《“十四五”通用航空發(fā)展專項規(guī)劃》明確，“十四五”末，力爭在冊通用航空器達(dá)到 3500 架、機場達(dá)到 500 個，開展通用航空應(yīng)急救援服務(wù)的省份不少于 25 個。同時，我國建成投產(chǎn)世界領(lǐng)先的“空管三中心”（民航運行管理中心、氣象中心、情報管理中心），讓民航精細(xì)化服務(wù)能力明顯提升。

通過圖撲軟件可視化系統(tǒng)，以科技科幻風(fēng)格，將飛機外形、客艙管理、機艙設(shè)備、發(fā)動機、駕駛室進(jìn)行數(shù)字孿生，通過互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理和融合分析后在 Hightopo 可視化大屏顯示，建立起具備場景化、智能化、人性化的智慧飛機綜合管控平臺，為管理者提供多元化、多角度、多數(shù)據(jù)的管理與決策依據(jù)。通過民航元宇宙實踐，構(gòu)建綠色、智慧、安全的智慧民航管理系統(tǒng)。

模型選擇

圖撲可視化系統(tǒng)的 3D 場景以 3 種不同類型的飛機為例進(jìn)行外觀參數(shù)的展示?？罩锌蛙?A380（Airbus A380）是由歐洲空客公司研制生產(chǎn)的具有四個發(fā)動機的超大型遠(yuǎn)程寬體客機。波音 787（Boeing 787）是航空史上首架超遠(yuǎn)程中型客機。波音 727（Boeing 727）是美國波音公司研制生產(chǎn)的中短程民航飛機。

采用虛擬仿真和數(shù)字孿生等技術(shù)，結(jié)合圖撲軟件自主研發(fā)引擎 HT for Web 渲染出 2D 和 3D 無縫融合的飛行場景，模擬顯示空中客車 A380、波音 787、波音 727 的氣動布局與機翼的幾何參數(shù)等。

在選擇機型后，以漫游動畫的方式展現(xiàn)當(dāng)前所選機型的總體外形，點擊不同機型旁的漸變小三角會彈出當(dāng)前客機簡介，了解客機歷史、引擎、發(fā)動機等。將飛行的實時數(shù)據(jù)接入圖撲可視化大屏，無縫鏈接多種執(zhí)飛飛機的飛行管理系統(tǒng)，實時監(jiān)控飛機的設(shè)備數(shù)據(jù)及乘客狀態(tài)等，實現(xiàn)塔臺與執(zhí)飛飛機的數(shù)據(jù)實時共享。事前預(yù)警，事后復(fù)盤，有效減少各類航空事故的發(fā)生。

基于 α-link 技術(shù)的新一代物聯(lián)網(wǎng)通信依托先進(jìn)航空無線電的技術(shù)優(yōu)勢，提升了信息的傳輸效率并擴大連接數(shù)量，優(yōu)化了藍(lán)牙無法在限定區(qū)域進(jìn)行大規(guī)模部署的局限，以高容量連接、全雙工通信，實現(xiàn)萬物互聯(lián)、數(shù)字賦能、精準(zhǔn)監(jiān)控的目標(biāo)。

圖撲軟件基于 WebGL 自主研發(fā)的 3D 引擎，可以在瀏覽器流暢展示飛機的 3D 場景和模型，還能創(chuàng)建復(fù)雜的導(dǎo)航和數(shù)據(jù)視覺化。接入飛機的翼展、載油量、干擾阻力等實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)精細(xì)化的飛行管理。模擬實時飛行畫面，帶來沉浸式的觀感。通過圖撲軟件從視圖組件設(shè)計、圖標(biāo)設(shè)計、2D 圖紙設(shè)計到 3D 場景設(shè)計的一站式的開發(fā)工具，設(shè)計師和程序員能實現(xiàn)協(xié)同作業(yè)開發(fā)，快速落地不同機型的 2D、3D 可視化成果。

客機參數(shù)

