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本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目 审核 。
- 中文名
- 空中交通管制[1]
- 外文名
- Air Traffic Control[2]
- 概 念
- 利用技术手段和设备对飞机在空中飞行的情况进行监视和管理[1]
- 目 的
- 保证飞行安全和飞行效率[1]
- 方 法
- 程序管制，雷达管制[3]
- 分 类
- 一般空中交通管制，临时空中交通管制[2]
目录
空中主影奔局故拜管制通常由空军实施。其大部充辩拘船体誉分控制程序和手段都是战时或紧急情况下特有的。空中管制时机主要指：①空域内充斥着大量飞机与飞户试记行活动。②有必要对空域内的飞机体雅樱碑浆进行空中管制。③为防御敌空军可能删企匙发起的突袭。[4]
空中管制的主要任务有：①全面实施战区空中管制，实时掌握空中动态，有效管理民用航空活动，为作战行动或紧急情况处置提供空域或方便。②严格执行空中管制计划，加强空中管制协同，保障空中运输畅通。③协助识别空中目标，防止误击误伤，确保管制空域使用的安全有序。战区航空管制的协同既有作战指挥系统内部的协同，也有与战区内集结的诸军种、兵种参战部队和保障单位之间的协同；既有军用航空各级空中管制机构之间的协同，还有军用航空管制机构与民用航空管制机构之间的协同，也有临时性任务随机协同等，使空中战场管制协同十分复杂。[4]
1903年，美国莱特兄弟发明的“飞行者一号”试飞成功，标志航空时代正式来临。此后10年，飞行活动逐渐普及，欧洲、美国都出现了专门用于航空器起降和飞行表演的机场。随着机场飞行量不断增加，航空器相撞、撞地伤人事件多次出现，各机场开始出台了专项规章，设置了空中交通管制员，约束航空器活动。1922年，世界上首个机场管制塔台在伦敦Croydon机场诞生。1935年12月1日，世界第一个航路管制中心在美国纽约纽瓦克机场成立。此后80余年，世界各国空管系统几经升级，自动化、集约化程度不断提升，逐步形成今天覆盖全球的空管系统。进入21世纪，美国、欧洲都制定了新一代空管系统升级计划，ICAO随后出台了全球空管一体化运行概念和航空组块升级计划，标志着新一轮空管技术革命已经到来[5]。
利用通信、导航技术和监控等专业手段对飞机飞行活动进行监视、控制与指挥，从而保证飞机飞行安全和与使飞机按照一定线路秩序飞行。在飞行航线的空域划分为不同的管理空域，包括航路、飞行情报管理区、进近管理区、塔台管理区、等待空域管理区等，并按管理区的范围与情况选择使用不同的雷达设备对飞机进行管制。在管理空域内进行间隔划分，飞机间的水平和垂直方向间隔构成空中交通管理的基础。由导航设备、雷达系统、二次雷达、通信设备、地面控制中心组成空中交通管理系统，完成监视、识别、引导覆盖区域内的飞机，保证其正常安全的飞行[2]。
- 1.
- 2.
