简析二次雷达高度信息与飞机实际高度的关系

黄乾信

摘要：二次雷达将飞机动态直观地呈现在管制员前，极大提高了管制工作的便利性和安全性。不同于一次雷达是主动探测，二次雷达所呈现的信息大部分是接收自飞机上的应答机，如飞行高度信息，来自于飞机上的气压高度计，由于气压随时随地变化，飞机高度需要进行适当的修正，就产生了不同的高度定义。

关键词：二次雷达；飞行高度；气压高度

前言

飞行在广阔天空中的飞机，对周遭的环境，需要来自外界的引导。飞机在天空中天高任我飞，变化莫测的气流，来来往往的飞机，其环境远比人们看到的复杂。为了确保安全，除了飞机上的各种探测仪器外，飞行员更需要实时接受空中交通管制人员的指挥调度。雷达能让空管人员直观地看到天空中各种飞机的相对位置，起到千里眼的作用。

一 二次雷达的作用

航管雷达分一次雷达和二次雷达，目前最主要使用的是二次雷达。二次雷达提供给管制员的信息主要有飞机的呼号、识别码、高度、航速、航向等。识别码是飞机在空中的身份代码，可分为两种，SSR码和S模式代码，前者由12位二进制数字组成，是飞机的临时身份证，后者由24位二进制码组成，是飞机的永久身份证码，它的编号与飞机所在国家或地区有关。识别码与飞行计划报告相关可得到飞机的呼号。高度信息由飞机上的高度计提供，航速航向等信息可由雷达测得，也可由飞机提供给雷达。

二次雷达分为常规二次雷达和S模式雷达。目前国内使用的二次雷达分为单脉冲二次雷达（MSSR）和S模式二次雷达。MSSR提供的信息精度为100英尺。S模式二次雷达提供更为丰富的信息，S模式的高度精度为25英尺。

二 飞行中的几种高度

飞机的飞行高度是指飞机在空中至某一基准水平面的垂直距离。飞行高度常用的有海拔高度、标准气压高度、相对高度和真实高度。

海拔高度也是修正海压高度：飞机到平均海平面的垂直距离。

标准气压高度：飞机从空中到标准气压平面（1013.2百帕）的垂直距离，叫做标准气压高度。

相对高度：飞机到某指定的水平面（机场、靶场等）的垂直距离。

真实高度：飞机从空中到正下方地面目标的垂直距离。

飞行高度是由飞机上的高度计测得的。国际上一般使用英尺作为高度单位，而我国一般使用米。飞机上高度计有两种，气压高度计和无线电高度计。气压高度计是通过测量大气压，并与标准值比较就能得出测量地点的海拔高度，气压高度计的优点是体积小结构简单，缺点是，由于空气温度和空中的水蒸气密度变化也会影响气压的变化，因气压高度计测得的高度有时会存在偏差，飞行员一定要要根据当地实际大气情况对气压高度计进行校正。无线电高度计是利用无线电波从飞机发射到地面，再从地面返回到飞机的时间计算出飞机高度，在低高度下，无线电高度计测得的高度可靠度更高。

由于气压变化无常，不同时间、不同地区的气压都可能不同，如果只用一种气压来测量高度，对航空飞行来说是不可接受的，使用气压高度计时根据不同情况需要有一个修正值。关于气压有几个概念需要搞清楚，历史上就有因错误气压修正值而导致飞机坠毁的事故。

1.场面气压QFE，指飞机着陆区域最高点的气压。场压高度是指以着陆区域最高点气压，调整高度表数值为零，上升至某一点的垂直距离。飞行员如果用QFE的高度计设定来校正高度表，那么在飞机上高度表的指针就是相对机场的真实高度，机场上的飞机高度为0。

2.修正海平面气压QNH，指将观测到的场面气压，根据国际民航组织所订立的标准将标准大气压条件修正到平均海平面的气压。飞行员如果用QNH的高度计设定来校正高度表，那么飞机的高度就是海拔高度，在机场上停留的飞机高度表的指针就会指向该机场的海拔高度，这也是航图上所标注的机场数据。因此在机场附近进行起飞，爬升，下降以及着陆过程时都需要以QNH值为标准来拨正高度表。这样就保证了所有起飞降落的飞机都使用同一个标准来测定飞行高度，防止撞地/飞机相撞或者异常接近等事故的发生。

