陈志杰:兢兢业业的空中“交警”

与汽车、火车相比,飞机看似没有固定的道路作为框架,可以在天空中自由飞行,想去哪里就去哪里。然而事实上,飞机飞行并不像看上去那般随意,它们也有固定的空中“道路”,中国工程院院士陈志杰就是这些“道路”以及相对应的空中交通法规的研究和制定者之一。

陈志杰院士在讲解空中管制方面的知识

  迫在眉睫架空路
  1978年,年仅15岁的陈志杰参加了高考,取得了全区第一名。成绩公布后不久,几位部队领导来到陈志杰家中,原来,他们是来动员陈志杰报考空军导弹学院。一想到能够穿上军装,陈志杰毫不迟疑地选报了,在众多的专业中,他选择攻读计算机专业。本科毕业,陈志杰被派往山沟里的一座雷达站,那时的他还想做出一番更大的事业,因此,在军营中,他一直坚持学习。4年后,陈志杰考入南京理工大学攻读电子与通信工程专业,毕业后,他来到了北京空军雷达与电子对抗研究所工作。
  20世纪80年代,随着我国经济的迅猛发展,民用空中交通运输量出现了爆发式的增长。在几年的时间内,飞行量增加的同时,民用航机也连续出现了多次空难,这严重威胁着人民的生命、财产安全,中国的空中安全形势也面临着严峻的考验。在飞行最为密集的京津、沪杭和珠江三角洲地区,民航与军事飞行在空域协调和空域资源利用上的矛盾越来越大。而反观当时的空中调配管理工作,除了少数从国外引进的空中交通管制系统外,绝大部分地区的机场还在采用较为原始的方法,空中管制员靠着桌子上的一部电台、一台电话、一把尺子和一支笔,采用简单的“目视指挥”“手工操作”的方式,一个人通常只能引导几架飞机,效率低下不说,还很容易出错。
  面对严峻的形势,上级要求陈志杰所在的空军某研究所研制军用新型自动化航空管制系统。任务下达之后,研究所成立了十几人的课题组,起初,陈志杰并不在课题组中。经过半年多的时间,课题研究没有实质性的进展,而上级催促项目尽快完成的指令不断传来。在巨大的压力之下,研究所领导想到了一直密切关注空中管制技术动态的陈志杰,于是他被任命为该项目的软件总工程师,成为空管技术研究的带头人。
  与西方发达国家相比,中国在空中交通管制方面既缺乏设备又缺乏经验,几乎要从零开始。时间短、任务重,陈志杰发挥自己既懂硬件系统,又懂软件工程,同时还掌握雷达、通信、计算机、网络和航空器飞行等方面跨学科知识的优势,开始了全面的科研攻关。

