1传统进近与区域导航进近技术针对进近的航班流,管制员需要指挥和调节航班安全间隔并排序。飞机进近程序及排序主要采用雷达引导,部分地区开始应用区域导航技术。雷达引导与区域导航技术相对成熟,但也存在固有缺陷。1.1雷达管制进近程序在传统进近排序模式中,进近管制员向飞行员发送速度、航向、高度等指令,保持进场航空器之间的安全间隔,将航空器按照进场顺序等因素排序,引导航空器按照提前计划的顺序切入着陆跑道五边[1]。传统模式中,进近管制员具有相当大的主动权,航空器切入五边前,管制员都可以改变航空器的排序。航空器在进场过程中的运行轨迹有很大的灵活性,管制员可以引导航空器偏离预定进场航线以保证航空器之间的间隔。但灵活性带来的缺陷是航迹的可预测性比较低,在交通情况比较密集的机场终端区,频繁的雷达引导导致管制员需要频繁地与飞行员进行通话,工作负荷比较大,过多的雷达引导可能出现不可预测的飞行冲突,对管制员的工作经验要求较高。根据五边排序的要求,进场航空器进入终端区不久后就会被要求降到较低的高度,会有很大的速度限制,运行效率较低。1.2区域导航进近模式区域导航使航空器在导航信号覆盖范围或机载导航设备的工作能力范围内,或二者的组合,沿任意期望的路径飞行[2]。现阶段,很多机场终端区已经设计进场的区域导航程序,为航空器的进场航迹进行预先定义,可以减轻管制员和飞行员的工作负荷,但航线的灵活性很低,不适用于交通流量较大的机场终端区。区域导航技术为融合点进近程序的运行提供了很大的便利。融合点进近程序需要大量的定位点进行预定的闭环引导,定位点全部选用机场设立的导航台是不现实的操作,融合区域导航技术的融合点进近程序,为沿区域导航定位点运行的进场航空器在终端区内提供了极大的运行空间,增加了交通容量,可以改善单纯的区域导航进场程序缺陷。2点融合系统的概念点融合系统是对进场航空器水平方向运行进行引导排序的辅助程序,将不同方向的进场交通流进行汇聚。通过全新的闭环引导手段,使区域导航程序在高密度机场终端区的使用局限性得到彻底改善,为连续下降进近技术的实施提供完美的实施条件[3]。点融合进近程序的产生是连续下降进近技术的延伸,在实施连续下降运行的垂直剖面基础上,使用区域导航技术对航空器的水平运行轨迹加以限制,保证航空器在行进过程中能够保持较大的下降率进行连续下降运行,取代传统的阶梯下降剖面。融合点进近程序结构如图1所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.24.058.F001图1融合点进近程序结构融合点进近程序的航路结构主要包括融合点、排序边、距离标记、旁切定位点、飞越点等。(1)融合点。不同方向的进场交通流在通过该点之后被融合成同一方向,保持规定间隔的有序交通流。进场交通流在通过该点以后可以沿着统一的航路飞行直到切入ILS精密进近航向道。(2)排序边。以融合点为圆心的等半径圆弧(近似圆弧),用于航空器飞行路径的延伸或缩短,增大前后两架航空器之间的间隔。排序边上任意点距离融合点的距离相等,航空器被管制员引导直飞向融合点飞行距离相同,时间相同。排序边分内外双层,用于融合不同方向的到港航班。(3)旁切定位点以及飞越点。旁切定位点位于内外排序边上的几个区域导航定位点,可以保证飞机一直保持在排序边上运行同时不需要转过大的角度;飞越点为排序边的最后一点,飞机飞到飞越点上空时,如果没有收到管制员的指令或通讯失效,应该马上转弯直飞融合点,执行应急程序。3点融合系统的运行方式运行方式包括正常模式和非正常模式。正常模式指航空器及系统运行正常,交通流量在有限范围之内的核心的运行方式及其关问题。非正常模式对应例外处置或服务失效的情况,如失去区域导航能力时的运行方式。3.1正常模式下点融合系统的运行方式(1)前提假设条件。