駱菁菁
基于兩種飛行訓(xùn)練模式的跑道容量評估
駱菁菁
隨著民航業(yè)快速發(fā)展和飛行員培養(yǎng)量急劇增加,跑道容量已成為訓(xùn)練機(jī)場評定的重要指標(biāo)。目前我國飛行訓(xùn)練有目視與儀表兩種方式,對跑道容量計(jì)算模型有不同的影響。本文通過對訓(xùn)練機(jī)場實(shí)地調(diào)查,探討出航空器起降時間與空間的關(guān)系,構(gòu)建了訓(xùn)練機(jī)場跑道容量評估綜合模型,從而推導(dǎo)出訓(xùn)練機(jī)場可承載的飛行員培養(yǎng)量。
隨著民航迅速發(fā)展,通航飛行訓(xùn)練需求也相應(yīng)地增加。然而,訓(xùn)練機(jī)場跑道作為訓(xùn)練飛行的載體部分,對培訓(xùn)量有限制要求。通航飛行訓(xùn)練模式、訓(xùn)練機(jī)型等方面是訓(xùn)練機(jī)場跑道容量的核心因素,間接影響飛行訓(xùn)練需求。因此,計(jì)算訓(xùn)練機(jī)場跑道容量,以此為基準(zhǔn),對飛行訓(xùn)練需求評估有著非常重要的意義。
E.G.Bowen以飛行到達(dá)符合泊松分布計(jì)算跑道容量,Blumstein提出IFR運(yùn)行下跑道容量計(jì)算模型。它們研究在航班運(yùn)行某一種形式下的跑道容量。國內(nèi)研究考慮多方跑道影響因素,如公共進(jìn)近航段、飛行安全最小間隔、機(jī)型組合、著陸許可發(fā)布允許距離建立著陸跑道容量模型。本文針對訓(xùn)練機(jī)場特性,分別討論跑道容量,對飛行員培養(yǎng)需求評估。
由于需先計(jì)算本場目視訓(xùn)練和航線儀表飛行平均服務(wù)加權(quán)時間。在不考慮飄飛和違背管制規(guī)定的前提下,對兩種不同的飛行情況進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)計(jì)算。加權(quán)服務(wù)時間E(T)可以通過下列公式求出:
目視本場訓(xùn)練著陸時間間隔
航空器著陸必須確定跑道上無障礙物,目前目視飛行訓(xùn)練取得著陸許可有兩類情況:在四轉(zhuǎn)彎加入起落航線取得著陸許可與在決斷高度取得著陸許可。
四轉(zhuǎn)彎為著陸許可決策臨界點(diǎn)
決斷高度為著陸許可決策臨界點(diǎn)
儀表轉(zhuǎn)場訓(xùn)練著陸時間間隔
儀表轉(zhuǎn)場訓(xùn)練時間間隔考慮的因素有空中安全間隔,發(fā)布著陸許可條件(滿足在航空器進(jìn)近著陸航徑上沒有其他航空器活動且跑道上無障礙物),尾流影響。
儀表訓(xùn)練著陸時間間隔
轉(zhuǎn)場訓(xùn)練飛行主要進(jìn)行儀表航線飛行。
圖1 四轉(zhuǎn)彎為決策點(diǎn)前后機(jī)空間關(guān)系
圖2 決斷高度為決策點(diǎn)前后機(jī)空間關(guān)系
圖3 儀表飛行著陸空間關(guān)系
即
航空器起飛時間間隔由航跡與航空器速度決定。起落飛行航跡高度交叉進(jìn)行,相互航跡不同。航空器同速或者速度前慢后快,時間間隔為2min;速度前快后慢,時間間隔為1min,記間隔時間為。前機(jī)占機(jī)隊(duì)比例 ,后機(jī)占機(jī)隊(duì)比例,則平均時間間隔:
目視飛行著陸可選擇間隔時間較小值進(jìn)行飛行著陸。目視起降訓(xùn)練都在本場進(jìn)行,且單次飛行時間短,則起飛與著陸次數(shù)相等,目視飛行期望時間間隔:
儀表飛行訓(xùn)練轉(zhuǎn)場進(jìn)行,飛行時間長。在考慮空中安全間隔和著陸許可取得標(biāo)準(zhǔn)與尾流比較,保證安全前提,取較大者。為起降航班概率,則儀表飛行期望時間間隔:
訓(xùn)練機(jī)場跑道容量由總平均期望時間間隔求出,其為單位時間起降架次數(shù)量:
飛行員培養(yǎng)需求評估
要進(jìn)行飛行員培養(yǎng)需求評估,通過標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練大綱與跑道容量限制下的最大飛行小時數(shù)比較,可對跑道改擴(kuò)評估??沙薪幼畲箫w行小時數(shù):
廣漢機(jī)場是專門用于培養(yǎng)民航飛行員使用的訓(xùn)練機(jī)場。其中塞斯納172R30架,進(jìn)近速度65kt,跑道滑行時間54s;西門諾爾小雙發(fā)7架,進(jìn)近速度75kt,跑道滑行時間47s;獎狀與新舟4架,進(jìn)近速度110kt,跑道滑行時間67s。B類飛機(jī)空中縱向最小間隔為3km,標(biāo)準(zhǔn)起落航線四轉(zhuǎn)彎點(diǎn)離跑道距離3km,Ⅰ類決斷高度60m,標(biāo)稱下滑梯度5.2%,儀表進(jìn)近著陸許可點(diǎn)離跑道4km。機(jī)型前中后輕尾流間隔3min。
對于目視與儀表飛行前后機(jī)以及起飛間隔分別計(jì)算,得到最小時間間隔如表1所示。
表1 各訓(xùn)練機(jī)型最小時間間隔
飛機(jī)各機(jī)型所占比例為:塞斯納172R 73%,西門諾爾17%,獎狀與新舟10%。則機(jī)型組合概率按前后飛機(jī)比例概率作為出現(xiàn)概率,得到機(jī)型組合概率矩陣:從方程式中的到供到達(dá)飛機(jī)使用的跑道體系的容量為:
飛機(jī)各機(jī)型一次起降飛行時間:塞斯納172R30min,西門諾爾30min,獎狀與新舟240min,訓(xùn)練小時數(shù)4900小時。年跑道承接小時數(shù):
廣漢機(jī)場近7年培訓(xùn)平均人數(shù)為398人。大綱要求每個培訓(xùn)飛行員飛行195h。則培訓(xùn)需求飛行小時數(shù)為:兩個小時數(shù)可以看出機(jī)場跑道使用幾乎達(dá)到飽和,且訓(xùn)練天數(shù)過多,可以考慮對機(jī)場進(jìn)行改擴(kuò)建,增大跑道容量,提高飛行訓(xùn)練數(shù)。
訓(xùn)練機(jī)場由于大量目視飛行起降訓(xùn)練,間隔標(biāo)準(zhǔn),著陸許可與傳統(tǒng)運(yùn)輸機(jī)場存在差異,容量評估也因此不同。本文將目視飛行與儀表飛行分別探討,根據(jù)空中管理規(guī)定分別構(gòu)建模型。最后數(shù)組概率將容量評估,同時比較訓(xùn)練需求,能對訓(xùn)練機(jī)場做出有效評估。
駱菁菁
中國民用航空飛行學(xué)院
駱菁菁,女,四川廣漢人,空中交通管理學(xué)院,研究實(shí)習(xí)員,主要研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸與規(guī)劃。
青年基金項(xiàng)目Q2014-069
10.3969/j.issn.1001-8972.2015.07.001