機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)技術(shù)分析與探討

賈超云

摘 要：本文分別從機(jī)場(chǎng)障礙物限制面、飛行程序、目視航段面、起飛性能、最低雷達(dá)引導(dǎo)高度等方面分析了障礙物對(duì)航空器運(yùn)行的影響，提出在機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)中應(yīng)按照“綜合多種因素取其嚴(yán)”的原則，并建議有條件的機(jī)場(chǎng)制作機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)一體化圖，促進(jìn)城市建設(shè)和機(jī)場(chǎng)運(yùn)行的協(xié)調(diào)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：機(jī)場(chǎng)凈空；障礙物限制面；飛行程序；目視航段面；起飛性能；最低雷達(dá)引導(dǎo)高度

中圖分類號(hào)：P285；V351 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）19-0113-03

Analysis and Discussion on Aerodrome Clearance Protection Technology

JIA Chaoyun

（Henan Zhengzhou Xinzheng International Airport Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 451161）

Abstract： In this paper， the impacts of obstacle on aircraft operations in aerodrome obstacle limitation surfaces， flight procedure， visual segment surface， takeoff performances， minimum radar vector altitude had been analysed. Taking the strictest principle of multiple factors in aerodrome clearance protection had been revealed. It was desirable to manufacture integrated diagram of aerodrome clearance protection for the coordinated development of urban construction as well as airport operation.

Keywords： airport clearance；obstacle limits；flight procedures；visual section；takeoff performance；minimum radar guidance height

1 機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)的重要性

機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)，主要是對(duì)機(jī)場(chǎng)及其周邊的建/構(gòu)筑物等可能影響飛行安全的物體高度進(jìn)行控制，從而為航空器運(yùn)行創(chuàng)造一個(gè)安全、適航的環(huán)境。其是航空運(yùn)輸安全的重要組成部分，事關(guān)民航事業(yè)的健康發(fā)展、航空器的飛行安全及人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，責(zé)任重大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，民用航空器在起飛、爬升、進(jìn)近和著陸階段的事故率占總事故率的77.7%，這其中相當(dāng)一部分事故與機(jī)場(chǎng)周邊的障礙物有關(guān)[1]。鑒于機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)的重要性，民航主管部門將凈空管理作為機(jī)場(chǎng)運(yùn)行安全保障能力綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系三大“一票否決類指標(biāo)”之一，良好的機(jī)場(chǎng)凈空環(huán)境也成為提升機(jī)場(chǎng)容量的必備條件。

2 機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)需要考慮的主要因素

長(zhǎng)久以來(lái)，機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)一般只考慮機(jī)場(chǎng)障礙物限制面（即附件14面）因素。然而，在機(jī)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，很有可能存在機(jī)場(chǎng)飛行程序限高低于附件14面限高的情況。也就是說(shuō)，雖然某個(gè)障礙物沒(méi)有超過(guò)附件14面限高，但卻超過(guò)了飛行程序，特別是下滑臺(tái)不工作等非精密進(jìn)近飛行程序的限高。這樣，該障礙物就會(huì)對(duì)航空器運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響，造成極大的飛行安全隱患。因此，機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)不應(yīng)只考慮附件14面，而應(yīng)綜合考慮機(jī)場(chǎng)飛行程序、目視航段面、起飛性能、最低雷達(dá)引導(dǎo)高度及導(dǎo)航臺(tái)電磁環(huán)境等因素。

2.1 障礙物限制面

障礙物限制面由《國(guó)際民用航空公約》附件14《機(jī)場(chǎng)》規(guī)定，因此也稱附件14面，其包括錐形面、內(nèi)水平面、進(jìn)近面、內(nèi)進(jìn)近面、過(guò)渡面、內(nèi)過(guò)渡面、復(fù)飛面及起飛爬升面[2]。障礙物限制面的技術(shù)參數(shù)是固定的，因此只要跑道及其兩端標(biāo)高確定下來(lái)，該跑道的障礙物限制面對(duì)其范圍內(nèi)的各個(gè)位置的限制高度也就確定下來(lái)。當(dāng)一個(gè)機(jī)場(chǎng)規(guī)劃有多條跑道時(shí)，應(yīng)該按照現(xiàn)有跑道及規(guī)劃中的跑道，分別確定每條跑道的障礙物限制面，其相互重疊部分按較嚴(yán)格的要求進(jìn)行控制。按照有關(guān)要求，對(duì)于已建成運(yùn)行的機(jī)場(chǎng)，原則上不得以航行研究和評(píng)估報(bào)告突破障礙物限制面要求。

