前后艙協(xié)同應(yīng)用釋放空地互聯(lián)無窮潛力
本報記者 鄭雪
伴隨著發(fā)動機巨大的轟鳴聲,一架民航客機騰空而起,沖上藍(lán)天。這是一架特別的高速互聯(lián)網(wǎng)飛機。駕駛艙內(nèi),飛行速度、飛行高度、發(fā)動機狀態(tài)等數(shù)百組飛行參數(shù)和飛機健康數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星鏈路被實時傳輸?shù)降孛孢M行監(jiān)控;客艙內(nèi),旅客們連接機上Wi-Fi,在手機上流暢地觀看球賽直播、追劇或打游戲;腹艙內(nèi),一只可愛的哈士奇正在睡覺,托運人看到實時監(jiān)控畫面后會心一笑……
這一看起來有些科幻的智慧運行場景,在中國民航將逐步成為現(xiàn)實,因為飛機數(shù)字化運行解決方案正在國內(nèi)開展試點工作。飛機數(shù)字化運行解決方案,即前后艙協(xié)同應(yīng)用(航行新技術(shù)),不僅可以為旅客提供更好的飛行體驗,還能有效提升飛機運行安全水平和效率,降低運營成本。
通信領(lǐng)域的航行新技術(shù)
智慧民航建設(shè)是民航業(yè)走向數(shù)字經(jīng)濟的重要標(biāo)志,飛機數(shù)字化運行是務(wù)實推進智慧民航建設(shè)的重要基礎(chǔ)。想要實現(xiàn)飛機數(shù)字化運行,首先要解決飛機與地面通信的大帶寬、低成本以及實時交互傳輸?shù)葐栴}。
傳統(tǒng)上,民航飛機與地面以及飛機間的語音和數(shù)據(jù)通信主要是通過高頻、甚高頻通信系統(tǒng)和窄帶通信衛(wèi)星實現(xiàn)的,比較典型的應(yīng)用是現(xiàn)有飛機通信尋址與報告系統(tǒng)(ACARS)和機載衛(wèi)星電話。傳統(tǒng)空地通信技術(shù)在傳輸速率、抗干擾能力、使用費用等方面無法滿足智慧民航建設(shè)的大容量實時通信需求。
近年來,高通量衛(wèi)星的迅速發(fā)展,給民航空地寬帶通信創(chuàng)造了有利條件。高通量衛(wèi)星具有頻帶寬、容量大等技術(shù)特點,能夠有效增加衛(wèi)星通信系統(tǒng)容量,有效支持多數(shù)據(jù)傳輸,有效提升應(yīng)急高速寬帶通信保障能力。目前,高通量衛(wèi)星在寬帶接入、數(shù)據(jù)中繼、基站回傳、機載通信、船載通信等方面得到了廣泛應(yīng)用,且相關(guān)技術(shù)基本自主可控。
前后艙協(xié)同應(yīng)用作為通信領(lǐng)域的國產(chǎn)航行新技術(shù),是基于高通量寬帶Ka/Ku衛(wèi)星通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的民航數(shù)據(jù)應(yīng)用。據(jù)了解,前后艙協(xié)同應(yīng)用主要包含前艙應(yīng)用和后艙應(yīng)用(含腹艙應(yīng)用)。其中,前艙應(yīng)用主要面向飛機和機組的實時數(shù)據(jù)傳輸及相關(guān)應(yīng)用場景,利用飛機實時數(shù)據(jù)為航空公司飛行、運控、機務(wù)、安監(jiān)等主要業(yè)務(wù)部門提供數(shù)據(jù)智能服務(wù),對數(shù)據(jù)鏈路的安全性、穩(wěn)定性、保密性及傳輸速率有較高要求。后艙應(yīng)用除了面向旅客的娛樂、傳媒、購物等,還包括客艙網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、客貨艙視頻監(jiān)控以及機上應(yīng)急處置等場景。
在2021年底舉辦的中國首屆民航飛機數(shù)字化運營峰會上,民航局有關(guān)專項負(fù)責(zé)人表示,前后艙協(xié)同應(yīng)用提供了有效的空地數(shù)據(jù)通信能力,以此為基礎(chǔ)將數(shù)據(jù)分發(fā)至相關(guān)保障單位,配合開發(fā)適用的軟件,可以創(chuàng)造出無窮無盡的應(yīng)用,但重點應(yīng)放在安全領(lǐng)域。
據(jù)悉,典型的前艙應(yīng)用場景包括電子飛行包(EFB)雙向通信、ACARS增強下傳和快速存取記錄器(QAR)實時下傳。EFB雙向通信可以同步更新氣象(如衛(wèi)星云圖)、航行情報等重要信息;QAR實時下傳可以監(jiān)控飛行健康狀態(tài)、航班運行異常、燃油實時動態(tài)等;ACARS增強下傳可以有效增加數(shù)據(jù)的傳輸類型,讓ACARS數(shù)據(jù)報文高效送達地面。前艙應(yīng)用可有效提升飛行安全裕度。飛機實時數(shù)據(jù)下傳到地面(僅可單向下傳)后,地面平臺會對其進行處理,并將處理結(jié)果和建議通過衛(wèi)星鏈路上傳到機艙EFB(非飛控系統(tǒng))供飛行員參考。這就為航班運行風(fēng)險控制提供了一種全新手段,可極大增強地面對飛行機組的支持能力,加快對不正常情況的響應(yīng)速度并提升處置能力,增強機組的情景感知能力和自信心,從而減少不安全事件的發(fā)生,安全效益巨大。
