空中交通管理的发展概况

第一节　空中交通管理的发展概况

一、空中交通管理的发展概况

20世纪30年代前，飞机构造简单，飞机的飞行距离只有几百米，局限在天气良好的昼间情况下进行目视飞行，因而就有了目视飞行规则。

1934年之后，诞生了载客量在20人以上，飞行速度达到每小时300公里的飞机，机上装备了无线电通信和导航设备，飞行仪表系统也有很大改进，飞行员可以不用通过观看地面而确定飞机的姿态和掌握飞机位置。在一些繁忙的机场，飞行活动量增大，需要有管理人员，当时的管制员是站在飞机的起飞和着陆地带，用绿旗和红旗来指挥飞机起飞和降落，但受天气和夜间飞行影响，很快旗手被信号灯取代，之后机场塔台相继使用。

管制员利用无线电设备与驾驶员通话，指挥起飞、降落和调整空地秩序，飞行安全系数大幅度提高。航空发达国家纷纷成立交通主管部门，制定了按仪表实施安全飞行的仪表飞行规则并使用自己的航路建立了交通管制中心，这些管制单位将各航站发来的飞行计划，结合驾驶员通过各站、点的位置报告将其填写在飞行进程单上，确定空中飞机的相互关系位置和掌握飞机沿航路飞行的情况，以此发布指令，实施管理，这种管制方法被称为程序管制。以程序管制为主要手段的交通管制，依赖于航路网的建立和沿航路设置的导航站、机场塔台、区域管制中心和航路管制中心的建设和工作。

第二次世界大战后，飞机的技术性能有了很大的提高，飞机的数量增加，飞机的航程、升限、速度、载重量和飞行速度都有大幅度增长，迫切需要一个组织能把全世界的航空法规大体统一在一个标准之下。在此情况下1944年成立了国际民航组织（ICAO），签订了芝加哥“民用航空公约”。在第一次空中规则和空中交通管制（Rules of Air traffic control，RAC）专业会议上，代表们对空中交通管制的标准、措施和程序提出了建议，并很快被国际民用航空组织所采用。

20世纪50年代雷达技术被用于空中交通管制，随后又出现了二次雷达，由于雷达管制覆盖面大，管制人员可以通过雷达屏幕掌握飞机的编号、高度、速度、距离等参数，在一些重要机场和地区就出现了由雷达管制取代传统的程序管制，目前雷达管制已成为空管的重要手段，但程序管制在一些偏远地区和不发达国家仍然是主要管制手段。

20世纪70年代，仪表着陆系统（ILS）作为国际民航组织推荐的标准设施，被投入使用，使无线电信号引导飞机在能见度和云底高很低的情况下着陆，极大地提高了航路的成长性和飞行安全率。

二、空中交通管理的任务和组成

空中交通管理的任务是有效地维护和促进空中交通安全，维护空中交通秩序，保障空中交通畅通。高效的空管活动使航空公司或经营人能够按照原来预定的起飞时间和到场时间飞行，在实施过程中，能以最低程度的限制，在不降低安全系数的情况下有序运行。

空中交通管理的内容主要包括空中交通服务、空域管理和空中交通流量管理。

1．空中交通服务（Air Traffic Service，ATS）

1）空中交通服务的目标

（1）根据空域使用现状，采用一切可用的间隔，防止空中的航空器相撞，防止出现危险接近、差错、严重差错等事件。

（2）利用一切手段，包括使用地面活动雷达等，切实采取措施，防止飞机和障碍物、地面车辆与地面停放的飞机、人、动物等在起飞、降落及其相关区域发生相撞等事故或事件。

（3）对空域内飞行的航空器进行切实有效的管理，准确地掌握飞行动态，确定航空器之间的相关位置，找出事关飞行冲突调配的主要航空器，利用合理的间隔标准，及时发布指令，加速空中交通流量，维持良好运行秩序。

（4）为运行的航空器提供各种建议、情报、信息来避开危险天气及各种限制性空域。

（5）在航空器遇险或需要提供搜寻、救援服务时，通知各保障单位及时开展工作。空中交通服务强调以服务取代管制，这是交通管理机构在管理理念上的深刻变化。

2）空中交通服务的组成

空中交通服务是空中交通管理的主要部分，包括空中交通管制服务、飞行情报服务和告警服务。

（1）空中交通管制服务（Air Traffic Control Service，ATC）：防止航空器与航空器相撞及在机动区域内航空器与障碍物相撞，维护和加快空中交通的有序流动。空中交通管制服务包括区域管制服务、进近管制服务和机场管制服务。

