空中交通世界有何不一样?揭秘北京大兴机场空管系统
2020-03-12 

央视网9月19日报道,中电科14所为中国民航研制了首套空管一次雷达顺利通过检飞测试,测试过程中全国产化雷达无论是任务可靠性还是探测性均超过同类国际知名产品。

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飞机在机场从滑行到起飞的阶段,是由机场塔台进行管控。当起飞高度达到600米之后,就将移交到相应机场的终端管制中心来进行指挥。相比较于塔台只需要指挥飞机安全起降,终端管制中心要承担更大范围、更复杂情况的空中管制工作,为此,空管系统也做了针对性的设计。

空管一次雷达

中国电科 大兴机场空管系统工程师 沈庆辉:拿这个目标来举例的话,目前我们可以看到它的飞行高度处于4470多米,速度是540。如果说两个飞机飞行的距离过近的话,它会提示一个告警,如果飞机飞行的高度过低也会提出告警。飞机它不知道周围什么情况,完全通过我们管制员借助咱们自动化系统进行一个管控。

“空管一号”设计人员郭云泉 80岁:我们的电子设备比国外落后一个时期,稳定性不好,这是很大缺点。空中飞行涉及到人命关天的事情,绝对不能有一点马虎。

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除了机场塔台、北京终端管制中心外,飞机在飞行到6000米高空后还会移交到更大范围的华北区域管制中心进行指挥,在那里也将应用这套全新的空管系统。

来源:民航资源网、央视新闻

此次顺利通过测试的正是全国产化的空管一次雷达,通过对雷达在高任务强度下的可靠性、探测区域、检测能力等进行了严格的测试检查,该雷达很好地通过了所有测试,结果表明该雷达工作性能已经达到全球顶尖。

中国电科 大兴机场空管系统高级工程师 张明伟:因为未来七天内大致气象条件我有一个预测,基于未来的空域的情况,比如说首都机场,比如说哪天晚上跑道要进行大修了,那么可能它流量会有降低,那么基于流量情况我们整个做一个航班的调配。

全新空管系统将覆盖整个华北地区

空管一次雷达

为了能够更好的调配“盒子”内的飞机,我国正在建设全国级的流量管理系统,利用信息化和大数据分析替代人工调配,进而减少由于流量控制带来的出行影响。

中国电科14所气象雷达专家官林海:主要是龙卷风跟短时雷暴。龙卷风一般从生成到发生,然后到最后结束,有些可能十分钟就结束,如果说传统的雷达有六、七分钟或者甚至十分钟以上才能扫一个,等你扫完了,龙卷风已经可能没了,消失了。

早在2016年的时候,美国NASA就曾为了管控无人机,展示了一个无人机管控平台,有消息称其也使用了空管雷达技术,不过目前该系统还处于测试阶段,预计将在2019年完成最后一次测试。目前我国空管雷达的需求主要来自民用运输机场、通航机场级军航等地方。

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中国电科大兴机场空管系统工程师沈庆辉:在咱们系统中可以看到大概分布着约4000个停止灯,道路中间的中线灯大概在2万个左右,会对整个机场里面飞机的滑行起到一个高效和安全的作用。

国内军用市场表示,目前国内军用航空正在大力推进空管设备建设,未来军用空管设备市场空间规模将于民用市场相当,军用和民用市场的需求在未来五年内将有望超过600亿元规模。

不仅如此,流量管理系统还将与气象、机场等各系统结合,提前模拟所有航班的运行情况,更早的发现问题,及时解决问题。

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中电科14所是我国诞生雷达的摇篮,国内太多先进的雷达都是在这里研发出来的,例如:歼-10、歼-11等使用的机载火控雷达,歼-16、歼-20等使用的有源机载相控阵雷达等等。近日,中电科14所再立一功,又一款全国产化的新型雷达问世。

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央视记者 王世玉:这里是中国民用航空北京终端管制中心,随着大兴机场的全面建成,这里也即将投入使用。我们可以看到它看上去像是一个放大了好几倍的机场塔台。的确,从功能上讲它也是机场塔台的上一级别的管制单位。未来,这里将同时管控北京首都、北京大兴、天津滨海、河北石家庄正定四个机场的起降飞机,成为世界上规模最大的终端管制中心。

央视记者王世玉:这里就是北京大兴国际机场的塔台,这个位置距离地面大概在65米左右,从这个方向看过去能够看到完整的航站楼和机场跑道。

可是,什么是空管一次雷达呢?想象一下在浩瀚的天空,飞机看起来似乎是可以不受约束地任意飞机,其实并非如此。飞机也像地面车辆一样需要遵守交通规则,这就需要空管雷达来负责啦。据央视网介绍,空管雷达分为一次雷达和二次雷达,一次雷达可以同时检测空中目标,二次雷达相当于一个有应答的通讯系统。

如今,随着大兴机场的建成,我国拥有了世界先进水平的空管系统。而在三十多年前,我国甚至还不具备独立研制空管系统的能力。从打破国外垄断到如今成为世界领先,一代一代科研工作者的努力,让我国空管系统有了跨越式的发展。

还有一件对于新机场的运行安全至关重要的事,那就是天气。新机场为了更好地掌握周边天气状况,提升应对恶劣天气的能力,装备了我国自主研制的新一代气象雷达,而这台新颖的雷达也标志着我国在气象雷达研制领域走在了世界前列。近日我们的记者来到了这型雷达的研制地,也就是中国雷达事业的发源地,中国电科第14研究所,一起去近距离看一下。

