前后艙協(xié)同應(yīng)用釋放空地互聯(lián)無窮潛力
本報(bào)記者 鄭雪
伴隨著發(fā)動(dòng)機(jī)巨大的轟鳴聲，一架民航客機(jī)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(jī)。駕駛艙內(nèi)，飛行速度、飛行高度、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)等數(shù)百組飛行參數(shù)和飛機(jī)健康數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星鏈路被實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛孢M(jìn)行監(jiān)控；客艙內(nèi)，旅客們連接機(jī)上Wi-Fi，在手機(jī)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(yùn)人看到實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面后會(huì)心一笑……
這一看起來有些科幻的智慧運(yùn)行場(chǎng)景，在中國(guó)民航將逐步成為現(xiàn)實(shí)，因?yàn)轱w機(jī)數(shù)字化運(yùn)行解決方案正在國(guó)內(nèi)開展試點(diǎn)工作。飛機(jī)數(shù)字化運(yùn)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(yàn)，還能有效提升飛機(jī)運(yùn)行安全水平和效率，降低運(yùn)營(yíng)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(jì)的重要標(biāo)志，飛機(jī)數(shù)字化運(yùn)行是務(wù)實(shí)推進(jìn)智慧民航建設(shè)的重要基礎(chǔ)。想要實(shí)現(xiàn)飛機(jī)數(shù)字化運(yùn)行，首先要解決飛機(jī)與地面通信的大帶寬、低成本以及實(shí)時(shí)交互傳輸?shù)葐栴}。
傳統(tǒng)上，民航飛機(jī)與地面以及飛機(jī)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(shí)現(xiàn)的，比較典型的應(yīng)用是現(xiàn)有飛機(jī)通信尋址與報(bào)告系統(tǒng)（ACARS）和機(jī)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(fèi)用等方面無法滿足智慧民航建設(shè)的大容量實(shí)時(shí)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(diǎn)，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(jī)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(guó)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(jī)和機(jī)組的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸及相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景，利用飛機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為航空公司飛行、運(yùn)控、機(jī)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(duì)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(gòu)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(jī)上應(yīng)急處置等場(chǎng)景。
在2021年底舉辦的中國(guó)首屆民航飛機(jī)數(shù)字化運(yùn)營(yíng)峰會(huì)上，民航局有關(guān)專項(xiàng)負(fù)責(zé)人表示，前后艙協(xié)同應(yīng)用提供了有效的空地?cái)?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(diǎn)應(yīng)放在安全領(lǐng)域。
據(jù)悉，典型的前艙應(yīng)用場(chǎng)景包括電子飛行包（EFB）雙向通信、ACARS增強(qiáng)下傳和快速存取記錄器（QAR）實(shí)時(shí)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(bào)等重要信息；QAR實(shí)時(shí)下傳可以監(jiān)控飛行健康狀態(tài)、航班運(yùn)行異常、燃油實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)等；ACARS增強(qiáng)下傳可以有效增加數(shù)據(jù)的傳輸類型，讓ACARS數(shù)據(jù)報(bào)文高效送達(dá)地面。前艙應(yīng)用可有效提升飛行安全裕度。飛機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)下傳到地面（僅可單向下傳）后，地面平臺(tái)會(huì)對(duì)其進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果和建議通過衛(wèi)星鏈路上傳到機(jī)艙EFB（非飛控系統(tǒng)）供飛行員參考。這就為航班運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)控制提供了一種全新手段，可極大增強(qiáng)地面對(duì)飛行機(jī)組的支持能力，加快對(duì)不正常情況的響應(yīng)速度并提升處置能力，增強(qiáng)機(jī)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?cè)谌粘Ｂ?lián)系時(shí)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?yàn)槲⑿趴梢员憬莸厥瞻l(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(huì)到來：飛行員可以通過EFB與運(yùn)控中心等進(jìn)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(jī)甚至發(fā)布指令……屆時(shí)，民航運(yùn)行安全水平將進(jìn)一步提升，空地通信費(fèi)用將大幅降低。
名副其實(shí)的中國(guó)“智”造
黨的二十大報(bào)告提出，堅(jiān)持面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，加快實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)。2023年全國(guó)民航工作會(huì)議指出，鼓勵(lì)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(guó)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(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、國(guó)家重大需求等幾大特征，是名副其實(shí)的中國(guó)“智”造。記者了解到，目前我國(guó)在高通量衛(wèi)星、通信鏈路、機(jī)載設(shè)備和系統(tǒng)、加改裝技術(shù)等方面基本實(shí)現(xiàn)了自主可控，相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品符合國(guó)際主流標(biāo)準(zhǔn)，且已有國(guó)內(nèi)外商業(yè)運(yùn)營(yíng)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(guó)產(chǎn)高通量衛(wèi)星主要有中星16號(hào)和亞太6D。前者可覆蓋國(guó)內(nèi)90%的航線，后者可覆蓋所有窄體機(jī)航線，這兩顆衛(wèi)星的帶寬可滿足上千架飛機(jī)的帶寬需求。此外，中星19號(hào)和中星26號(hào)衛(wèi)星也已經(jīng)成功發(fā)射，預(yù)計(jì)年內(nèi)可提供商業(yè)服務(wù)。