（2）飞行情报服务（Flight Information Service，FIS）：向飞行中的航空器提供有助于安全和有效地实施飞行的建议和情报。包括航站终端自动情报通播——机场通播（Airport Terminal Information Service，ATIS）和空中交通咨询服务（Air Traffic Consulting Service，ATAS）。

（3）告警服务（Alerting Service，AS）：国际民航组织提出：各国应把对遇险航空器的搜索和救援作为一种国际义务，当航空器处于搜寻和救援状态时，会向有关单位发出通知，涉及单位应给予协助的服务。

2．空域管理（Air Space Management，ASM）

民用航空飞行的航线和区域遍布全国。为了在广阔的空间对航空运输飞行的飞机提供及时、有效的管制服务、飞行情报服务和告警服务，防止飞机空中相撞和与地面障碍物相撞，保证飞行安全，促使空中交通有秩序的运行，必须进行空域管理。空域管理的主要内容为：空域划分与空域规划。

1）空域划分

空域划分包括飞行高度层规定和各种空中交通服务区域的划分。规定不同的飞行高度层是为了防止飞机在飞行中相撞，因此，要根据飞行方向、气象条件和飞机性能的不同，规定不同的飞行高度层。

按照统一管制和分区负责相结合的原则，我国将全国空域划分为若干飞行情报区和飞行管制区，并建立了相应的机构，对在该区内的民用航空飞行提供空中交通服务。同时，为了对民用航空飞行实施有效的管制，要求飞机沿规定的路线在规定的区域内飞行。因此，在飞行情报区和管制区内划定了飞行的航路、航线、空中走廊和机场区域；并对一些禁止飞行和在规定时间与高度范围内禁止飞行的区域，划定了空中的禁航区、限制区和危险区。

2）空域规划

空域规划是指对某一给定空域（通常为终端区），通过对未来空中交通量需求的预测，根据空中交通流量的流向、大小与分布，对其按高度方向和区域范围进行设计和规划，并加以实施和修正的全过程，其目的是增大空中交通容量、理顺空中交通流量、有效地利用空域资源、减轻空中交通管制员工作负荷、提高飞行安全水平。

3．空中交通流量管理（Air Traffic Flow Management，ATFM）

空中交通流量管理为防止和纠正在航路、机场区域内出现航空器过度集中导致超过规定限额的现象，对航空器的运行采取适当流量控制的管理。空中交通流量管理分为三种控制类型：

（1）预先计划控制。指在制定航班班期时刻表时和在飞行前一日对非定期航班的飞行时刻安排时进行的限制和调整。

（2）放飞间隔控制。是在航空器起飞前，采用临时调整航空器起飞时间的办法，使航空器与航空器之间的飞行间隔符合管制规定。

（3）实时调配控制。是指航空器在飞行过程中，空中交通管制部门采取要求飞机在某地盘旋等待，改变飞行航线和飞行高度，调整飞行速度等措施，使航空器之间的横向、纵向、侧向和高度间隔符合规定标准，从而安全有序地运行。

三、飞行高度范围与飞行间隔标准

天上飞的航空器和公路上跑的汽车一样，也有自己的“交通规则”。机型不同，性能不同的航空器，其航行高度范围也不同。

3 000米以下一般是小型飞机的活动范围，3 000米以上则是大中型飞机的活动范围。所谓的“超低空飞行”是指距离地面或水面5～100米；“低空飞行”是指距离地面或水面100～1 000米；以此类推，“中空飞行”指1 000～7 000米；“高空飞行”指7 000～12 000米；“平流层飞行”指12 000米以上。

1．垂直间隔标准

飞机在飞行时彼此间必须保持一定的垂直间隔，按照国际标准规定，垂直间隔标准有以下三种情况：

（1）29 000英尺（8 850米、FL290）以下（含29 000英尺），每2 000英尺（600米）为一个顺向高度层；FL290以下，磁航迹在0°～179°的飞机使用的是奇数高度层；磁航迹在180°～359°的飞机使用的是偶数高度层。确保了不同航迹的飞机至少有1 000英尺的垂直间隔。

