PBN技術(shù)對(duì)高原地區(qū)進(jìn)離場(chǎng)航線系統(tǒng)運(yùn)行影響分析

尼瑪多吉

摘 要 高原機(jī)場(chǎng)一般地理環(huán)境和氣象條件都很復(fù)雜，體現(xiàn)在海拔高、大氣壓力小、晝夜溫差大、風(fēng)速大、風(fēng)向多變，經(jīng)常伴隨嚴(yán)重的亂流和風(fēng)切變，天氣變化迅速。這些都給高原機(jī)場(chǎng)終端區(qū)和航路運(yùn)行造成很多困難和不安全因素。為了確保高原機(jī)場(chǎng)運(yùn)行安全，中國(guó)民航局正大力推進(jìn)民航新技術(shù)的應(yīng)用。其中基于性能的導(dǎo)航（PBN）技術(shù)是當(dāng)前解決高原機(jī)場(chǎng)運(yùn)行困難的首選技術(shù)。

關(guān)鍵詞 高原機(jī)場(chǎng)；基于性能的導(dǎo)航；區(qū)域?qū)Ш剑凰鑼?dǎo)航性能；全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)

1 高原地區(qū)機(jī)場(chǎng)的特點(diǎn)及對(duì)飛行的影響

1.1 高原機(jī)場(chǎng)定義

高原機(jī)場(chǎng)包括一般高原機(jī)場(chǎng)和高高原機(jī)場(chǎng)兩類。一般高原機(jī)場(chǎng)是指海拔在1500米（4922英尺）及以上，但低于2438米（8000英尺）的機(jī)場(chǎng)。高高原機(jī)場(chǎng)是指海拔高度在2438米及以上的機(jī)場(chǎng)。

1.2 我國(guó)高原機(jī)場(chǎng)分布

我國(guó)海拔1500米以上的高原地區(qū)占全國(guó)總面積的1/3，其中青藏高原平均海拔超過4000米，是全球航空運(yùn)輸運(yùn)行環(huán)境最惡劣的地區(qū)。截至2009年底，我國(guó)共有一般高原機(jī)場(chǎng)16個(gè)，高高原機(jī)場(chǎng)9個(gè)，其中西藏/邦達(dá)機(jī)場(chǎng)為目前全球海拔最高的機(jī)場(chǎng)（標(biāo)高4334m）。高原機(jī)場(chǎng)及高原航線飛行運(yùn)行中，會(huì)涉及很多低海拔地區(qū)運(yùn)行所沒有的新問題。這些問題涉及法規(guī)認(rèn)證、操作程序、飛行性能、飛行安全等諸多領(lǐng)域。

1.3 高原機(jī)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境

同低海拔地區(qū)相比較，高原機(jī)場(chǎng)終端區(qū)和航路運(yùn)行具有很多不同的特點(diǎn)和較大的難度。主要表現(xiàn)在于高原復(fù)雜氣象、復(fù)雜地形、發(fā)動(dòng)機(jī)與飛機(jī)性能嚴(yán)重衰退、更高的飛機(jī)系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)要求、起降階段的缺氧環(huán)境、特殊的起降程序等諸多方面。

2 PBN概念及運(yùn)行要求

2.1 PBN的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

在航空器飛行過程當(dāng)中，傳統(tǒng)導(dǎo)航是利用接收地面導(dǎo)航臺(tái)信號(hào)，通過向臺(tái)和背臺(tái)飛行實(shí)現(xiàn)對(duì)航空器的引導(dǎo)，航路劃設(shè)和終端區(qū)飛行程序受地面導(dǎo)航臺(tái)布局與設(shè)備種類的制約。傳統(tǒng)的航線結(jié)構(gòu)也由連接各種地面導(dǎo)航臺(tái)的等角航線構(gòu)成，該航線結(jié)構(gòu)限制了飛機(jī)的飛行航跡和空中交通流量，沒有充分發(fā)揮現(xiàn)代客機(jī)的先進(jìn)性。在很大的程度上限制了我國(guó)的高原機(jī)場(chǎng)運(yùn)行。隨著航空器機(jī)載設(shè)備能力的提高以及衛(wèi)星導(dǎo)航等先進(jìn)技術(shù)的不斷發(fā)展更新，導(dǎo)航性能的優(yōu)越性大大提高。PBN技術(shù)的引入體現(xiàn)了導(dǎo)航方式從基于傳感器導(dǎo)航到基于性能導(dǎo)航的轉(zhuǎn)變。

