航空数字化,空天科技的一场耐力跑

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空天科技,或将在守卫天基安全防线的探索中逐渐站到台前。

图片来源@视觉中国

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文 | 泰伯网,作者|沐子,编辑 | 鹿野

一场空中浩劫,132个生命戛然而止。

随着东航 MU5735 坠毁,中国民航为期4227天的飞行安全记录也就此清零。

当民航安全进入了更高层次需求阶段,一直处于等待适航认证状态的空天科技,或将在守卫空天安全防线的探索中逐渐站到台前。

天基导航正在被认可

事实上,民航局在2017年与航天科技集团合作推进民航领域的北斗导航系统应用的举动,已然是空天技术助力民航未来新航行体系的较早信号。

这一需求下,国产飞机率先推进北斗导航系统集成测试、试飞测试和加/改装技术等方面的研究工作

2017年,在山东东营胜利机场,北斗卫星导航系统首次在ARJ21—700飞机103架机上测试飞行,结合国产卫星导航地基增强系统、国产机载导航系统,国产民用大飞机平台完成了机载北斗卫星导航接收机功能验证,及北斗短报文功能试飞验证等。

北斗的独特优势之一短报文通信功能,在业内人士看来,因覆盖范围广,无通信盲区和数据传输加密等,为通航飞行器在飞行过程中提供飞行动态服务,还将不依赖其他通信系统独立地向地面中心报告飞行器位置、速度和时间等数值,以及紧急情况下的遇险救援等

“对民航飞机来说,雷达信号探测不到时,北斗位置可以用来互补。”业内人士称。

历经2018年、2019年两次空难事件,以波音为代表的进口民航客机的安全性备受质疑。国内航空公司也开始陆续进行了波音飞机北斗短报文通信功能的测试。

2018年,中国民航大学与国航联合申报实施的“北斗卫星导航系统在运输飞机应用示范项目”,即利用北斗短报文通信功能实现对航班全球定位与追踪。按照计划,国航提供20架飞机参与应用示范,其中B737和A321系列各10架。

随着首架装有北斗设备的波音737-800实现了从北京至新疆喀什基于北斗的运输飞机全程定位和追踪,2019年12月,民航局也开始正式颁发波音737-800飞机北斗定位追踪系统加装的补充型号合格证,为北斗机载设备列装国内大型运输客机做好了准备。

某种意义上,从陆基导航到天基导航,北斗在航空领域的步伐逐渐被航司认可。

“民航飞行的导航,是一个逐渐发展变化的过程,从早期的主要依靠陆基导航,到结合运营卫星导航,再到以星基导航为主,从现在看,这15~30年的时间,是从陆基导航到星基导航过渡的趋势。”某大型国资航空公司方面曾表示。

在去年首届航空数字化运行技术论坛上,不乏诸如“新一代通信导航技术在未来新航线系统中的应用”“北斗导航系统的应用展望与前景需求”等议题。

按照民航局的规划,民航客机将在2024年前全部安装上北斗机载设备,并进入前舱导航系统。截至目前,我国现有的民航航空器大概是3800架,且数量继续增长着。

现阶段,以中国商飞为代表的国产大飞机将未来10年丰富产品系列,扩大产业规模,并与北云科技共推民机高精度组合导航领域的合作。

不过有业内人士表示,现阶段北斗更专注物流车等路基导航应用,民用航空完好性分析等相关市场还不成熟。好在,业内人士称,“去年已经有民航机安装了北斗1、2号的北斗短报文机载设备,当下的要求是安装北斗3号设备”。

无线网络服务到空中互联网

早在民航局与航天科技集团在2017年达成的合作目标中,还包括卫星通信在民航领域的应用计划。

据航空互联网专家谢鹰表示,提供天地互联的实时互联服务,即飞机加装卫星通信/ATG+客舱Wi-Fi设备,飞机可以实现空中实时接入互联网

2018年机上手机使用禁令的解除,是否允许乘客开放手机(飞行模式)的决策权也正式交给了航空公司。而传统飞机上娱乐系统千人一面,广播式娱乐内容播放已经无法满足乘客需求。

禁令解除后仅几天时间,春秋航空、东方航空、南方航空等航司率先开放机上手机使用。

在业内人士看来,当时东航兑现承诺的一部分底气来自空中网络。该业内人士回忆称,“那个时候东航改装了近80架飞机,已经是全国北斗改装装机量最多的航司了。其他的航司可能最多改装了十几架。”