（2）29 000英尺（8 850米、FL290）以上，每4 000英尺（1 200米）为一个顺向高度层；不同航迹的飞机至少有2 000英尺的垂直高度间隔。

（3）北大西洋上空，已取消FL290的限制，在整个空域内，两航空器之间采用1 000英尺的间隔。

2．水平间隔标准

飞机飞行时还应保持一定的水平间隔，水平间隔包括横向间隔和纵向间隔。

1）横向间隔是航空器侧方的最低间隔距离，规定标准如下：

（1）目视导航：可用指示出的不同地理坐标来确定间隔；

（2）VOR导航：两航空器航迹的夹角至少大于15°，距离大于15海里；

（3）NDB导航：两航空器航迹的夹角不小于30°，距离大于30海里；

（4）推测导航：两航空器航迹的夹角不小于45°，距离大于15海里。

2）纵向间隔是使用同一航道和在机场起飞和进近的间隔规定，包括时间间隔和距离间隔。

（1）时间间隔：用时间来间隔要涉及航空器越过报告点的位置的准确性、报告位置的次数和间隔、时钟的准确性等。

按照纵向间隔的时间标准来划分，有以下几种：

（a）航空站飞机放行间隔规定：若同型同速飞机在同航线、同高度层放行时，前后两机的时间间隔为10分钟；不同型不同速飞机航迹相同，速度较快的飞机起飞后2分钟，放行速度较慢的飞机。

（b）航空站进场飞行间隔规定：若同高度按仪表规则进场的飞机，不论航向如何，到达同一导航台上空的时间间隔为10分钟。此外还有进近、离场飞行时的间隔规定。

（c）区域管制的间隔规定：若两架飞机逆向或同向超越前一架飞机飞行时，改变高度的飞机，必须在与被穿越飞机预计相遇时间点前或后10分钟上升到或下降到被穿越飞机的上一个或下个高度层。

（d）马赫数间隔规定：用于使用M数表示空速的航空器。

（e）尾流间隔规定：考虑到翼尖旋涡流的作用，大型飞机的尾流使紧随其后的小型飞机受到气流颠簸，因而规定在大型飞机之后起飞和降落的小型飞机要保持较同级别飞机之间较大的间隔。

（2）距离间隔：如果飞机使用测距仪（DME）定位，就可以使用距离间隔，同一航迹上飞机间隔为20海里。如果前面的飞机速度比后面飞机的速度大40公里/小时以上，间隔下降为10海里。

在我国根据空域的不同，机场设备条件、航路情况的不同，对不同情况的间隔标准有着详尽而严格的规定。

3．飞行高度层

飞行高度层是指以特定气压1 013．3百帕（760mm汞柱）为基准的等压面，各个方面之间具有特定的气压差值所表示的高度范围。

为保证飞行安全和空中交通畅通，航空器必须在一定高度或高度层上飞行，并且彼此之间保持一定的高度间隔。民用航空器通常在最低可用飞行高度层（含）或过渡高度以上的飞行，使用飞行高度层，在最低可用飞行高度层（不含）或过渡高度以下的飞行使用高度。在高原和山区，其高度层至少要高出在航空器预计位置半径8公里内的最高障碍物600米。在高原和山区以外的地区，其高度层至少高出在航空器预计位置半径8公里内的最高障碍物400米。

航线上高度层配备：真航线角0～179度、900～8 100米，每600米为一高度层，8 100～8 900米高度层间隔为800米；8 900～12 500米，每600米为一个高度层；12 500米以上，每1 200米为一高度层间隔。真航线角180～359度、600～8 400米每600米为一高度层；8 400～9 200米高度层间隔为800米；9 200～12 200米，每600米为一高度层；12 200～13 100米，高度层间隔为900米；13 100米以上，每1 200米为一高度层。

同时还有过渡高度和过渡高度层的概念。过渡高度是基于机场平面的某一特定高度，飞机起飞离场通过该高度时，气压高度表气压值从场压（QFE）调至标准海压（QNE）1 013．3百帕；过渡高度层是基于标准海平面的某一特定高度，飞机进场着陆通过该高度层时气压高度表气压值从标准海压调至着陆机场的场压。