當(dāng)然，并不是所有超過(guò)機(jī)場(chǎng)障礙物限制面的物體都必須拆降或搬遷。當(dāng)符合遮蔽原則時(shí)，經(jīng)有關(guān)主管部門批準(zhǔn)后，可以不認(rèn)為是障礙物。遮蔽原則是指，當(dāng)物體被現(xiàn)有不能搬遷的障礙物所遮蔽，自該障礙物頂點(diǎn)向跑道相反方向?yàn)橐凰矫妫蚺艿婪较驗(yàn)橄蛳?∶10的平面，任何在這兩個(gè)平面以下的物體，即為被該不可搬遷的障礙物所遮蔽。遮蔽原則的應(yīng)用應(yīng)經(jīng)航行部門研究認(rèn)可[3]。遮蔽原則示意圖如圖1所示。圖1中的物體A、B、C均突破了障礙物限制面，B為不可搬遷的物體，物體A位于遠(yuǎn)離跑道方向且低于水平面，物體C位于靠近跑道方向且低于10%斜面，按照遮蔽原則，物體A、C均可被物體B遮蔽。

對(duì)于機(jī)場(chǎng)障礙物限制面范圍以外、機(jī)場(chǎng)周邊55km范圍以內(nèi)的區(qū)域，當(dāng)物體高出地面30m且高出機(jī)場(chǎng)標(biāo)高150m時(shí)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是障礙物，除非經(jīng)專門的航行研究表明其不會(huì)對(duì)航空器運(yùn)行構(gòu)成危害。

2.2 機(jī)場(chǎng)飛行程序

運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)飛行程序主要為儀表飛行程序，儀表飛行程序是航空器在機(jī)場(chǎng)區(qū)域內(nèi)根據(jù)飛行儀表對(duì)障礙物保持規(guī)定的超障余度所進(jìn)行的一系列預(yù)定的機(jī)動(dòng)飛行。根據(jù)不同的飛行階段，飛行程序可分為離場(chǎng)程序、進(jìn)場(chǎng)程序和進(jìn)近程序。

2.2.1 離場(chǎng)程序。離場(chǎng)程序以起飛跑道的離場(chǎng)末端（Departure End of the Runway，DER）為起點(diǎn)。離場(chǎng)程序保護(hù)區(qū)從DER開(kāi)始，起始寬度300m，兩側(cè)分別按15°向外擴(kuò)張，直到規(guī)定的距離。離場(chǎng)保護(hù)區(qū)采用障礙物鑒別面（Obstacle Identification Surface，OIS）來(lái)評(píng)估障礙物，該面從DER上空5m開(kāi)始，按照2.5%的上升梯度向飛行方向取量，DER的標(biāo)高為跑道末端或凈空道末端的標(biāo)高中的較高者[4]。

2.2.2 進(jìn)場(chǎng)程序。進(jìn)場(chǎng)程序是航空器從航線飛行階段飛至起始進(jìn)近定位點(diǎn)（Initial Approach Fixed，IAF）的飛行路徑。在該航段，最小超障余度（Minimal Obstacle Clearance，MOC）為300m，進(jìn)場(chǎng)程序凈空限制高度為飛機(jī)飛行高度減去300m。

