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Vol.114 如何为14亿人调度飞机

大年三十,晚上 9 点,你在北京首都国际机场 T1 航站楼,准备搭乘海南航空 HU7603 ,飞往上海的最后一趟航班回老家过年。

然而,要送你回家的这架波音 737-800 今天已经飞了四趟,且在之前从海口飞北京时因为大雨晚到了半小时,导致 9 点 15 分你才登机,而按照计划,现在其实应该起飞了。

同时,在你周围还有飞往广州、长沙、杭州等地的五架飞机也在焦急等待占用这条 3.8 公里长的跑道起飞。

再这么拖下去你就要在飞机上凄凉地度过除夕夜了,怎样才能在新春钟声敲响之前把你送回家?

这是首都国际机场的航班时刻表。每天约有 1700 架次起降航班,由航空公司、机场根据自身运载能力和民航局的协调批准制定,通常每半年调整一次。

要想在如此紧凑的时间内让这么多飞机顺利起降,必须靠 ATC ( Air traffic control ) 空中交通管制,主要分为塔台 ( TWR )、进近 ( APP )和区调 ( ACC )。

塔台会负责机场内飞机的放行顺序。

飞机在地面运行共有 22 个时间节点,这些时间节点的完成必须上报到 A-CDM 机场协同决策系统,系统会结合其他航班的运行状态、天气、空域限制等因素不断计算更新目标撤轮档时间(TOBT),即预计飞机可以离开航站楼前往跑道的时间。

塔台会参考这个时间为各个航班发布放行许可,但前序航班的大面积延误、天气乃至空军活动都可能让你即使到点也只能乖乖等着。

当然,如果机上载有政商民航业的大佬,塔台也会允许航班插队,但大佬也必须够级别。

幸运的是,你所乘的航班正好有一位德高望重的老人也要飞往上海。于是塔台在 9 点 45 分就优先发布了放行许可。

飞机滑行 9 分钟,到达 36R 跑道边。由于一架飞往首尔的空客 A330-300 刚起飞,为了避免受尾流影响,塔台指示你等待 3 分钟。9 点 57 分,塔台发布起飞许可。

飞机在 25 秒内加速到 270 km/h 顺利起飞。期间,塔台必须紧密关注其他飞机的动向,否则就可能酿成大祸。

飞机起飞超过地面高度 600 米后,塔台指示飞行员调整无线电频率,交由进近管制。

进近主要在飞机进出机场时负责协调,让你与其他飞机保持 300 米的垂直间隔和 6 公里的水平间隔。

你的航班会按照首都国际机场的标准离场路线,不断爬升到规定高度,离开进近管制空域。与此同时,进近将指示飞行员调整无线电频率,交由区调管制。

10 点 24 分,飞机到达了这个名为 LADIX 的航路点。

这是中国民航发布的航路图,位于全国 30 多个城市的区管中心每天要调度 3 万架次航班。

飞机必须按固定的航路飞行,航路以 300 米的垂直间隔分出多个飞行高度层,由不同飞机占用。你将沿着 V31 航路,在海拔 10698 米,保持 853 km/h 的巡航速度一路向南。

飞机上的惯性导航系统、 GPS 以及地面上的 NDB 无方向信标台、VOR 甚高频全向信标台和 DME 测距仪将一起为飞机导航。

区调则会通过雷达获知飞机的位置、高度、速度等信息,让你与其他飞机保持 300 米的垂直间隔和 20 公里的水平间隔。一旦间隔太近,飞机本身和区调都会发出告警。

如果区调没有提前错开两机的飞行高度层,就将引发空中相撞。

此外,航路上遍布着禁飞或放油区,允许飞机在必要时紧急放油以减轻重量方便备降或迫降。

当然,你还要担心沿途的军事基地,祈祷他们不要把民航飞机误认为是巡航导弹而击落。

因为地盘太大,每个区管中心会把所辖空域划分成小块,由不同的管制员时刻监控协调区域内的所有飞机。飞机一旦跨区就得调整无线电频率和新的管制员联系。

管制员的指令直接关系着航空安全,尤其在飞机遇险时。

2018 年 5 月 14 日,川航执飞重庆到拉萨的 3U8633 航班,在 7 点 08 分于 9800 米巡航时突然报告驾驶舱风挡裂了,必须下降高度返航。

成都区调的管制员在雷达屏幕上看到,飞机的北、西南、东侧各有三座海拔 5000-7000 米的高山,于是指挥川航 3U8633 先降到 8400 米保持,避免撞山。

30 秒后,川航 8633 风挡彻底破裂,与区调失联,且还在继续下降,突破了 8400 米的高度限制。区调立即指挥后面的西藏航空 TV9832 爬升高度,为川航让出空域。

7 点 10 分,区调收到川航发出的 A7700 遇险代码,与此同时,成都双流机场迅速中止场内 23 架飞机的滑行起飞,清空了机场的两条跑道。

7 点 16 分,川航 3U8633 飞出了危险的山区,开始下降高度。

7 点 41 分,在机组和空管人员的默契配合下,川航 3U8633 得以安全降落。

所幸的是,你的航班一路平安,10 点 51 分,你顺利飞入上海区调管制空域,万里无云,形势一片大好。11 点 15 分,飞机降到海拔 5700 米以 770 km/h 的速度进入上海虹桥机场的进近管制空域,按照标准进场路线准备降落。

为了让你尽快降落,进近指示前序从成都飞来的上海航空 FM9550 次航班先在等待空域绕圈让路。11 点 34 分,塔台指示飞机降落,飞机顺着跑道灯平稳下降。11 点 38 分,顺利降落在 18L 跑道,甚至比计划时间还提前了 2 分钟。

而这除了要感谢那位德高望重的老人,还得感谢未雨绸缪的航空公司,因为航班公布的计划起降时间其实都比实际飞行时间要长,借此让你产生飞机准点到达的幸福幻觉。