只考虑进场航班流;每个航空器均能够执行区域导航程序并且设备完好;装有相关设备的航空器已经将程序输入飞行管理系统,机组能够参照按照该程序,保证侧向引导,按照ATC航路许可以进行飞行;点融合系统的航班进入率设置恰当,考虑纵向间隔、尾流间隔、气象条件,融合点系统自身性能和出口的限制等因素;交通流量的交付应该按照一个合适的比率进行;每个加入的航空器均应保持足够的纵向间隔;排序边的航空器优先于在进入边的航空器;为了整合加入序列之外的航班,排序边有时需要进行延伸。(2)运行方法。管制员应在航空器加入排序边前,检查确认排序指令,检查加入航空器的高度、速度、间隔及其他条件。为符合程序设定的飞机间隔、速度等要求,航空器在加入排序边之前应减速至220节,形成同质航班流,优化排序边的间隔调节能力,防止出现太高的交通负荷。机组依照侧向引导程序进入排序边飞行。在序列中,靠前的航空器提前接收管制员发布的“直飞融合点”指令,机组转弯直飞融合点。管制员可以借助简单的图形工具监视序列中前后航空器之间的间隔,图形工具是以融合点为中心的同心等间隔圆弧,圆弧间距为两架航空器之间的安全间隔,考虑尾涡、天气等因素的影响。直飞融合点的航空器飞过第一个等距同心圆弧后,该航空器距排序边大于安全间隔,管制员可以给下一个在排序边飞行的航空器发布“直飞融合点”的指令,与前机保持适当的间隔。航空器满足平行排序边上航空器的安全间隔时,管制员可以根据高度适当发出下降许可。机组根据许可进行下降,距离可知时,应尽量优化下降,增加下降的舒适度。航空器转弯直飞融合点过程中,管制员一般只能通过调配航空器的速度调配间隔。点融合系统中间隔的保证仍然是管制员的任务。3.2非正常模式下点融合系统的运行方式非正常模式指超出利用点融合系统正常运行程序,需要特殊雷达引导或附加其他飞行程序处理运行方式。(1)常见非正常运行模式及其解决办法。进入系统的航班比率偏大,导致交通流不合理。管制员可以使用雷达引导或开放等待程序缓解交通压力。航空器的P-RNAV性能无法使用。机组被放行使用点融合程序时,应告知管制员能否飞行该程序。管制员收到不能飞行点融合系统告知,启用为未安装设备的航空器准备的程序。机场导航准确度下降或机场失去对单个航空器的P-RNAV性能。机组通知管制员,由管制员监视飞行,需要时使用雷达引导,将之视为未安装设备的航空器看待。机场导航准确度下降或机场失去对全部航空器的P-RNAV性能。转为传统引导程序。通信失效(安装了相关设备的航空器)。机组依照公布的安装设备的航空器通信失效程序进行飞行。通信失效(未安装相关设备的航空器)。机组依照公布的未安装设备的航空器通信失效程序进行飞行。航空器安装了合适的设备,但没有按照许可的程序飞行。管制员监视并检测发现不一致后,如有需要,对该航空器采用雷达引导并将之视为未安装设备的航空器处理。航空器没有在正确的高度加入排序边。管制员重新发布高度指令者使用高度,引导航空器离开排序边,建立间隔。航空器没有减速(或没有收到减速指令)或减速太迟(或收到减速指令太晚)。管制员重新发送,需要时,改变序列顺序防止空间过于紧迫,管制员可以对该航空器使用垂直间隔(并排排序边上用备用高度)或雷达引导。需要后续排序调整。序列顺序在发送直飞融合点指令前已经确定。在一些例外情况(如紧急情况,航空器未听从下降指令)下,需要再调整序列。可以应用包括雷达引导在内的引导来改变某个航空器的位置状态。航空器没有转向融合点(或没有收到相关指令)或转向融合点太晚(或收到指令太晚)。管制员重新发送指令,有需要时,改变序列顺序或使用雷达引导重新调整飞行顺序。航空器过早转向融合点(或者收到转向指令过早)。管制员重新发送指令,根据需要改变序列顺序防止间隔入侵或空间太紧迫的风险,必要时使用雷达引导。错误的航空器转向融合点(或错误的航空器收到转向指令)。评估交通负荷条件和与序列中前机的间隔,使用雷达引导指挥飞机。航空器没有如期下降,没有得到指令时下降或下降太迟,或没有在适当的时候收到下降指令。下降开始过早,需要雷达引导保证与其其他排序边的间隔,可能引起序列的改变。下降地太晚时,需要雷达引导确保航空器可以下降并引起排序的变化。航空器没有减速(或没有被要求减速)或减速太迟。为防止空间太紧迫,管制员可以对该航空器进行雷达引导。