为了保持美国在航空运输业、制造业、标准制定和新技术等方面的世界领先地位,适应更加节约成本、节能环保的航空发展趋势,在2003年12月,美国颁布《世纪航空再授权法案》,授权运输部、国土安全部、商业部、国防部、白宫科学与技术政策办公室、航空航天局、联邦航空局等七大政府机构组成联合计划发展办公室(JPDO),开展新一代航空运输系统的研究、开发与建设。2004年12月,JPDO向国会提交了《新一代航空运输系统计划》(Next Generation Air Transportation System Implementation Plan),简称NGATS计划,2006年正式更名为NextGen计划。该计划要求每年编写年度进展报告,同时要对改动部分加以说明,同预算一并上交。
NextGen计划旨在建立一个更加现代化的新型航空运输系统,把用于国家防御与民用飞行的能力整合在一起,为民用、军事使用者提供服务,使航空旅行更加有效率和效益,更加安全,并以此促进美国的经济发展。该计划的核心是保障安全、增加容量、增强灵活性、提高运行效率、更加环保和降低成本。
NextGen计划将分成三个阶段实施:第一阶段是充分利用现成技术改进航空系统,同时开展对新一代航空系统所需技术的研究;第二阶段将致力于应用第一阶段的研究成果;第三阶段将扩大至全国范围内运行。NextGen计划预计到2025年完成,其基础设施建设将耗资150~220亿美元。
新老技术融合发展
NextGen不是一个全新的独立系统,是现有技术与未来技术的融合,是在现有基础上采用新标准、新技术、新装备和新程序集成相关航空业务子系统,并采用新的运行方式、业务方式和管理模式过渡发展成为下一代航空运输体系,目标在于改进航空运行的安全、容量、效率和可预测性等。
NextGen包含了航空活动的诸多方面,其核心是发展空中交通和机载的新技术、新装备,改进航空器运行方式,强调航空器综合性能,以网络为中心的航空信息、气象信息等在飞行、空中交通运行、机场运行中扮演重要角色。NextGen不仅是技术与装备的转变,也包括了理念、管理、运行组织和经营模式的转变,更是全系统的转变。NextGen是国家组织行为,政府、企业、研究机构、国际社会广泛参与,是多部门联合实施的复杂系统,所依托和推动的是国家整体科技创新能力。科技创新是航空可持续发展的根本保证,为此,美国政府投入巨大的人力和财力建设NextGen。
大幅降低航班延误
NextGen的战略目标在于建立灵敏、快速反应的空中交通系统,从容应对目前及未来航空器运行、容量、新商业模式的运行需求,显著提高航空运输的能力、效率、安全和保安水平,其最根本目标在于通过推进以全球统一标准的美国产品和服务继续对外开放,保持美国在全球航空业的领导地位。
在未来的几年中,随着NextGen计划的实施,NextGen新功能的实现,它为美国民众、航空界、环境和经济带来的整体利益将会不断增加。最新估计显示,从现在到2020年,NextGen的中期目标为。
NextGen将减少41%的航班延误,这些是从新建和改扩建机场跑道预期利益之外的。
到2020年二氧化碳的排放量将累计减少1600百万吨。同一时期,预计累计减少燃料使用16亿加仑。
延误减少、燃料节省和其他效率的提高估计将为飞机运营商、旅行公众和FAA带来380亿美元的累积效益,超过了去年的估计,这主要因为交通运输部(DOT)决定增加因飞机延误而给乘客造成的损失。从2003年到2011年,乘客延误的时间补偿估计在28.60美元/时。2012年,在经修订的部门指导中,DOT对旅行时间估值方面进行经济分析时,将该值增加到43.50美元/时。
NextGen将造福于每个人—乘客、运营商、闲置飞行员和机场。NextGen提供了更好的旅行体验—更少的延误、更可预见的旅行和更高的安全性。NextGen将提高机场运作的可预见性和可靠性,加强机场作为所服务社区的经济引擎的作用。在维持航空业对国家经济重大贡献这一点上,NextGen至关重要。虽然NextGen工作的推动力集中在美国的机场、空域和飞机上,但FAA积极与全球航空合作伙伴接触,以确保运营商在世界任何地方都能获得收益。