將航空港的監(jiān)控數(shù)據(jù)接入圖撲可視化系統(tǒng)，顯示執(zhí)飛機型的機翼、機身、尾翼、起落裝置、操縱系統(tǒng)和動力裝置、干擾阻力、貨艙滿載率等，助力塔臺和儀表飛行指揮室科學(xué)地進(jìn)行飛行管理。

干擾阻力

除摩擦阻力，壓差阻力和誘導(dǎo)阻力外，“干擾阻力”是飛機機翼、機身、尾翼等各部分之間由于氣流相互干擾而產(chǎn)生的一種額外阻力。在設(shè)計飛機時，仔細(xì)考慮它們的相對位置，可減小干擾阻力。將實時阻力數(shù)據(jù)接入 Hightopo 可視化系統(tǒng)，阻力過大時出現(xiàn)帶感嘆號的紅色三角預(yù)警，地面指揮塔可及時聯(lián)系機組人員確認(rèn)飛行是否安全。歷史數(shù)據(jù)的記錄也可用于后續(xù)飛機設(shè)計的優(yōu)化。

載油量

飛機的載油量分三類，分別為最大載油量、最低載油量、起飛油量。最大載油量是保證飛機安全飛行時，飛機所能裝載的最大油量。最低載油量指飛機在飛抵著陸機場后，能以等待空速在機場上空飛行 30 分鐘的油量。起飛油量是指飛機執(zhí)行航班任務(wù)時攜帶的全部燃油量。

2022年1月，中國民航局印發(fā)《“十四五”民航綠色發(fā)展專項規(guī)劃》，明確提出要以實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和“雙碳”目標(biāo)為引領(lǐng)，推動民航發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型。結(jié)合傳感器、5G 等技術(shù)，將載油量數(shù)據(jù)接入圖撲可視化系統(tǒng) 2D 面板，時刻掌控油量消耗，降低油耗比率。讓實際使用的燃料盡可能接近理論最小值，這是減少民航碳排放最直接的方法。

貨艙信息

圖撲軟件 HT 可視化利用豐富的圖表、圖形和設(shè)計元素將一般貨物、化學(xué)品、超重物品、生鮮物品的數(shù)據(jù)以更直觀理解的形式展現(xiàn)。將貨艙的實時數(shù)據(jù)與地面客貨運輸服務(wù)區(qū)的數(shù)據(jù)聯(lián)通，提高航空港裝卸效率。

貨艙的裝載能力主要受到重量限制、容積限制、艙門尺寸限制和地板承受力的限制，比如 Airbus A380 的最大載貨量為 66.4 噸。在圖撲軟件 HT 可視化的 2D 面板內(nèi)接入執(zhí)飛機型的裝載能力數(shù)據(jù)，用百分比展示目前貨艙的滿載率，用圖形化的手段清晰有效地將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行解讀和傳達(dá)。通過圖撲軟件可視化還能實現(xiàn)貨艙的無人監(jiān)控，火情預(yù)警等。

客艙管理

空中“巨無霸” A380 是世界上載客最多的民航客機，很多 A380 上設(shè)立了健身房、浴室、餐廳、酒吧等娛樂場所為旅客的飛行增添樂趣。圖撲軟件可視化系統(tǒng)將客機的兩層客艙和行李艙拆分顯示，對艙內(nèi)的結(jié)構(gòu)、布局、設(shè)施設(shè)備進(jìn)行可視化展示，并與其實際的位置、編號一一對應(yīng)，保持與實際場景的一致。

客艙按座位的寬敞和舒適程度分為頭等艙、公務(wù)艙和經(jīng)濟艙。將售票系統(tǒng)與圖撲軟件可視化系統(tǒng)對接，將可選擇座位、不可選擇座位、VIP 座位用顏色進(jìn)行區(qū)分，剩余座位可查看。對于兩地之間路線較長且客源不足的航班，可將剩余座位售賣，提高上客率。