近年來,人們在日常聯(lián)系時大幅減少了打電話和發(fā)短信的需求,轉(zhuǎn)而更加頻繁地使用微信。這主要是因為微信可以便捷地收發(fā)多種類型的信息,如文字、圖片、語音、視頻等,且成本極低。記者了解到,航空公司普遍認(rèn)為前后艙協(xié)同應(yīng)用中的EFB雙向通信與微信頗為相似。有業(yè)內(nèi)人士暢想,隨著前后艙協(xié)同應(yīng)用的持續(xù)發(fā)展,這一天肯定會到來:飛行員可以通過EFB與運控中心等進行更順暢的交流甚至視頻通話,管制員通過衛(wèi)星鏈路監(jiān)視飛機甚至發(fā)布指令……屆時,民航運行安全水平將進一步提升,空地通信費用將大幅降低。
名副其實的中國“智”造
黨的二十大報告提出,堅持面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,加快實現(xiàn)高水平科技自立自強。2023年全國民航工作會議指出,鼓勵企業(yè)加大研發(fā)投入,提高新技術(shù)應(yīng)用效能,提高科研成果轉(zhuǎn)化率,提高主要設(shè)備國產(chǎn)化率,努力提高關(guān)鍵技術(shù)裝備、核心信息系統(tǒng)等自主可控能力。
據(jù)介紹,前后艙協(xié)同應(yīng)用是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在民航業(yè)的核心應(yīng)用,具有自主創(chuàng)新、科技前沿、經(jīng)濟主戰(zhàn)場、國家重大需求等幾大特征,是名副其實的中國“智”造。記者了解到,目前我國在高通量衛(wèi)星、通信鏈路、機載設(shè)備和系統(tǒng)、加改裝技術(shù)等方面基本實現(xiàn)了自主可控,相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品符合國際主流標(biāo)準(zhǔn),且已有國內(nèi)外商業(yè)運營的成功案例。
就衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)而言,目前在軌并已提供商業(yè)服務(wù)的國產(chǎn)高通量衛(wèi)星主要有中星16號和亞太6D。前者可覆蓋國內(nèi)90%的航線,后者可覆蓋所有窄體機航線,這兩顆衛(wèi)星的帶寬可滿足上千架飛機的帶寬需求。此外,中星19號和中星26號衛(wèi)星也已經(jīng)成功發(fā)射,預(yù)計年內(nèi)可提供商業(yè)服務(wù)。據(jù)了解,中國衛(wèi)通作為國內(nèi)衛(wèi)星運營商,將通過持續(xù)建設(shè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)和配套地面設(shè)施,不斷加強國際和地區(qū)合作,建立起覆蓋全球的高通量寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
作為前后艙協(xié)同應(yīng)用試點總體技術(shù)方案的提供方,中國航空器材集團有限公司(以下簡稱“中國航材”)和飛天聯(lián)合系統(tǒng)技術(shù)有限公司(以下簡稱“飛天聯(lián)合”)有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,這一技術(shù)方案包含機上寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)、飛行數(shù)據(jù)系統(tǒng)、客艙Wi-Fi系統(tǒng)等機載軟硬件產(chǎn)品,以及飛機數(shù)據(jù)應(yīng)用地面智能軟件平臺等。“中國航材和飛天聯(lián)合開發(fā)的基于Ka/Ku高通量衛(wèi)星的前后艙協(xié)同應(yīng)用機載航電系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品,涉及的核心軟硬件設(shè)備均為國產(chǎn),實現(xiàn)了自主可控”。
安全是民航業(yè)的生命線。飛機任何關(guān)鍵部件的改裝都要慎之又慎,必須依據(jù)民航規(guī)章通過嚴(yán)格的適航認(rèn)證。記者了解到,上述前后艙協(xié)同應(yīng)用機載航電系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)成熟,其核心的機上寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)前期已在空客A320飛機上獲得了美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)、歐洲航空安全局(EASA)、中國民用航空局(CAAC)的補充型號合格證(STC)。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,目前要充分發(fā)揮前后艙協(xié)同應(yīng)用的效能,仍面臨不少困難和限制,如對運行合格審定標(biāo)準(zhǔn)、運行規(guī)范進行修改,對EFB咨詢通告進行修訂以及獲得國際民航業(yè)界的認(rèn)可等。