不可能通过速度控制保持间隔(前机收到直飞指令建立起始间隔时,没有注意到需要预留足够的速度变化余量来保持间隔)。对航空器使用雷达引导,将之重新插入序列中,尽量在到达融合点之前插入。(2)需要使用雷达引导的运行方式。对未安装相关设备的航空器或为了恢复到期望的运行状态,需要使用到雷达引导。将航空器拉出序列,引导其在与排序边平行的路径上飞行,使用虚拟的内排序边,同时保持一个恰当的高度。满足序列中前机所需间隔时,执行直飞融合点的指令将该航空器重新加入序列中。雷达引导可以使交通性能恢复正常运行状态,管制员通过目测分辨发生问题的航空器的位置,外排序边航空器过早转向融合点导致与内排序边航空器间隔不足。提前转弯如图2所示。引导调间距如图3所示。直飞融合点如图4所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.24.058.F002图2提前转弯10.3969/j.issn.2096-1936.2021.24.058.F003图3引导调间距10.3969/j.issn.2096-1936.2021.24.058.F004图4直飞融合点未安装相关设备的航空器如果能够通过排序边上的雷达引导,收到转向融合点的指令达到正常点融合系统的设计要求,该航空器可以加入排序。(3)等待程序。航班量超过点融合系统负荷时,可以在排序边进入点前设计一个等待程序暂时缓解系统压力。等待程序设立在排序边之前,可以应对程序的交通高峰和复飞情况。平行排序边反向运行时,管制员可以引导航空器直接加入反向边结尾的等待程序进行等待。等待程序设计如图5所示。10.3969/j.issn.2096-1936.2021.24.058.F005图5等待程序设计(4)低性能航空器的运行方式。交通流量中包含没有P-RNAV能力的速度慢的航空器或通航飞机等低性能航空器时,通过特殊程序将这样的航空器整合到序列中。有相关设备且具有标准性能的航空器时,可以飞标准点融合程序;没有相关设备但具有标准性能的航空器时,可以沿着标准点融合程序进行雷达引导飞行;有相关设备但航空器性能较低时,需要飞为低性能航空器设计的特殊程序;没有相关设备且航空器性能较低时,可以沿着为低性能航空器设计的特殊程序进行雷达引导飞行。(5)通信失效时的运行方式。安装了相关设备的航空器通信失效时,应该飞通信失效状态的特殊程序;程序中有高度限制时,通信失效程序应该为航空器的下降增加引导。排序边中最后飞越点,能够给管制员提供明确的转弯点,确保有足够的时间管理交通流。未安装相关设备的航空器的通信失效程序确定依赖于常规导航点的回执信息,需要考虑当时当地的具体限制,尽可能最小化P-RNAV程序中航空器对其的干扰,需要根据具体情况分析。(6)飞机飞出排序边时的运行方式。点融合程序中航空器一般不会用完排序边的全部长度。出现例外情况时,此程序中,在排序边末端往外转弯,方向仍对着融合点,高度和点融合程序保持一致,在点融合程序之外形成了一个新的闭合程序。管制员可以给飞机下达下降和调速指令,也可以延缓下降并指导航空器保持当前高度,指导航空器进行等待,直至其可以重新整合进入序列,类似于使用雷达引导从非正常情况中恢复,程序管制员通过目视从序列中辨别出问题航空器。4结语传统的航班等待排序程序中,达到安全间隔后,航班至少飞完一个盘旋才可以加入排序队列中,点融合系统中,航班在排序边任何一点都可以直飞融合点,节约航班排序等待时间和燃油消耗。点融合系统是连续下降技术,减少了航班“下降-改平-下降-再改平”的飞行模式,可以节约大量燃油,为航空公司带来很大经济效益。与传统线型程序结构相比,立体结构大大增大终端区容量,雷达管制对每架航班的方向引导转为监控和每个航班只发“直飞融合点”一个指令就完成排序和等待,增大了工作效率,降低了管制工作负荷。点融合系统占用的空域比较大,在空域受到限制的情况下可能需要结构的重新设计和改造。
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