乘客體溫

疫情當(dāng)下，用熱力圖顯示防疫體溫檢測結(jié)果，高體溫乘客的體溫度數(shù)單獨列出，機組成員有針對性地采取應(yīng)對措施。

乘客信息

將成員級別、用戶名、登記號碼、可用里程等信息統(tǒng)計后通過圖撲軟件可視化進(jìn)行展現(xiàn)，能讓乘務(wù)員采用更合適的對客服務(wù)措施。

飛行信息

同步執(zhí)飛飛機的航線、航班信息，如起飛地和目的地，并將信息傳遞給乘客和地面塔臺。民航飛機需要至少每15分鐘發(fā)出一次報告自己所處位置的信號。

機艙設(shè)備

點擊機艙設(shè)備可下鉆至詳情頁面，查看客運量、飛行信息、飛行系統(tǒng)、乘客年齡段和戶籍分布等相關(guān)信息。

采用科技感的線框模式，將飛機外殼透明化處理，艙內(nèi)設(shè)備一覽無余，便于運維查看整體布局結(jié)構(gòu)。將設(shè)備數(shù)據(jù)接入圖撲軟件可視化系統(tǒng)，出現(xiàn)故障及時預(yù)警，保障飛行過程安全無憂。接入乘客信息的數(shù)據(jù)后可從全球地圖上閃爍的小亮點查看乘客國籍的分布，提供個性化服務(wù)。

飛機設(shè)備視圖

點擊飛機設(shè)備視圖，飛機透明遮罩自動去除，點擊內(nèi)部設(shè)備可顯示設(shè)備名稱和用途。運用圖撲軟件 HT 虛擬仿真技術(shù)，按照實際飛機外觀，制作飛機的 3D 可視化仿真互動模型，在保持與實際飛機完全一致的前提下致力于展現(xiàn)高精度的模型，通過實時數(shù)據(jù)驅(qū)動掌握航班數(shù)據(jù)。

設(shè)備自檢

設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控是事中監(jiān)督，設(shè)備自檢是事前提醒。圖撲民航可視化界面的 2D 面板滾動顯示當(dāng)前時間的安全系統(tǒng)狀態(tài)，加入智能預(yù)警分析功能，一旦系統(tǒng)數(shù)據(jù)超過既定閾值，將在列表內(nèi)對信息進(jìn)行標(biāo)紅處理，維修人員需及時檢查設(shè)備的健康狀態(tài)。

飛機系統(tǒng)展示

飛行管理系統(tǒng)（FMS）可實現(xiàn)飛行任務(wù)的自動化。機載健康管理系統(tǒng)（AHMS）包括飛機健康狀態(tài)監(jiān)測、診斷、評估等。大氣慣導(dǎo)系統(tǒng)（ADIRSP）測量飛機的位置、速度、航跡、風(fēng)向/風(fēng)速、姿態(tài)等。信息系統(tǒng)（IS）提供飛行信息、維護(hù)信息、客艙信息和運營信息服務(wù)。綜合模塊化平臺（IMA）是以核心計算、RTOS 和機載網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，支持系統(tǒng)互聯(lián)和數(shù)據(jù)互通。通信系統(tǒng)（CNS）主要用途是使飛機在飛行的各階段中和地面的航行管制人員、簽派、維修等相關(guān)人員保持雙向的語音和信號聯(lián)系。顯示系統(tǒng)（CDS）指向飛行員提供最優(yōu)化情景意識的綜合監(jiān)控和駕駛艙顯示控制系統(tǒng)的設(shè)備。

圖撲智慧機場依托飛行區(qū)全域目標(biāo)精確時空感知、泛在互聯(lián)，構(gòu)建“態(tài)勢一張圖”，實現(xiàn)全要素可視；通過多維數(shù)據(jù)匯聚融合、推理決策知識圖譜，實現(xiàn)全流程可測；通過互聯(lián)互通、智能協(xié)同，實現(xiàn)全場景可控；搶抓數(shù)字化轉(zhuǎn)型先機。