當(dāng)前,世界百年未有之大變局加速演進,新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展。面對國內(nèi)外環(huán)境的深刻復(fù)雜變化,我國民航實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展必須堅持科技自立自強。對此,業(yè)內(nèi)人士表示,“這些是無法回避的,需要我們大家迎難而上。前后艙協(xié)同應(yīng)用是我國自主創(chuàng)新的航行新技術(shù),值得我們精心呵護”。
開啟互聯(lián)網(wǎng)飛機新時代
作為國內(nèi)首創(chuàng)的航行新技術(shù)之一,前后艙協(xié)同應(yīng)用需要通過試點充分論證安全性和可靠性。
2018年5月,青島航空開始啟動基于高通量衛(wèi)星的前后艙協(xié)同應(yīng)用建設(shè),并在民航局航空器適航審定司的協(xié)助下完成了美國聯(lián)邦航空管理局取證。雖然該項目在建設(shè)過程中先后遭遇美國政府停擺、新冠疫情等一系列困難,又面臨測試周期延長、成本大幅增加等情況,但青島航空還是一個困難一個困難地克服,一個問題一個問題地解決。最終,2020年初,青島航空B-8442飛機獲得FAA STC,并于2020年7月7日實現(xiàn)QW9771高速互聯(lián)網(wǎng)航班商業(yè)首航。
這架飛機被稱為中國第一架高速衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)飛機。在乘坐該航班出行時,旅客能夠以超過百兆的速度進行“網(wǎng)上沖浪”。憑借這一服務(wù),青島航空不僅獲得了旅客的一致好評,還開創(chuàng)了“互聯(lián)網(wǎng)+航空”的全新商業(yè)形態(tài)?;趯κ准蹷-8442高速衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)飛機改裝運營效果的高度肯定,以及對飛機網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化升級的明確要求,在民航局飛行標(biāo)準(zhǔn)司指導(dǎo)下,青島航空于2021年啟動了B-8442飛機的前艙應(yīng)用技術(shù)測試驗證。在2021年中國首屆民航飛機數(shù)字化運營峰會期間,民航局有關(guān)專項負(fù)責(zé)人視察了青島航空運控中心(AOC)大廳,肯定了青島航空B-8442飛機前期測試驗證效果,并鼓勵進一步擴大行業(yè)試點規(guī)模。
繼青島航空之后,2022年1月21日,四川航空首架國產(chǎn)高速互聯(lián)網(wǎng)飛機B-8330投入運營。一年多以來,該國產(chǎn)高速互聯(lián)網(wǎng)飛機已執(zhí)飛航班超過1000班,其機上高速互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運行平穩(wěn),網(wǎng)絡(luò)體驗良好,獲得了旅客的廣泛好評。
為積極穩(wěn)妥推進前后艙協(xié)同應(yīng)用,在圓滿完成“技術(shù)測試”(第一階段)后,民航局于2022年11月正式開展前后艙協(xié)同應(yīng)用“應(yīng)用試點”(第二階段)。據(jù)了解,在第二階段,國航、國貨航、山東航空、海南航空、首都航空、四川航空、青島航空等航空公司主動參與其中,多方協(xié)商確定加改裝20架飛機,涵蓋空客A330、波音777、空客A320和波音737共4種主力機型。試點場景重點針對前艙應(yīng)用,包括ACARS數(shù)據(jù)多鏈路下傳、QAR數(shù)據(jù)實時下傳、EFB雙向通信、4D/15能力和4分鐘語音通信能力。
今年3月底,在新技術(shù)應(yīng)用方面敢為人先的山東航空成為前后艙協(xié)同應(yīng)用試點項目的首家簽約航空公司,并有望成為國內(nèi)首家開展“云匣子”測試驗證工作的航企。該航空公司已經(jīng)從平視顯示器(HUD)的推廣應(yīng)用中積累了豐富的經(jīng)驗,獲得了實實在在的收益,不僅航班正點率長期名列前茅,而且贏得了良好口碑。
同時,后艙應(yīng)用的需求也非常強勁。記者從民航局4月例行新聞發(fā)布會上獲悉,“提供機上地空通信上網(wǎng)服務(wù)”被列為2023年“民航服務(wù)助力行業(yè)恢復(fù)年”主題活動中“我為群眾辦實事”任務(wù)的服務(wù)舉措之一,民航局“鼓勵航空公司積極采用國產(chǎn)衛(wèi)星等多種技術(shù)手段,加快推進航空器前后艙協(xié)同改造和設(shè)備安裝,創(chuàng)新與運營商的合作模式,為更多旅客提供高品質(zhì)、多元化的地空通信上網(wǎng)服務(wù),提升旅客云上生活的舒適度”。同時,《“十四五”航空運輸旅客服務(wù)專項規(guī)劃》也確定了到2025年客艙地空通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋比例達到60%以上的目標(biāo)。
藍(lán)圖已經(jīng)繪就,號角已經(jīng)吹響,前后艙協(xié)同應(yīng)用試點工作正在穩(wěn)步推進。未來,空中與地面的信息交流將更加順暢便捷,旅客在空中上網(wǎng)將像在家里一樣暢快,而“黑匣子”也有望變成“明匣子”“云匣子”。飛機數(shù)字化運行解決方案在中國民航必將大有可為。