中电科14所研制的雷达

我手边的这一套控制装置,就是能够指挥飞机从地面到滑行再到起降的全过程。

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值得一提的是,空管雷达与无人机也有一定的关联。中电科14所总体研究部负责人表示,无人机的出现给很多行业提供了新计划,但是对于空中交通管制来说却是一个极大的挑战。要知道,现在很多民航还只是通过目视来监测无人机,这样不仅效率而且失误率高。未来中电科14所还将致力于推动人工智能技术在雷达领域的使用,从而提高雷达识能力。

李显达老人今年已经80岁了,他是我国第一代空管系统——“空管一号”的总体设计师。上世纪八十年代,随着民航需求的日益增长和对空中信息安全的要求,我国下决心研制属于自己的空管系统。而在此之前,这项技术一直被国外垄断,我们只能花高价引进。

中国电科大兴机场空管系统工程师沈庆辉:拿这个目标来举例的话,目前我们可以看到它的飞行高度处于4470多米,速度是540。如果说两个飞机飞行的距离过近的话,它会提示一个告警,如果飞机飞行的高度过低也会提出告警。飞机它不知道周围什么情况,完全通过我们管制员借助咱们自动化系统进行一个管控。

此前,国内民航机场的空管一次雷达主要依赖进口,这样的情况对于我国来说非常不利,毕竟存在着诸多如同:维修周期长、保障困难、价格昂贵等问题,而且对于国家安全也存在一定的隐患。因此,研发性能先进的自主可控设备极为重要。

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就这样,“提高可靠性”成了我国空管系统此后二十年的发展目标。随着工业水平的提升,和人才队伍的不断壮大,终于在2006年,我国自主设计研发的空管系统通过了中国民航局许可测试,正式走向国国内和国际市场。

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中国电科大兴机场空管系统工程师王韬:现在从管制员的界面上就可以看到,机组它实际在设备上面拨的高度和速度,并且如果说机组操作的情况和管制员的指令有不符的时候,在系统中还会给出告警。

还有一件对于新机场的运行安全至关重要的事,那就是天气。新机场为了更好地掌握周边天气状况,提升应对恶劣天气的能力,装备了我国自主研制的新一代气象雷达,而这台新颖的雷达也标志着我国在气象雷达研制领域走在了世界前列。近日我们的记者来到了这型雷达的研制地,也就是中国雷达事业的发源地,中国电科第14研究所,一起去近距离看一下。

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全新空管系统将覆盖整个华北地区

按照计划,北京大兴国际机场将于9月30日前投入正式运营。近日,机场的空管系统正式开始了运营前最后的调试工作。

中国电科 大兴机场空管系统高级工程师 张明伟:每天中国的航班量大概在1万6到1万7左右。同时在天空的飞机估计最繁忙的时候可能在2000到3000左右。同一航路上,不同的高度也有不同的飞机。

除了空管自动化系统的全面升级,大兴机场还引进了高级地面活动引导系统。过去,飞机在起降滑行时,都需要一辆引导车在前方带领飞机到指定位置。而大兴机场将首次使用灯光引导方式,也就是说由系统自动规划滑行路线,并控制场面的灯光来引导飞机在地面滑行。

“空管一号”总体设计师 李显达 80岁:当时我们国家就没有空管,都是进口的。因为它这个系统比较复杂,包括雷达、通信、计算机数据处理,显示终端,它是一个复杂的电子系统。这么大的系统去买国外的,你要多少钱?做当然有点差距,但是只要起步了,这个差距就缩小了。

中国电科14所气象雷达专家官林海:我们这一款是平面裂缝波导天线,整个采用数字相控阵里技术,不是以前的那种老的锅式的那种天线。

对于空管系统来说,安全和可靠是最重要的。一旦投入应用,就要保证24小时不间断的平稳工作,不能出现一分一秒的差池。然而由于当时计算机、元器件等工业配套水平的巨大差距,即便解决了技术上的难题,系统仍然存在可靠性的问题。

空管自动化系统就是管制员的眼睛,管制员就是通过它监测到的信息,例如飞机飞行的高度、速度、位置等,向飞机下发安全指令。

中国电科 大兴机场空管系统高级工程师 张明伟:因为以往通过人脑子进行这种调配,他会有个问题,可能有段时间他的航班率会很高,有段时间他的航班流相对来说比较低,那么通过流量管理,把它流量高的这部分填到比较低的这部分,就始终让交通流保持在一个安全的高水平范围内。

空中交通世界有何不一样?

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如果将空中可供飞机飞行的空间看成一个盒子,由于盒子的空间有限,当里面的飞机数量超出限度时,就会出现我们常常听到的“流量控制”。

中国电科14所气象雷达专家 官林海:主要是龙卷风跟短时雷暴。龙卷风一般从生成到发生,然后到最后结束,有些可能十分钟就结束,如果说传统的雷达有六、七分钟或者甚至十分钟以上才能扫一个,等你扫完了,龙卷风已经可能没了,消失了。

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中国电科14所气象雷达专家刘新安:它就可以知道整个降雨的过程。管制员他看到强的回波的话,飞机它可以选择绕飞,或者选择一个新的路线。

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