航性。國內民航維修企業生產控制計劃部門制定施工進度計劃要編排緊湊、各個工種工作期間之間盡量協調施工、互不干涉,民航維修企業還應加強專業工作人員的培訓和能力培養,熟悉改裝施工區域、施工步驟、 線路走向,熟悉ADS-B測試設備的使用方式。國內維修企業還應建立一套有效 的反饋通道將在施工過程中的偏差問題及時反饋給航空公司和設計方,以快速解決各工種遇到的偏差問題,保障改裝飛機的按期出廠。