阶段性成果正在显现
2013年,NextGen计划的顺利实施持续推动着美国航空运营更安全、更高效、对环境更友好的发展,目前已经取得了阶段性成果。
不断推进大都会区的进展。自从大都会区团队展开对华盛顿、得克萨斯州北部的研究以来的两年中,该计划已经在另外6个区域开展—休斯敦、北卡罗来纳州的夏洛特、亚特兰大、北加州、南加州以及佛罗里达州中南部。截至2013年1月,美国已经拥有8个活跃的大都会区,它们处在不同的发展阶段。成立大都会区是FAA优化空域和程序(OAPM)计划的组成部分,目的是在一些美国最繁忙的空域减少燃油消耗和飞机尾气排放。2013年,休斯敦、得克萨斯州北部和华盛顿特区将完成设计并进入实施阶段。
继续稳步部署广播式自动相关监视(ADS-B)地面站。截至2013年2月,FAA已部署了计划中约700个ADS-B地面站中的500多个,其中445个已经运作,为有合适配备的飞机提供交通和天气信息,并在28终端雷达进场控制(TRACON)设施中支持空中交通管制分离服务。2013年,FAA继续与产业合作,不断推进ADS-B计划的实施。
航路自动化现代化(ERAM)部署已走上正轨。2013年完成ERAM初始运行功能,2014年完成所有20个航路空中交通控制中心的运行准备。对于控制高海拔交通中心来说,ERAM是新的自动化平台,进一步的软件开发将使ERAM成为NextGen重要功能的基础。
除了发布高、低空航线之外,还继续发布大量基于卫星的精密抵港及离港程序。这些程序用以节省燃油、降低尾气排放、提高国家空域系统的灵活性并促使空中交通管理更具灵活性。
FAA将继续与航空业合作,探寻NextGen实施的新途经,创造新效益。2012年,现代化和改革法案授权FAA建立航空电子设备的财政激励计划。此外,2012年FAA接受了新成立的场面运行办公室的操作理念,即空中交通管制员、飞行机组、航空公司经理和机场之间的协同决策。
助力通用航空发展
NextGen正为通用航空界带来重要效益。部署广域增强系统(WAAS)不需要昂贵的地面基础设施投资。目前,美国已有数万架通用航空飞机已经配备了WAAS接收机,大大提高了GPS信号的可用性、准确性和完整性。飞行员正利用WAAS技术来使用定位器垂直导航功能(LPV)飞行进近程序,在必须看到跑道降落之前到达最低为200英尺的高度。截至2013年5月,FAA已经发布了3123个WAAS LPV方法,预计到2016年将发布5218个。
自动相关监视广播系统(ADS-B)将增强通用航空的安全性。配备ADS-B收发器和座舱显示器的飞行员将能够看到附近飞机的位置,从而提高他们的态势感知能力。另外,飞行员可以通过ADS-B收发器从FAA广播接收天气和其他航空信息,提高他们对飞行中危险的态势感知能力并帮助防止意外发生。
发展前景广阔
目前,NextGen计划已经达到了重要里程碑。基于性能的导航(PBN)正提供更强大的操作灵活性。场面数据共享提高驾驶员在机场的态势感知能力和效率。ADS-B正用来控制一些区域的现场空中交通,诸如墨西哥湾,该区域雷达不可能覆盖。在未来的几年里,NextGen将提供越来越多的新功能,不断提高美国的机场安全、改善空域效率、更好地利用留给军方的特殊活动空域。
未来的改进不限于国内空域。NextGen新功能的不断实现,如空中交通管制自动化增强和新的ADS-B可行程序将允许更多飞机在海洋上空飞行时,利用最佳的节油飞行高度。这种情况下,将有可能使飞机携带更少燃料,增加有效载荷能力,改进飞行计划,并通过降低进入湍流几率等来改善旅客体验。
不久,NextGen将提供更好的气象信息,这将有助于飞机重新选择飞行路线并减少延误。未来,NextGen气象探测和预报能力将通过更早、更准确地提供重要天气信息来改善空中交通的规划和合作。为此,FAA正与国家海洋和大气管理局合作,展开尖端科研以提高空域的安全性和效率。