簡析二次雷達高度信息與飛機實際高度的關系

黃乾信

摘要：二次雷達將飛機動態直觀地呈現在管制員前，極大提高了管制工作的便利性和安全性。不同于一次雷達是主動探測，二次雷達所呈現的信息大部分是接收自飛機上的應答機，如飛行高度信息，來自于飛機上的氣壓高度計，由于氣壓隨時隨地變化，飛機高度需要進行適當的修正，就產生了不同的高度定義。

關鍵詞：二次雷達；飛行高度；氣壓高度

前言

飛行在廣闊天空中的飛機，對周遭的環境，需要來自外界的引導。飛機在天空中天高任我飛，變化莫測的氣流，來來往往的飛機，其環境遠比人們看到的復雜。為了確保安全，除了飛機上的各種探測儀器外，飛行員更需要實時接受空中交通管制人員的指揮調度。雷達能讓空管人員直觀地看到天空中各種飛機的相對位置，起到千里眼的作用。

一 二次雷達的作用

航管雷達分一次雷達和二次雷達，目前最主要使用的是二次雷達。二次雷達提供給管制員的信息主要有飛機的呼號、識別碼、高度、航速、航向等。識別碼是飛機在空中的身份代碼，可分為兩種，SSR碼和S模式代碼，前者由12位二進制數字組成，是飛機的臨時身份證，后者由24位二進制碼組成，是飛機的永久身份證碼，它的編號與飛機所在國家或地區有關。識別碼與飛行計劃報告相關可得到飛機的呼號。高度信息由飛機上的高度計提供，航速航向等信息可由雷達測得，也可由飛機提供給雷達。

二次雷達分為常規二次雷達和S模式雷達。目前國內使用的二次雷達分為單脈沖二次雷達（MSSR）和S模式二次雷達。MSSR提供的信息精度為100英尺。S模式二次雷達提供更為豐富的信息，S模式的高度精度為25英尺。

二 飛行中的幾種高度

飛機的飛行高度是指飛機在空中至某一基準水平面的垂直距離。飛行高度常用的有海拔高度、標準氣壓高度、相對高度和真實高度。

海拔高度也是修正海壓高度：飛機到平均海平面的垂直距離。

標準氣壓高度：飛機從空中到標準氣壓平面（1013.2百帕）的垂直距離，叫做標準氣壓高度。

相對高度：飛機到某指定的水平面（機場、靶場等）的垂直距離。

真實高度：飛機從空中到正下方地面目標的垂直距離。

飛行高度是由飛機上的高度計測得的。國際上一般使用英尺作為高度單位，而我國一般使用米。飛機上高度計有兩種，氣壓高度計和無線電高度計。氣壓高度計是通過測量大氣壓，并與標準值比較就能得出測量地點的海拔高度，氣壓高度計的優點是體積小結構簡單，缺點是，由于空氣溫度和空中的水蒸氣密度變化也會影響氣壓的變化，因氣壓高度計測得的高度有時會存在偏差，飛行員一定要要根據當地實際大氣情況對氣壓高度計進行校正。無線電高度計是利用無線電波從飛機發射到地面，再從地面返回到飛機的時間計算出飛機高度，在低高度下，無線電高度計測得的高度可靠度更高。

由于氣壓變化無常，不同時間、不同地區的氣壓都可能不同，如果只用一種氣壓來測量高度，對航空飛行來說是不可接受的，使用氣壓高度計時根據不同情況需要有一個修正值。關于氣壓有幾個概念需要搞清楚，歷史上就有因錯誤氣壓修正值而導致飛機墜毀的事故。

1.場面氣壓QFE，指飛機著陸區域最高點的氣壓。場壓高度是指以著陸區域最高點氣壓，調整高度表數值為零，上升至某一點的垂直距離。飛行員如果用QFE的高度計設定來校正高度表，那么在飛機上高度表的指針就是相對機場的真實高度，機場上的飛機高度為0。

2.修正海平面氣壓QNH，指將觀測到的場面氣壓，根據國際民航組織所訂立的標準將標準大氣壓條件修正到平均海平面的氣壓。飛行員如果用QNH的高度計設定來校正高度表，那么飛機的高度就是海拔高度，在機場上停留的飛機高度表的指針就會指向該機場的海拔高度，這也是航圖上所標注的機場數據。因此在機場附近進行起飛，爬升，下降以及著陸過程時都需要以QNH值為標準來撥正高度表。這樣就保證了所有起飛降落的飛機都使用同一個標準來測定飛行高度，防止撞地/飛機相撞或者異常接近等事故的發生。