然而,谢鹰指出,飞机采用传统通量的Ku卫星系统提供客舱无线网络,因卫星资源有限,每架飞机可使用的带宽不足10Mbps,每人分享带宽仅有百Kbps,上网速率很慢,这也使得航空公司陆续花费巨资改装或者加装了客舱卫星互联网设施。

随着亚太6D高通量Ku卫星在2020年7月发射升空,谢鹰表示,2021年下半年,东航、吉祥等航空公司的机载Ku卫星系统通过软硬件升级,从传统Ku卫星系统切换至高通量Ku卫星系统,预计后续国航、厦航、南航、海航等已改装完Ku卫星上网的飞机也将切换到亚太6D高通量卫星。

民航局空管行业管理办公室副主任陈向阳表示,今年Ku频段亚太6D高通量卫星已正式为航空公司提供服务,每架飞机可使用的网络带宽已从原来的10兆左右提升至100兆以上

在加快客舱网络设备加改装方面,陈向阳介绍,目前多家航空公司已在飞机上配备了无线局域网系统,其中中国国际航空公司354架飞机已安装,占全机队的81%,也有多家航空公司已实现了空中接入互联网,其中东方航空公司96架宽体客机已具备此能力

也有数据统计,截至2021年12月,具备客舱无线网络服务能力的航空公司有23家,航空器共计842架,其中213架航空器具备地空通信能力,初步统计去年已有130多万人次使用了空中接入互联网服务。

目前,由于天地互联技术存在卫星通信和地空通信(ATG)等多种形式,同时卫星也有Ku卫星和Ka卫星两种选择。

与此同时,我国自主建设的Ka频段中星16号高通量卫星,也加入了服务阵营,开始为部分航空公司提供验证试飞工作

在高通量卫星建设方面,有业内人士表示,中国卫通在十四五期间布局了相关卫星发射计划,针对西部一带一路地区等航线。“如果跟国外的运营商合作,可以形成一种覆盖全球或者跨洲航线的Ka频段网络。”

此外,据业内人士介绍,目前运营商尤其是移动和电信正在利用4G/5G技术推地空通信相关的试验,即沿着航线部署基站。而谢鹰也表示,中国移动、中国电信开始着手5GATG网络可行性研究,目前两家运营商正在走工信部相关审批手续。5GATG网络建成后,将进一步拓展地空通信链路带宽,并大大降低地空流量使用成本。

认证路远,谁来买单 

然而,对于现阶段的航司来说,疫情之下的寒冬尚未结束,空天技术加持的资金压力已来。

回看2009-2019年期间,我国民航经历了高速发展、连续盈利的黄金发展的十年。但从2020年开始,受疫情的持续影响,中国民航已经亏损2100亿,经历了十年以来最大的滑坡

先前有网络舆论称,东航在上百亿巨亏压力下严控维修费用、压降成本。虽然据东航权威人士表示,网传消息失实,但包括东航在内航司的成本压力确实不小。

至少“空中联网谁来买单”的问题,还在持续存在着。“之前空中互联网推动得比较慢,更多涉及到商业模式问题。毕竟机场设备门槛比较高,一套机载通信设备需要上百万。另外,装机测试集成可能还需要上百万。

是设备商抑或运营商掏钱?还是航司自己承担,最后分摊到乘客身上?仍需要进一步探讨。

而商用认证的过程也势必经历一个繁琐的流程。“就卫星通信系统来说,相比国外厂商,国内很少有能够大规模商用的国产化系统。包括天线、服务器等机载设备,一套通信设备的行业认证过程,至少需要好几年。”

有业内人士表示,我国大部分民航客机及其机载设备均从欧美进口,短期内要在这些飞机上全面应用国产卫星导航系统、通信系统,将会面临多方面限制。

即便,北斗系统特有的北斗短报文通信服务让北斗在航空领域有了突出的优势。有业内人士表示,目前大部分波音、空客并未安装北斗设备。

一位国有大型航空公司的内部人士表示,只有在中国民航局代表中国政府提出的服务承诺被国际民用航空组织(ICAO)接受后,北斗系统标准通过最终审议,纳入ICAO标准才能顺利推进,只有纳入ICAO标准,才能向全球民航飞行提供相关服务。

2020年7月31日,北斗三号全球卫星导航系统正式开通运行。目前,中国民航局正在会同中国卫星导航系统管理办公室及相关部门,推进北斗系统国际标准制定工作。

有消息称,按照相关规定,接下来,北斗系统还要通过“最终审议”“纳入ICAO正式标准”等环节,从而向全球民用航空飞行提供导航等及衍生领域的相关服务

由于飞机特有的安全要求,至于北斗导航、卫星通信进入飞机前舱的路还将很漫长。

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