2.2.3 進(jìn)近程序。進(jìn)近程序從IAF開(kāi)始，可分為起始進(jìn)近航段、中間進(jìn)近航段、最后進(jìn)近航段以及復(fù)飛航段。起始進(jìn)近航段從IAF開(kāi)始至中間進(jìn)近定位點(diǎn)（Intermediate Fix，IF），該航段主區(qū)MOC為300m，起始進(jìn)近程序凈空限制高度為飛機(jī)飛行高度減去300m。中間進(jìn)近航段從IF至最后進(jìn)近定位點(diǎn)（Finial Approach Fix，F(xiàn)AF），該航段主區(qū)MOC為150m，中間進(jìn)近程序凈空限制高度為飛機(jī)飛行高度減去150m。若該航段飛機(jī)處于平飛狀態(tài)，則該中間進(jìn)近程序凈空限制高度為FAF（或IF）高度減去150m。

進(jìn)近航段從FAF開(kāi)始，至復(fù)飛點(diǎn)（Missed Approach Point，MAPt）結(jié)束。按照最后航段所使用的導(dǎo)航設(shè)備及其精度不同，進(jìn)近程序又可分為非精密進(jìn)近、精密進(jìn)近和類精密進(jìn)近。非精密進(jìn)近程序的最后進(jìn)近航段，只有水平方向的引導(dǎo)，沒(méi)有垂直方向的引導(dǎo)，該航段主區(qū)MOC為75m，副區(qū)MOC由75m線性減小至0。目前，國(guó)內(nèi)運(yùn)行的非精密進(jìn)近程序主要有4種，分別是NDB（Non-Directional Beacon， NDB）進(jìn)近程序、VOR（Very High Frequency Omni Directional Radio Range， VOR）進(jìn)近程序、RNP APCH（Required Navigation Performance Approach，RNP APCH）進(jìn)近的LNAV（Lateral Navigation， LNAV）程序和ILS（Instrument Landing System，ILS）/DME（Distance Measuring Equipment，DME）進(jìn)近時(shí)下滑臺(tái)不工作程序[5]。精密進(jìn)近程序的最后進(jìn)近航段既能提供水平方向的引導(dǎo)，又能提供垂直方向的引導(dǎo)。目前，國(guó)內(nèi)運(yùn)行的精密進(jìn)近程序主要為ILS/DME進(jìn)近程序。精密進(jìn)近程序最后進(jìn)近航段的障礙物評(píng)估方法主要有3種，分別是基本ILS面、OAS（Obstacle Assessment Surface， OAS）面和CRM（Collision Risk Model，CRM）碰撞模型，其中主要使用OAS面評(píng)估。類精密進(jìn)近主要是指RNP APCH進(jìn)近中的VNAV（Vertical Navigation， VNAV）程序，其水平方向采用衛(wèi)星定位引導(dǎo)，垂直方向采用氣壓引導(dǎo)。這種進(jìn)近方式的凈空限制高度計(jì)算應(yīng)依據(jù)國(guó)際民航組織最新版的8168文件。

復(fù)飛航段從MAPt開(kāi)始，到航空器爬升到可以作另一次進(jìn)近，或回到指定的等待航線，或重新開(kāi)始航線飛行的高度為止。復(fù)飛程序可分為非精密進(jìn)近復(fù)飛和精密進(jìn)近復(fù)飛。非精密進(jìn)近復(fù)飛通常包括復(fù)飛起始階段、復(fù)飛中間階段和復(fù)飛最后階段。精密進(jìn)近復(fù)飛即ILS/DME進(jìn)近復(fù)飛，凈空限制高度計(jì)算采用OAS面評(píng)價(jià)。此外，還應(yīng)考慮目視盤旋進(jìn)近程序。目視盤旋進(jìn)近的MOC為：A、B類飛機(jī)90m，C、D類飛機(jī)120m，E類飛機(jī)150m。目視盤旋進(jìn)近程序凈空限高為該機(jī)型最低下降高度（Minimum Descent Altitude，MDA）減去對(duì)應(yīng)的MOC。