空中交通管制简单示意图

  1993年5月,在经过两年的艰苦攻关之后,中国首套空中交通管制自动化系统研制成功,这标志着我国已经迈入空管自动化的大门。空中交通管制自动化系统的研制成功具有重大的经济、社会、军事意义,这套系统成为民用空中交通运输快速发展的助推器,在我们的头顶上架起了一条条看不见的空中高速公路。
  赶超国际靠自己
  进入21世纪,西方国家已经将最新的卫星导航技术和数字化通信技术融入空管系统中,这就是新航行系统。与传统的空管系统相比,新航行系统摆脱了地面雷达站和控制台选址的限制,能做到“全区域、及时性”地进行导航,这大大提高了导航的精度和效率。
  当空管技术更新换代之时,陈志杰被派往美国麻省理工学院学习交流,他可以近距离接触到世界最先进的空管技术,同时,他也感受到了中国空管技术与西方空管技术的差距。回国之后,陈志杰立志要研发我国自主知识产权的新型空管系统,实现中国空管水平的再次跃进。而此时,我国正打算从国外引进新型航行系统中的部分设备和技术。在引进部分空管技术的谈判中,国外公司耍起了滑头,他们一方面在军事空管技术领域保密,另一方面在民航空管技术上开出天价。
  面对坐地起价的外国公司,陈志杰坚定地说:“花钱买不来核心技术,靠自主创新才能赢得发展,我们自己干!”就在此时,两架客机撞击了位于纽约的世贸中心,造成了惨重的人员伤亡,这就是震惊中外的“9·11事件”。“9·11事件”的发生,也让陈志杰团队看到必须融合空管的诸多要素,实现军民空管一体化,只有这样,才能在保证飞行安全的同时,达到空管空防一体化的目标,最终确保国家领空的安全。
  为了空管系统的革新,陈志杰再次挑起重担,担任了全军一体化空管体系综合论证和系统集成项目的负责人和总设计师。在之后的三年里,陈志杰联合了16个工业部门和科研单位的技术人员整合了来自各方面的意见,推翻了一个个预案,进行了上百次的模拟实验,最终在2003年完成了军队新型空管系统的研发。权威部门经过检验,认为该系统的核心技术已经达到了世界先进水平,应该立即推广。凭借着全新空管系统,陈志杰率领的研究团队获得了国家科技进步一等奖、军队科技进步一等奖。
  目前,我国主要航线上的飞机飞行纵向间隔已由150千米降至20千米,飞行垂直间隔也由1200米缩小为300米。从空管系统自动化零基础开始,到研发出具有世界领先水平的空管系统,陈志杰与同事经历了13年的风风雨雨,他们攻克了80多个项技术难关,填补了国内10多项技术空白。正是在陈志杰等科学家的努力下,我国的飞行流量比以前增加了几十倍,空中运输总量也在2006年跃居世界第二。
  重大时刻靠空管
  2008年5月12日,四川省汶川县发生了里氏8级大地震,地震造成了巨大的人员伤亡。地震发生之后,通往汶川的陆路交通中断,想要了解灾区的情况并展开救援,只能从空中进行。在成都双流机场,200多架不同型号的飞机聚集于此,机场中还聚集着来自全国各地的大量救援人员和应急物资。空运、空投、勘察、机降,每天执行不同任务的飞机都集中在灾区上空4万平方千米的空域内,飞行流量是平时的几十倍,这彻底打破了该空域内的正常飞行秩序。为了确保该空域的飞行安全,航空管制部门将东西长约180千米、南北长约240千米的空域设为临时空中管制区,按照“分时、分区、分高度”的原则,统一安排飞行计划,解决飞行冲突。为了确保一条条“空中生命线”和“空中绿色通道”的高效和顺畅,人民解放军总参谋部应急指挥办公室要求陈志杰所在的研究所紧急加装一套航管指挥终端,将全国飞行态势接到应急指挥办公室。根据之前的应急保障预案,陈志杰带领应急分队仅用了两个小时就完成了任务。在整个汶川地震的空中救援中,各类飞机共飞行6600余架次,如此高强度和复杂的飞行,充分证明了我国具备应对突发性大规模空中活动的协调和控制能力。

我国部分航线图(计算机软件处理的模拟图)

  2008年8月8日,第29届夏季奥林匹克运动会在北京成功举办,这对我国的空管保障工作提出了极高的要求。据统计,在整个奥运会期间,涉及奥运会地区机场的飞机起降总量约为84886架次,仅北京首都国际机场在8月8日当天的飞机起降量约有1340架次,创下了历史新高。除了正常的民航航班,大约有1604架次的专机、包机、公务机也于奥运会期间在北京起降。为了做好奥运会期间的空管保障工作,陈志杰团队负责建设奥运空管指挥平台信息系统,他亲自主持方案的制定、系统的开发、各环节的技术指导。终于,奥运空管指挥平台信息系统运行稳定,在零差错、零故障的情况下圆满完成任务,确保了奥运会期间不发生一起空中交通事故。
  作为中国空中交通管制技术领域的开拓者和学术带头人,陈志杰为我国军用和民用航空事业的发展做出了突出贡献。今天,陈志杰和他的团队正在研究实现国家空管系统集成化和低空空域管理改革,这些工作将大大提高民航航班的准点率,进一步推动私人航空的发展。
  陈志杰小传
  陈志杰(1963年1月18日-),生于广东省梅州市梅县区,空中管制技术专家,中国工程院院士,空军少将,政府特别津贴享受者,国务院、中央军委空中交通管制委员会办公室特聘总体专家。陈志杰长期从事空中管制技术的研究和实践,是我国在该领域科学研究的奠基人。他在空管自动化的建立、空管系统技术研发、战场空域协同控制等方面做了许多开拓性的工作,对中国空中交通管理体系的建立和发展、中国人民解放军联合预警和空中调配管理能力的提升做出了突出贡献。
  空中交通管制系统

机场交通管制模拟图

  空中交通管制系统简称空管系统,是管理飞机起降和飞行的系统,其目的是保障飞行的秩序和安全。最早的空管系统是在第一次世界大战结束后就已经出现。经过近百年的发展,今天的空管系统已经发展到第四代。
  空管系统包括一套完整的规则,其任务主要包括指引飞机按照顺序从机场起飞、进入航线,并保持与其他飞机之间的距离,抵达目的地后按照顺序降落等。空管系统犹如天空中的“交通警察”,它不仅要保证飞机的安全,而且还要提高飞行的效率。
陈志杰:兢兢业业的空中“交警”
陈志杰:兢兢业业的空中“交警”

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