航空活動是交通運輸?shù)囊粋€組成部門，與鐵路、公路、水路和管道運輸共同組成了國家的交通系統(tǒng)。對于水路運輸?shù)木G色數(shù)字化轉(zhuǎn)型，也可運用 Hightopo 可視化產(chǎn)品，解決傳統(tǒng)碼頭和船舶能耗高、成本高、污染大等問題。

發(fā)動機

飛機動力裝置是用來產(chǎn)生拉力（螺旋槳飛機）或推力（噴氣式飛機），使飛機前進(jìn)的裝置。在現(xiàn)代飛機中除超音速飛機和高亞音速干線客機外，螺旋槳飛機仍占有重要地位。以 TRENT 900 規(guī)格發(fā)動機為例，通過剖面、氣流、拆分、復(fù)位 4 種方式進(jìn)行發(fā)動機的全方位展示。TRENT 900 渦扇發(fā)動機即渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，由壓氣機、燃燒室、高壓渦輪（驅(qū)動壓氣機）、低壓渦輪（驅(qū)動風(fēng)扇）和排氣系統(tǒng)組成。

剖面圖顯示高壓渦輪葉片功率，在 Trent 900 發(fā)動機上有 70 個高壓渦輪葉片，每一個都能產(chǎn)生近 600 千瓦時的功率。通過圖撲可視化的 2D 面板和圖表的數(shù)據(jù)綁定，采用折線圖顯示壓力和溫度變化情況。

氣流頁面展示了不同類型渦輪噴氣發(fā)動機的推進(jìn)效率，入口氣流數(shù)值，氣動負(fù)荷、熱負(fù)荷、離心負(fù)荷等指數(shù)，以紅色箭頭和綠色箭頭區(qū)分進(jìn)出氣流。

Hightopo 以設(shè)備拆分爆炸的形式展示發(fā)動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)，顯示了發(fā)動機各部件名稱，如空心結(jié)構(gòu)風(fēng)扇葉片、鈦合金蜂窩芯、蜂窩夾層、超塑成形寬弦扇等。拆分后的發(fā)動機，能逐個查看每個細(xì)微的零件。通過接入零部件的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，查看設(shè)備各部件當(dāng)前狀態(tài)，實現(xiàn)從宏觀到微觀的全局監(jiān)控可視化。

復(fù)位狀態(tài)可查看推力、總壓力比、入口質(zhì)量流、風(fēng)扇直徑、長度、重量、等級扇、8 級中壓壓縮機（IPC）、6 級中壓壓縮機（HPC）、環(huán)形燃燒室、涵道比的數(shù)據(jù)。涵道比是渦扇發(fā)動機外涵道與內(nèi)涵道空氣流量的比值，涵道比與耗油率關(guān)系密切。

圖撲軟件采用事件機制進(jìn)行界面局部更新，避免 FPS 的游戲方式，過多進(jìn)行無意義的界面刷新，避免桌面卡頓和手機發(fā)燙等問題。

駕駛艙

飛機操縱系統(tǒng)是指從座艙中飛行員駕駛桿（盤）到水平尾翼、副翼、方向舵等操縱面，用來傳遞飛行員操縱指令，改變飛行狀態(tài)的整個系統(tǒng)。飛機駕駛艙內(nèi)一般安裝有各類飛行儀表和飛機控制系統(tǒng)。

模式控制面板（MCP）是指示自動駕駛裝置進(jìn)行路線、高度、上升下降率和速度等的設(shè)備。主飛行顯示器（PFD）包括姿態(tài)指示器，空氣速度和高度指示器（通常作為磁帶顯示器）的數(shù)字化表示和垂直速度指示器等。在圖撲可視化系統(tǒng)內(nèi)點擊顯示器可彈出 2D 面板顯示執(zhí)飛飛機的飛行信息。