據(jù)了解，中國(guó)衛(wèi)通作為國(guó)內(nèi)衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)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(qiáng)國(guó)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(diǎn)總體技術(shù)方案的提供方，中國(guó)航空器材集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)航材”）和飛天聯(lián)合系統(tǒng)技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)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(jī)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(jī)載軟硬件產(chǎn)品，以及飛機(jī)數(shù)據(jù)應(yīng)用地面智能軟件平臺(tái)等。“中國(guó)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(jī)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(guó)產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了自主可控”。
安全是民航業(yè)的生命線。飛機(jī)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(jī)載航電系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)成熟，其核心的機(jī)上寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)前期已在空客A320飛機(jī)上獲得了美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）、歐洲航空安全局（EASA）、中國(guó)民用航空局（CAAC）的補(bǔ)充型號(hào)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(duì)運(yùn)行合格審定標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)行規(guī)范進(jìn)行修改，對(duì)EFB咨詢通告進(jìn)行修訂以及獲得國(guó)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(jìn)，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展。面對(duì)國(guó)內(nèi)外環(huán)境的深刻復(fù)雜變化，我國(guó)民航實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展必須堅(jiān)持科技自立自強(qiáng)。對(duì)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(guó)自主創(chuàng)新的航行新技術(shù)，值得我們精心呵護(hù)”。
開啟互聯(lián)網(wǎng)飛機(jī)新時(shí)代
作為國(guó)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(diǎn)充分論證安全性和可靠性。
2018年5月，青島航空開始啟動(dòng)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(guó)聯(lián)邦航空管理局取證。雖然該項(xiàng)目在建設(shè)過程中先后遭遇美國(guó)政府停擺、新冠疫情等一系列困難，又面臨測(cè)試周期延長(zhǎng)、成本大幅增加等情況，但青島航空還是一個(gè)困難一個(gè)困難地克服，一個(gè)問題一個(gè)問題地解決。最終，2020年初，青島航空B-8442飛機(jī)獲得FAA STC，并于2020年7月7日實(shí)現(xiàn)QW9771高速互聯(lián)網(wǎng)航班商業(yè)首航。
這架飛機(jī)被稱為中國(guó)第一架高速衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)飛機(jī)。在乘坐該航班出行時(shí)，旅客能夠以超過百兆的速度進(jìn)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(píng)，還開創(chuàng)了“互聯(lián)網(wǎng)+航空”的全新商業(yè)形態(tài)?；趯?duì)首架B-8442高速衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)飛機(jī)改裝運(yùn)營(yíng)效果的高度肯定，以及對(duì)飛機(jī)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化升級(jí)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(dòng)了B-8442飛機(jī)的前艙應(yīng)用技術(shù)測(cè)試驗(yàn)證。在2021年中國(guó)首屆民航飛機(jī)數(shù)字化運(yùn)營(yíng)峰會(huì)期間，民航局有關(guān)專項(xiàng)負(fù)責(zé)人視察了青島航空運(yùn)控中心（AOC）大廳，肯定了青島航空B-8442飛機(jī)前期測(cè)試驗(yàn)證效果，并鼓勵(lì)進(jìn)一步擴(kuò)大行業(yè)試點(diǎn)規(guī)模。
繼青島航空之后，2022年1月21日，四川航空首架國(guó)產(chǎn)高速互聯(lián)網(wǎng)飛機(jī)B-8330投入運(yùn)營(yíng)。一年多以來，該國(guó)產(chǎn)高速互聯(lián)網(wǎng)飛機(jī)已執(zhí)飛航班超過1000班，其機(jī)上高速互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)良好，獲得了旅客的廣泛好評(píng)。
為積極穩(wěn)妥推進(jìn)前后艙協(xié)同應(yīng)用，在圓滿完成“技術(shù)測(cè)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(diǎn)”（第二階段）。據(jù)了解，在第二階段，國(guó)航、國(guó)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(dòng)參與其中，多方協(xié)商確定加改裝20架飛機(jī)，涵蓋空客A330、波音777、空客A320和波音737共4種主力機(jī)型。試點(diǎn)場(chǎng)景重點(diǎn)針對(duì)前艙應(yīng)用，包括ACARS數(shù)據(jù)多鏈路下傳、QAR數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(diǎn)項(xiàng)目的首家簽約航空公司，并有望成為國(guó)內(nèi)首家開展“云匣子”測(cè)試驗(yàn)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(yàn)，獲得了實(shí)實(shí)在在的收益，不僅航班正點(diǎn)率長(zhǎng)期名列前茅，而且贏得了良好口碑。
同時(shí)，后艙應(yīng)用的需求也非常強(qiáng)勁。記者從民航局4月例行新聞發(fā)布會(huì)上獲悉，“提供機(jī)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(dòng)中“我為群眾辦實(shí)事”任務(wù)的服務(wù)舉措之一，民航局“鼓勵(lì)航空公司積極采用國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星等多種技術(shù)手段，加快推進(jìn)航空器前后艙協(xié)同改造和設(shè)備安裝，創(chuàng)新與運(yùn)營(yíng)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(shí)，《“十四五”航空運(yùn)輸旅客服務(wù)專項(xiàng)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(dá)到60%以上的目標(biāo)。
藍(lán)圖已經(jīng)繪就，號(hào)角已經(jīng)吹響，前后艙協(xié)同應(yīng)用試點(diǎn)工作正在穩(wěn)步推進(jìn)。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(jī)數(shù)字化運(yùn)行解決方案在中國(guó)民航必將大有可為。