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3.不同性质的飞行任务的限制：运输机要求在相对固定的高度层飞行，并且不同型号的飞机有不同的最佳飞行高度层[3]。
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4.时间的限制：为了防止飞机在天空出现危险接近或相撞，既要在空间垂直方向和水平方向保持高度差和距离，同时在时间上要合理调配次序，拉开时间间隔[3]。
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7.地面对空活动的限制：如对空射击靶场有活动的地区空域，禁止飞机飞入[3]。
总之，航空器是在有限的空间、有限的时间和有限的条件下起飞、降落和飞行的、由于航空器的飞行受诸多因素的限制和影响，人们通过实践以及飞行事故的痛苦教训，逐步形成了一套管理空中飞行的规章制度和组织，即空中交通管制[3]。
空中管制的方法，应随着军事行动在战争和非战争条件下的不同特点而采取不同方法，包括对空中管制区内所有空中目标的主动管制和程序管制。主动管制可依靠雷达、其他传感器、敌我识别/选择性识别、数据链和作战指挥控制系统的防空网络等手段，对空中目标实施主动识别、跟踪和指挥。程序管制可依靠事先约定并且发布的空中管制措施实施。空中管制措施包括全面的防空识别程序和交战规则、低空穿越航线、最小风险航线、最小风险高度层、飞机识别机动、火力支援协调措施和协调高度等。空中管制应把主动管制与程序管制有机地结合起来。在任何情况下，所有的任务飞行都要遵循空中管制指令。空中管制应随敌方威胁的发展和作战态势的变化而相应调整，并将向军民航空联合协调的方向发展。[4]
程序管制
程序管制方式对设备的要求较低，不需要相应监视设备的支持，其主要的设备环境是地空通话设备。管制员在工作时，通过飞行员的位置报告分析、了解飞机间的位置关系，推断空中交通状况及变化趋势，同时向飞机发布放行许可，指挥飞机飞行[3]。
航空器起飞前，机长必须将飞行计划呈交给报告室，经批准后方可实施。飞行计划内容包括飞行航路（航线）、使用的导航台、预计飞越各点的时间、携带油量和备降机场等。空中交通管制员根据批准的飞行计划的内容填写在飞行进程单内。当空中交通管制员收到航空器机长报告的位置和有关资料后，立即同飞行进程单的内容校正，当发现航空器之间小于规定垂直和纵向、侧向间隔时，立即采取措施进行调配间隔。这种方法速度慢精确度差，为保证安全因而对空中飞行限制很多，如同机型同航路同高度需间隔10分钟，因而在划定的空间内所能容纳的航空器较少。这种方法是中国民航管制工作在以往很长一段时间使用的主要方法[3]。
该方法也在雷达管制区雷达失效时使用。在随着民用航空事业的迅速发展，飞行量的不断增长，中国民航加强了雷达、通信、导航设施的建设，并协同有关部门逐步改革管制体制，在主要航路、区域已实行先进的雷达管制[3]。
雷达管制
雷达管制员根据雷达显示，可以了解本管制空域雷达波覆盖范围内所有航空器的精确位置，因此能够大大减小航空器之间的间隔，使管制工作变得主动，管制人员由被动指挥转变为主动指挥，提高了空中交通管制的安全性、有序性、高效性[3]。
在民航管制定使用的雷达种类为一次监视雷达和二次监视雷达。一次监视雷达发射的一小部分无线电脉冲被目标反射回来并由该雷达收回加以处理和显示，在显示器上只显示一个亮点而无其他数据。二次监视雷达是一种把已测到的目标与一种以应答机形式相配合设备协调起来的雷达系统，能在显示器上显示出标牌、符号、编号、航班号、高度和运行轨迹等及特殊编号[3]。
两者的区别
程序管制和雷达管制最明显的区别在于两种管制手段允许的航空器之间最小水平间隔不同。在区域管制范围内，程序管制要求同航线同高度航空器之间最小水平间隔10分钟（对于大中型飞机来说，相当于150千米左右的距离），雷达监控条件下的程序管制间隔只需75千米，而雷达管制间隔仅仅需要20千米。由于技术进步以及空中交通流量的加大，雷达管制间隔还在逐渐缩小，已小于20千米[3]。