我国高度层标准为：

（1）8 400米以下，每300米为一高度层间隔；

（2）8 400～8 900米实行500米垂直间隔；

（3）8 900～12 500米，每300米为一高度层间隔；

（4）12 500米以上，每600米为一高度层间隔。

飞行高度增加，气压降低，高度表灵敏性变差，高度层间隔变大；高度表测量精度提高，垂直间隔随之缩小。

四、飞行规则

为了规范民用航空器的运行，保证飞行的正常与安全有序的运行，飞机的飞行应当遵守一定的规则。其规则包括通用飞行规则、目视飞行规则和仪表飞行规则。

1．通用飞行规则

通用飞行规则是所有空中飞行的航空器都必须遵守的规则，有以下规定与要求。

1）保护人身和财物的安全

飞机未经特殊允许或紧急情况不得在稠密居民区上空飞行，飞机上不得下抛任何物体，不得拖曳其他物体或做特技飞行。

2）避免碰撞

（1）航空器不得飞近到与另一个航空器有可能相撞的区域，除特殊允许，不得到禁区飞行。

（2）航路权（优先通行权）：航空器在保证安全的情况下实行右侧通行权，在超越时按如下规定运行。

①进近时：两架飞机相向飞行，各自右转；

②交汇时：左面的航空器给右面的让路；

③超越时：超越者要改变高度或者向右改变方向超越；

④降落时：空中或地面的飞机为正在着陆的飞机让出航道，高度高的飞机为高度低的飞机让路；

⑤起飞时：滑行的飞机为起飞的飞机让路；

⑥在收到有飞机发生特殊情况处于紧急状态时，其他航空器都要让出航路权。

飞机每次飞行都要向空管部门提交飞行计划，并使用世界协调时间，使用24小时时制计时。

（3）空中交通管制的要求。

①空管许可：飞机的管制飞行必须获得空管许可后才能进行。

②位置报告：在空中管制飞行中在规定的报告点，航空器必须尽快报告飞越的时间、高度，在没有设定报告点的区域，飞行人员定时向空管单位报告位置。

2．目视飞行规则（Visual Flight Rules，VFR）

目视飞行指在可见天地线、地标的天气条件下，能够判明航空器飞行状态和目视判定方位的飞行。目视飞行时，机长对航空器间隔、距离及安全高度负责。机长执行目视飞行规则飞行的基础是，能看见其他飞机和地面，飞机间相互能看见和被看见。目视飞行气象条件为最低云层外1 500米，以保证驾驶员有适当的条件看到其他飞机或障碍物，避免相撞。如果气象条件低于目视气象条件（Visual Meteorological Condition，VMC）的要求，就禁止使用目视飞行规则飞行。

3．仪表飞行规则（Instrument Flight Rules，IFR）

在气象条件低于目视飞行气象条件下，装有无线电通信和定位仪表的飞机，可以依靠仪表而不依靠驾驶员的视觉来飞行，这种飞行称为仪表飞行。飞行员按飞机上仪表的指示操纵飞机，判断飞机状态，确定飞机位置。

国际民航组织指定了相应的仪表飞行气象条件。在这种条件下，通常驾驶员看不到其他飞机，管制员负责把这架飞机与其他飞机或障碍物间隔开来。规则要求进行仪表飞行的飞机必须装备规定的飞机仪表和无线电设备（至少要求装有姿态指示仪、高度指示仪、位置指示仪表和高频、甚高频通信设备）。驾驶员必须在这类飞机上培训取得仪表飞行的驾驶执照后才能进行仪表飞行。

仪表飞行的整个过程处于管制员的控制之下，每次飞行都要向空中交通管制机构提交一个包括航路、速度、高度、预计飞行时间的飞行计划，管制员根据这个计划来分配航路、高度，并监控和引导飞机在空中的飞行。

在空中，仪表飞行和目视飞行可以相互转化，但是都要首先向管制员提出请求，在得到允许后变化飞行。

五、通信标准与频率分配

目前，空中交通服务主要是通过地面的管制员和空中驾驶员之间的无线电通话来完成的，如果在使用的频率上和通话的语言上没有统一规定，或者发生相互混淆，则会使整个管制过程出现混乱，造成不可弥补的损失。因此，国际民航组织对通信作出了严格的规定。

空中交通管制的无线电频率在全世界是一致的，陆空通信主要使用高频（HF）和甚高频（VHF）。高频通常作为远距离通信的传输手段，甚高频是用作飞行管制陆空通话的主要手段。对甚高频的频道作了如下的分配。

（1）118．000～121．400MHz、123．675～128．800MHz和132．025～135．795MHz三个频段主要用于空中交通管制员与驾驶员通话；

（2）121．600～121．925MHz频段主要用于地面管制；

（3）121．500MHz频段用于紧急情况；

（4）121．100MHz、122．200MHz频段用于空中飞行情报服务；

（5）108．100～117．900MHz频段用于VOR发射台，其中108～112MHz频段供航向用。

在管制区内主要使用118．000～121．400MHz的频段，不同单位的管制员在这一频段使用不同的频率，这样驾驶员就可以在不同的阶段能明确地和对应的管制员建立起联系。例如机场管制员的使用频率为118．700MHz，驾驶员在起飞前使用的这一频率，当他起飞和爬升到进近管制范围，就改用119．300MHz的频率由进近管制员指挥。