2.3 目視航段面

除考慮上述因素外，在做障礙物凈空評(píng)估時(shí)還應(yīng)考慮目視航段面（Visual Segment Surface，VSS），且障礙物不得穿透目視航段面。目視航段面的范圍如下：在水平范圍上，對(duì)于由航向臺(tái)或類似于航向臺(tái)的設(shè)施提供側(cè)向引導(dǎo)、最后進(jìn)近航跡對(duì)準(zhǔn)跑道中線的程序，基準(zhǔn)寬度等于附件14面中規(guī)定的內(nèi)進(jìn)近面寬度，起始于跑道入口前60m，沿跑道中線延長(zhǎng)線平行向外延伸，終止于達(dá)到超障高（Obstacle Clearance Height，OCH）的位置。在垂直方向上，目視航段面起始于跑道入口高度，坡度是公布的進(jìn)近程序角減去1.12°。如果目視航段面被穿透，除非進(jìn)行了航行研究，否則該進(jìn)近程序不得公布。航行研究后的彌補(bǔ)措施可能包括提高下降梯度/角度，或跑道入口內(nèi)移。在評(píng)估VSS時(shí)，可不考慮低于入口之上15m的障礙物。臨時(shí)移動(dòng)障礙物，如在跑道等待位置等待的航空器是允許的[4]。

2.4 起飛性能

當(dāng)分析機(jī)場(chǎng)周邊障礙物對(duì)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行影響時(shí)，還應(yīng)考慮飛機(jī)起飛性能。通過(guò)對(duì)不同機(jī)型特別是大型貨機(jī)起飛性能進(jìn)行分析，可以得出障礙物對(duì)飛機(jī)最大起飛重量（Maximum Take-off Weight，MTOW）的影響，進(jìn)而得出對(duì)飛機(jī)載量的影響。若該障礙物符合障礙物限制面及飛行程序凈空限高要求，但影響了飛機(jī)起飛性能，則勢(shì)必會(huì)造成飛機(jī)不能滿載起飛，影響航空公司的經(jīng)濟(jì)效益。一般來(lái)講，若物體不突破起飛航徑區(qū)1.2%的限制高度，通常不會(huì)對(duì)起飛性能產(chǎn)生影響。在實(shí)際凈空保護(hù)中，若按照1.2%的梯度執(zhí)行有困難，建議最高不要突破1.6%梯度，同時(shí)要在機(jī)場(chǎng)障礙物A型圖中將突破1.2%的障礙物公布出來(lái)，以便于航空公司做性能分析使用。

2.5 最低雷達(dá)引導(dǎo)高度

最低雷達(dá)引導(dǎo)高度（Minimum Radar Vector Altitude，MVA）是空中交通管制員實(shí)施雷達(dá)引導(dǎo)航空器運(yùn)行的最低高度，但不包括精密進(jìn)近雷達(dá)進(jìn)近程序所規(guī)定的最低高度。通常，最低雷達(dá)引導(dǎo)高度的MOC為300m，在高原和山區(qū)MOC為600m。因此，最低雷達(dá)引導(dǎo)高度的凈空限高為各個(gè)雷達(dá)引導(dǎo)扇區(qū)高度減去MOC。

3 結(jié)語(yǔ)

機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)需要考慮的技術(shù)因素復(fù)雜多樣，為防止遺漏，可以采取“檢查單”的方式將影響凈空高度的因素逐一列舉出來(lái)，分別計(jì)算各個(gè)因素的凈空限制高度，按照“綜合多種因素取其嚴(yán)”的原則確定最終凈空限制高度。另外，鑒于機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)涉及專業(yè)多、覆蓋范圍廣、影響程度大，建議有條件的機(jī)場(chǎng)可以制作機(jī)場(chǎng)凈空一體化圖，將涉及機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)的各個(gè)技術(shù)因素都融合進(jìn)來(lái)，經(jīng)有關(guān)部門批準(zhǔn)后報(bào)地方政府，實(shí)現(xiàn)民航運(yùn)輸和城市建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展。

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[5]楊姝，李俊龍，周心陽(yáng).基于飛行程序的機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)分析[J].民航學(xué)報(bào)，2017（1）：31-35.