允许的最小间隔越小，意味着单位空域的有效利用率越大，飞行架次容量越大，越有利于保持空中航路指挥顺畅，更有利于提高飞行安全率和航班正常率。[3]在飞行量较大的地区，程序管制方式已大多被雷达管制方式所取代。在飞行量较小和在自然环境不适宜建雷达站的区域采用程序管制。[12]
国外空中交通管制发达的国家已经全面实现了雷达管制，而中国民航正逐步在主干航路实现雷达管制[3]。
空中交通管制可分为：
地方为了维持飞行秩序，保证飞行安全，空中交通管制部门要划定航线、规定各类飞机在空中相撞或与地面障碍物（如山头、高层建筑物等）相撞等事故发生。飞机从起飞到降落，一直处在空中交通管制之下，严格按预定时间、航线、高度、速度飞行，受机场空域管制中心、沿途航路管制中心和终点机场空域管制中心的指挥与调度[2]。
空中交通管制是一项复杂的系统工程。要完成好此任务应具备如下条件：
要有一支训练有素的空中交通管制人员，以保证空管的高质量和高效率[6]；
空管体制
就全国来说，实行"统一管制、分别指挥"的体制。即在国务院、中央军委空中交通管制委员会的领导下，由空军负责实施全国的飞行管制，军用飞机由空军和海军航空兵实施指挥，民用飞行和外航飞行由民航实施指挥。由于这一体制存在某种局限性，正在着手改革。就民航内部来说，空管系统实行"分级管理"的体制，即各级空管部门分别隶属于民航总局、地区管理局、省（市、区）局以及航站。总局空管局对民航空管系统实行业务领导，其余工作包括人事、财务、行政管理及基本建设等均由各地区管理局、省（市、区）局以及航站负责[2]。
空域管理
全国划设飞行情报区11个，即北京、上海、广州、武汉、兰州、沈阳、昆明、乌鲁木齐、三亚、香港以及台北飞行情报区。经2014年5月全国空管区域优化后，大陆上空划设高空管制区（兼中低空管制区）8个，分别为北京管制区、上海管制区、广州管制区、成都管制区、沈阳管制区、西安管制区、三亚管制区和乌鲁木齐管制区（其中沈阳和乌鲁木齐管制区仍在建设中）；绝大多数民用机场（含军民合用机场）均设置了塔台管制区域[2]。
空管设施
经过不断的建设，基本形成了比较完善的通信、导航、情报、气象保障系统。通信保障方面，在全国绝大多数民用机场配置了卫星语音地面站和卫星数据地面站，每个管制单位装备了2套以上的甚高频对空通信台，部分对空通信薄弱地区配备了甚高频转播台，中国国东部地区实现了7000米以上甚高频对空通信的覆盖。导航保障方面，绝大多数民用机场配备了仪表着陆系统、全向信标和测距仪，大部分高空、中低空管制区配备了二次或一、二次雷达，中国国东部地区基本达到7000米以上雷达覆盖。航行情报保障方面，正在建设航行情报自动化系统，航行通告及航行资料制作技术有了明显改进。气象保障方面，各机场配备了气象观测、预报设备，部分机场配备了气象雷达、自动观测系统、气象卫星云图接收设备，为航班飞行及时提供了所需的气象资料[2]。空中交通管制涉及大量数据信息，均由空管综合信息处理系统予以处理。塔台航班排序电子进程单处理系统以及飞行区视频监视系统，同样是重要组成。还需设置机场情报自动通播以及数字放行系统，帮助民航随时完成信息播报。针对不同的运行系统，配备显示器以及终端工作站等，保证空管系统的正常运行。[11]
民航空管系统现有管制、航行情报、通信、导航、气象等人员约12000人，其中管制人员约3000人。部分人员受过高等培育，其余人员受过中等专业教育。特别是管制员培训，各级一直比较重视，有专门培训管制员的高等院校，有较为完整的管制员训练大纲，有良好的现代化教学设施，有严格的管制员考核制度。管制员的训练拟分三步进行，即养成训练、资格训练和提高训练。养成训练主要有中国民航大学、中国民航飞行学院以及南京航空航天大学担任，每年空管学院毕业1500人左右。资格训练、提高训练由各级空管部门组织，通过跟班见习、执照考核、送国外培训、专题研讨等形式进行。一个管制学员通常经过1~2年时间的培养，才能正式担负管制岗位的值班[2]。
管制方式