發(fā)動機指示和機組警告（EICAS/ECAM）將允許飛行員監(jiān)視值 N1，N2 和 N3，燃油溫度，電氣系統(tǒng)等。飛行管理系統(tǒng)（FMS）用于輸入和檢查飛行計劃，速度控制等。多功能顯示器（MFD）提供了可視區(qū)域，可用于飛行信息集成，發(fā)動機監(jiān)控，飛行參數(shù)配置。導(dǎo)航顯示（ND）顯示著當(dāng)前的航向信息和輸入飛行管理系統(tǒng)（FMC）的指令。

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航空導(dǎo)航的應(yīng)用能夠給空中運行的航空器提供連續(xù)的安全可靠的技術(shù)服務(wù)，六十年代具備自主導(dǎo)航能力的 INS（慣性導(dǎo)航系統(tǒng)）應(yīng)用于航空領(lǐng)域。其可以進(jìn)行航空器的三維方面的顯示（位置、速度），還能提供航向姿態(tài)等重要信息。

航空運輸在運輸量方面和其他運輸方式比是較少的，我國大宗貨物的運輸方式乃是水路運輸。伴隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能科技等先進(jìn)技術(shù)與傳統(tǒng)水路運輸在安全監(jiān)管、運行服務(wù)、船舶管理、港口服務(wù)等方面深度融合，讓智慧運輸成為現(xiàn)實。將圖撲軟件與 GIS 地圖結(jié)合，根據(jù)經(jīng)緯度信息、水下地形、水流流態(tài)、風(fēng)速風(fēng)向等環(huán)境要素，構(gòu)造點-線-面一體的三維動態(tài)航行地理環(huán)境，為航運安全加保障。HT for Web GIS 產(chǎn)品支持對不同地圖瓦片服務(wù)或數(shù)據(jù)、航拍傾斜攝影實景的 3DTiles 格式數(shù)據(jù)以及城市建筑群等不同的 GIS 數(shù)據(jù)的加載，同時，結(jié)合 BIM 數(shù)據(jù)輕量化、三維視頻融合以及 2D 和 3D 的無縫融合等技術(shù)優(yōu)勢，在 GIS 系統(tǒng)中對海量的 POI 數(shù)據(jù)、交通流量數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)，現(xiàn)狀數(shù)據(jù)等進(jìn)行多樣化的可視化展示。

現(xiàn)在，飛機的設(shè)計基本采用了全數(shù)字化的“玻璃座艙”，將 GPS 接收器整合進(jìn)玻璃駕駛艙之中。傳統(tǒng)的陀螺儀也被電子式的航向姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)（AHRS）與大氣數(shù)據(jù)計算機（ADC）所取代，在增加可靠性的同時也降低了成本、簡化了維護(hù)。

玻璃駕駛艙使用飛行管理系統(tǒng)顯示飛行信息，并通過多功能顯示器按需展現(xiàn)不同數(shù)據(jù)。簡化飛行員對飛機的操縱與導(dǎo)航，使飛行員能專注于最相關(guān)的信息。結(jié)合大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)實現(xiàn)通用航空行業(yè)的數(shù)字化、綠色化飛行。

“十三五”以來，通用航空與運輸航空“兩翼齊飛”，以低空旅游、娛樂飛行等為代表的新興業(yè)態(tài)蓬勃發(fā)展，無人機應(yīng)用范圍和領(lǐng)域也不斷擴大。

“十三五”末，中國民航燃效水平較 2000 年提升近 30%，累計減少二氧化碳排放約 3.6 億噸；中國機場電氣化率近 60%，場內(nèi)新能源車輛占比達(dá)到 16%，飛機 APU 替代設(shè)備安裝率、使用率均超過 95%，機場光伏項目年發(fā)電量超 2000 萬千瓦時。

隨著碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)的提出，不止民航在減碳，交通產(chǎn)業(yè)與數(shù)字技術(shù)深度融合后也進(jìn)行了諸多減碳嘗試。聚焦車聯(lián)網(wǎng)、飛聯(lián)網(wǎng)、智慧港航等應(yīng)用領(lǐng)域，開展了智能駕駛、智慧機場等多個智慧交通的行業(yè)探索。

審核編輯 黃昊宇