3.標準大氣壓QNE，指在標準大氣條件下海平面的氣壓，其值為1013.2百帕。飛行員如果用QNH的高度計設定來校正高度表，那么飛機上的高度計顯示的就是標準大氣壓高度。

飛機在不同飛行階段飛行時，需要采用不同的高度測量基準面。在地圖和航圖上，地形和障礙物的最高點用標高表示。標高是指地形點或障礙物至平均海平面的垂直距離，也就是上述提到的海拔高度。為了便于管制員和飛行員掌握飛機的超障余度，避免飛機在機場附近起飛、爬升、下降和著陸過程中與障礙物相撞，飛機和障礙物在垂直方向上應使用同一測量基準，即平均海平面。因此，在機場地區應使用QNH作為飛機的高度表撥正值。

在巡航階段，由于不同區域的QNH值不同，必須要有統一基準，確定飛機之間的垂直間隔，目前國際民航組織要求統一使用QNE作為高度表修正值，這可以簡化飛行程序，易于保證飛機之間的安全間隔。各種氣壓高度對比可見圖一。

在QNH與QNE之間有一個過渡高度，當QNH超過這個高度以后，飛行員就需要把高度計設定至QNE，1013.2百帕，反之亦然。每個國家對過渡高度的規定不一樣，比如上升時中國為3000米，日本為14000英尺，美國為18000英尺，英國為6000英尺，新加坡和泰國為11000英尺。值得注意的是，在高原機場起飛/降落時，飛機上氣壓高度表的氣壓刻度不能調整到機場場面氣壓數值的，應當按照空中交通管制員或者飛行指揮員通知的假定零點高度進行起飛/著陸。在高原、山區飛行，必須注意飛機上氣壓高度表與無線電高度表配合使用。

下面以福州長樂國際機場為例來說明氣壓變化對高度的影響。已知福州長樂機場海拔高度為14米。某天一飛機停在福州長樂機場，假設當時的氣壓剛好為標準大氣壓，1013.2百帕，飛機上氣壓高度計設定為該氣壓值，高度計顯示為14米。第二天由于天氣的變化，氣壓降低到1001.1百帕，如果沒有校正，此時高度計的顯示就是100米。停在海拔14米機場的飛機，儀表顯示卻是100米，天氣對高度計的影響之大可見一斑。飛行員在起飛時必須通過當地航空氣象部門獲知機場修正海壓來校正氣壓高度計。

為了避免飛行沖突和沖撞，民航飛機飛行的垂直間隔是有規定的，上世紀六十年代以前，受技術水平的限制，飛行垂直間隔一般為600米，隨著技術水平的提高和民航飛行量的增長，縮小垂直間隔（RVSM）納入國際民用航空組織（ICAO）的議程，并逐步實施，我國也早在2007年11月就開始實施縮小垂直間隔（RVSM），在RVSM空域內，航班的最小垂直間隔為300米。

三 二次雷達目標高度

綜上，由于飛行高度的定義多，如果不從含義上進行理解，而機械式的記憶，很容易產生混淆。如前所述，二次雷達高度信息來自飛機上的應答機，而應答機的高度信息來自氣壓高度計。在3600米以上空域，飛機和自動化系統統一使用標準大氣壓，在3000米以下或特定空域，設定一個修正值，飛機在特定空域內，飛行員設置修正海壓，空管自動化系統也使用同一修正值，飛行員和管制員看到的高度信息一致。而無論飛機是否使用修正海壓，二次雷達的高度信息都是標準大氣壓高度。

四 結語

近年來，我國民航的高速發展，民航飛行量快速增加，機場航班起降數量劇增，尤其是RVSM的實施，對飛行高度的準確性和精確性都提出了更高的要求。目前S模式二次雷達和ADS-B設備的高度精度都達到了25英尺，先進設備的不斷投入和人員保障能力的提高，使我國民航的安全和效率同步提高到新的水平。

參考文獻：

[1]《二次雷達原理》張尉主編，北京：國防工業出版社

[2]《中華人民共和國飛行基本規則》國務院、中央軍委令第509號 2007年11月18日