尽管大部分管制区配备了二次或一、二次雷达，但管制方式还没有进行根本性的变革，除北京终端区、深圳进近管制区实行了雷达管制以外，绝大多数单位仍采用程序管制，或者雷达监视条件下缩小间隔的程序管制[2]。
当前，我国为民用航空开放的空域仅占整个空域的20%左右，而美国为民用航空开放的空域已达80%以上。而且，我国的空域资源配置还不尽合理，可利用的空域集中在东部地区。这极大地制约了民航运输业的发展空间和运行效率。从世界各国空域管理体制改革实践来看，客观公正地改革空域管理体制、划分国家空域类别和建立空域灵活使用机制，能够有效推进空域管理现代化进程，逐步改善军民航协调效果，全面提升空域使用效率，大幅减少空中交通管制延误。空域作为国家的重要资源，应该确保其安全、有序、高效率的使用。建议在国家层面统筹空域资源的有效利用，建立军、民航协调统一的空域管理体制，通过立法确定平战两种状态下的不同管控机制，达到在确保国家安全的前提下，军方放松和平时期的空域管控，向民航开放更多空域，建立适应运输、通用和军事航空和谐发展的空域管理环境[7]。
一是应该明确空域资源的国家属性，秉持互信、互利、开放、公平与兼容的空域管理原则，建立国家空域的统一管制体系。二是将国家空域的管理权限由军方转交给政府，并组建下属国家空管公司统一提供空中交通管制服务。三是军方仍可保留相关管制部门，负责航路航线以外特定使用空域的飞行指挥工作。四是建立军民航空域协调使用和分析评估机制，军民航各类运输飞行统一采用国际民航组织标准。五是进一步改革飞行高度层。即飞行高度6000米（含）以下飞行高度层配备方法与国际标准相一致；6000米（不含）至12000米（含）飞行高度层由1000米缩小至600米。建议继续按照国际标准进行改革，将飞行高度9000米（含）以下飞行高度层采用300米；9000米（不含）至12000米（含）飞行高度层采用600米。这样可以进一步增大航路（航线）的空中流量。六是合理调整航路（航线）结构。我国航路（航线）结构，是随着民用航空运输的需要逐步发展形成的，其走向受到军用机场训练空域的限制，转弯较多，航班飞行不够经济。建议着眼于国家经济效益，实行整体规划，对北京、广州、上海等繁忙地区的进离场航线进行优化，使城市间的航程尽可能缩短。此外，在空域管理上要灵活，在军用机场训练空域没有活动时，应允许民用飞机使用，以提高空域的利用率[7]。
改善空管基础设施
空中交通管制系统中，基础设施以无线通信设备为主，此外还涉及空中交通管制正常运行的自动化处理系统，其核心以雷达监视为主。[11]改善空管基础设施首先要加强航路管制中心的建设，认真吸取先进国家建设大型管制中心的经验教训，重点抓好北京、上海、广州三大管制中心的工作，为未来全系统的建设打好基础。二是继续抓好雷达覆盖和联网建设，在东部地区主要航路上增设部分二次雷达，用于弥补盲区，使重要地区及重点机场达到多重覆盖。同时以管制中心为单位，将相关雷达实行联网，进而为全系统的雷达信息联网和实行雷达管制创造条件。三是加强通信网络建设，改善现有长途专线线路，建设光缆等地面通信线路，使用C波段卫星专用通信网，将现有卫星地面站扩容，建设KU波段卫星网，从而使民航管制移交、信息传递建立在迅速、可靠的通信基础上。四是着手建设飞行流量管理系统，用于对全国民航班机飞行实施有效的前期管理，及时疏导部分航路、部分时段空中交通拥挤的状况，使空中航班始终处于有序、适量的状态。五是有计划地发展新航行系统。空管系统发展新航行系统是一项重大变革，应全面发展推广新航行系统，对现行系统进行根本性的改造，逐步与国际接轨，为航空部门与企业所企盼的捷径飞行、自由飞行创造条件[7]。
航路交通管制中心
航路交通管制中心也称区域管制。对所管制的飞机沿航路和在空域其他部分飞行时进行引导和监视。每一个区域管制中心，均有一个明确的地理区域，它对所管辖的地理区域分为若干扇区。如果备有雷达设备，这一雷达须能探测整个扇区，并能监视扇区内飞机间的间隔。飞机机组和管制员之间的联系用无线电话。在标明本中心的管制区域界限的边界点上，飞机被交给相邻的航路交通管制中心或交给进近管制室[8]。