3.标准大气压QNE，指在标准大气条件下海平面的气压，其值为1013.2百帕。飞行员如果用QNH的高度计设定来校正高度表，那么飞机上的高度计显示的就是标准大气压高度。

飞机在不同飞行阶段飞行时，需要采用不同的高度测量基准面。在地图和航图上，地形和障碍物的最高点用标高表示。标高是指地形点或障碍物至平均海平面的垂直距离，也就是上述提到的海拔高度。为了便于管制员和飞行员掌握飞机的超障余度，避免飞机在机场附近起飞、爬升、下降和着陆过程中与障碍物相撞，飞机和障碍物在垂直方向上应使用同一测量基准，即平均海平面。因此，在机场地区应使用QNH作为飞机的高度表拨正值。

在巡航阶段，由于不同区域的QNH值不同，必须要有统一基准，确定飞机之间的垂直间隔，目前国际民航组织要求统一使用QNE作为高度表修正值，这可以简化飞行程序，易于保证飞机之间的安全间隔。各种气压高度对比可见图一。

在QNH与QNE之间有一个过渡高度，当QNH超过这个高度以后，飞行员就需要把高度计设定至QNE，1013.2百帕，反之亦然。每个国家对过渡高度的规定不一样，比如上升时中国为3000米，日本为14000英尺，美国为18000英尺，英国为6000英尺，新加坡和泰国为11000英尺。值得注意的是，在高原机场起飞/降落时，飞机上气压高度表的气压刻度不能调整到机场场面气压数值的，应当按照空中交通管制员或者飞行指挥员通知的假定零点高度进行起飞/着陆。在高原、山区飞行，必须注意飞机上气压高度表与无线电高度表配合使用。

下面以福州长乐国际机场为例来说明气压变化对高度的影响。已知福州长乐机场海拔高度为14米。某天一飞机停在福州长乐机场，假设当时的气压刚好为标准大气压，1013.2百帕，飞机上气压高度计设定为该气压值，高度计显示为14米。第二天由于天气的变化，气压降低到1001.1百帕，如果没有校正，此时高度计的显示就是100米。停在海拔14米机场的飞机，仪表显示却是100米，天气对高度计的影响之大可见一斑。飞行员在起飞时必须通过当地航空气象部门获知机场修正海压来校正气压高度计。

为了避免飞行冲突和冲撞，民航飞机飞行的垂直间隔是有规定的，上世纪六十年代以前，受技术水平的限制，飞行垂直间隔一般为600米，随着技术水平的提高和民航飞行量的增长，缩小垂直间隔（RVSM）纳入国际民用航空组织（ICAO）的议程，并逐步实施，我国也早在2007年11月就开始实施缩小垂直间隔（RVSM），在RVSM空域内，航班的最小垂直间隔为300米。

三 二次雷达目标高度

综上，由于飞行高度的定义多，如果不从含义上进行理解，而机械式的记忆，很容易产生混淆。如前所述，二次雷达高度信息来自飞机上的应答机，而应答机的高度信息来自气压高度计。在3600米以上空域，飞机和自动化系统统一使用标准大气压，在3000米以下或特定空域，设定一个修正值，飞机在特定空域内，飞行员设置修正海压，空管自动化系统也使用同一修正值，飞行员和管制员看到的高度信息一致。而无论飞机是否使用修正海压，二次雷达的高度信息都是标准大气压高度。

四 结语

近年来，我国民航的高速发展，民航飞行量快速增加，机场航班起降数量剧增，尤其是RVSM的实施，对飞行高度的准确性和精确性都提出了更高的要求。目前S模式二次雷達和ADS-B设备的高度精度都达到了25英尺，先进设备的不断投入和人员保障能力的提高，使我国民航的安全和效率同步提高到新的水平。

参考文献：

[1]《二次雷达原理》张尉主编，北京：国防工业出版社

[2]《中华人民共和国飞行基本规则》国务院、中央军委令第509号 2007年11月18日