进近管制室
进近管制是管制从飞机场管制塔台的边界至距离飞机场50~100公里范围内，从航路交通管制中心把飞机接收过来，并将其引导到所管辖飞机场中的一个飞机场。在提供这样的引导时，要按顺序安排好飞机，使它们均匀地和有秩序地飞往目的地。进近管制室对所管辖的区域也分为若干个扇区，以均分管制员的工作负担。当飞机飞向或飞离飞机场大约10公里时，进近管制室将到达的飞机“交给”飞机场管制塔台；或飞机场管制塔台将飞离的飞机“交给”进近管制室。当进近管制设有雷达时，称为“航站雷达进近管制（TRACON）”[8]。
机场管制塔台
航路交通管制中心和进近管制室可以设在飞机场的航管楼内，也可以在飞机场外单建。飞机场管制塔台有的是独立建筑，有的是建在航管楼的顶层。小型飞机场一般将进近管制的任务并在飞机场管制塔台内，不单建进近管制室。飞机场管制塔台应布置在便于观看升降带飞机起飞和降落的地方，最好设在跑道中部附近，结合航站区的规划布置，并服从飞机场的总体规划[8]。
航路
航路是可航行空域中的标志性通道，连接机场与空中交通管制交点。航路通常在飞行频繁的大城市之间划设。沿航路一定距离及转弯点都有导航设施，连接各个导航设施的直线就构成航路中心线。航路规定有上限高度、下限高度和宽度，宽度取决于导航设施配置的间距和性能，一般不是固定的，中国除沈阳到长春和无锡到合肥等少数航路较窄外，其余航路的宽度均为距中心线两侧各10 km。沿航线飞行的飞机都要在航路内飞行，并接受管制[9]。
空中走廊
空中走廊是为飞机进出某地区而划定的具有一定宽度的空中通道，通常设在飞行频繁的城市附近上空以及国际航线通过的边境地带上空，与航路相连接。走廊宽度一般为8～10 km，长度离机场100 km左右。飞机在走廊内飞行必须保持规定的航向和高度，严格遵守管理员的指挥[9]。
管制区
航站管制区
航站管制区通常为以机场为中心、半径50～100 km范围内的空域，但不包括机场塔台所管的范围。该管制区主要对进场和离场的飞机进行管制[9]。
塔台管制区
等待空域管制区
由于机场起降航线拥挤或气象原因，飞机不能立即着陆时，为这些飞机划定的一个飞行区域叫等待空域。等待着陆的飞机可在该空域内盘旋飞行，然后按由低到高的顺序逐层下降着陆。等待空域一般设在全向信标台附近[9]。
放行管制
又称放行许可，负责对包括对飞行目的地、使用跑道、飞行计划航路、巡航高度、离场程序、应答机编码的确认管理，有时还应该包括：起始高度、离场频率、特殊要求等。获准放行许可后，飞机开始做起飞前准备、上客、装货、加油等，都准备好后，请求推出许可。并按规定与相关管制单位协调以及移交管制[10]。
地面管制
主要负责对飞机推出、发动机启动、地面牵引或滑行进行管理。地面滑行管理主要包括：使用滑行道，滑行速度、滑行间距、将滑行到达的跑道号、等待位置等进行管理对着陆后的飞机，负责引导滑行至指定的停机位置。并按规定与相关管制单位协调以及移交管制[10]。
塔台管制
主要负责对飞机起飞、爬升、下降和着陆进行管理。塔台管制要合理调配和控制航空器之间的间隔，准确发布起飞、上升、下降、着陆等管制指令，并按规定和协议实施管制协调和移交等。对一些吞吐量比较小的机场，可以将地面管制归并到塔台管制[10]。
主要负责航路空域和机场空域之间的飞行转换管理。离场管制负责对起飞离场加入航路的航空器提供空中交通管制服务，一般都有一套标准离场程序。在这套程序中包括飞机飞离机场时的航向、高度、转弯地点、时间等。管制员仅需控制飞机的飞行间隔，飞机按照这个程序就可以飞离机场进入航线。进近管制负责对进场着陆的航空器提供空中交通管制服务，在飞机准备从航路上下降时，管制员把飞机引导到仪表着陆系统的作用范围内，并移交给塔台管制员。也可以设计一套标准进场程序，使飞机可以按照一条标准路线进近，驾驶员使用某个机场时必须预先熟悉它的标准离场、进场程序。进近管制工作比较繁忙般大型繁忙的机场都有几位进近管制员同时提供进近管制服务[10]。
区域管制