2.2 PBN的概念

PBN為沿ATS航路、儀表進(jìn)近程序和指定空域飛行的航空器規(guī)定了性能需求。它是從基于設(shè)備的導(dǎo)航到基于性能的導(dǎo)航的轉(zhuǎn)變，也是從有限的所需性能精度到更為廣泛的包括所需性能精度、完整性、連續(xù)性、可用性和功能的轉(zhuǎn)變，并包括了航空器和機(jī)組如何實(shí)現(xiàn)的指南。PBN為自動(dòng)沿航線飛行的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)。一旦建立了所需要的性能標(biāo)準(zhǔn)，則航空器自身的功能就將決定它能否安全地獲得特定的性能。

2.3 PBN用于高原地區(qū)機(jī)場(chǎng)的考慮

PBN的原理是積極采用衛(wèi)星導(dǎo)航的最新科學(xué)技術(shù)，充分發(fā)揮著航空器現(xiàn)有的導(dǎo)航性能和飛機(jī)性能。我國(guó)民航方面自從GNSS的系統(tǒng)建設(shè)開始，一直非常主動(dòng)和積極跟蹤參與、研發(fā)和探究并且應(yīng)用衛(wèi)星導(dǎo)航的新技術(shù)，將它逐步地推廣宣傳使用。根據(jù)我國(guó)民航的導(dǎo)航技術(shù)新政策和我國(guó)民航東西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的特點(diǎn)，我國(guó)民航首先在西部高原地區(qū)和地形較為復(fù)雜的機(jī)場(chǎng)應(yīng)用了GNSS技術(shù)，并逐步將此技術(shù)進(jìn)一步的推廣到全國(guó)各地的各個(gè)機(jī)場(chǎng)。我國(guó)西部地區(qū)絕大部分都是多高原山區(qū)，地形地理位置等條件非常復(fù)雜，有一些機(jī)場(chǎng)甚至沒有引導(dǎo)飛機(jī)起飛和降落的儀表著陸系統(tǒng)，并且航路沒有完全實(shí)現(xiàn)雷達(dá)管制的覆蓋監(jiān)視，地面輔助導(dǎo)航設(shè)備落后和有限，氣象條件和復(fù)雜的地形條件對(duì)飛行安全保障非常不利。如果全部實(shí)現(xiàn)陸基系統(tǒng)，將耗資巨大非常的不經(jīng)濟(jì)，特別是由于地理位置地形條件的限制根本無法實(shí)現(xiàn)使用。

3 拉薩機(jī)場(chǎng)PBN程序運(yùn)行效果分析

3.1 拉薩機(jī)場(chǎng)的地理與氣候條件分析

拉薩機(jī)場(chǎng)的氣候特點(diǎn)為：空氣稀薄，氣溫低，日溫差大，冬春干燥，多大風(fēng)。輻射強(qiáng)，日照時(shí)間長(zhǎng)，平均氣溫低，日溫差大，年較差小。拉薩機(jī)場(chǎng)修建于山谷之中，四周高山林立，氣候復(fù)雜多變，特別是多低云，多氣流，飛行受氣流影響顛簸大，即使在最好的天氣條件下，飛機(jī)起飛和降落難度都非常大，天氣惡劣時(shí)更是難上加難。拉薩機(jī)場(chǎng)海拔3600米，跑道長(zhǎng)4000米，寬45米，機(jī)場(chǎng)等級(jí)4E，是世界上海拔最高的民用機(jī)場(chǎng)之一。拉薩機(jī)場(chǎng)由于海拔高，氣象條件復(fù)雜多變，且地形環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)的導(dǎo)航運(yùn)行受到很大限制。在未實(shí)施RNPAR運(yùn)行前，該機(jī)場(chǎng)只能單向著陸和單向起飛，即沿27號(hào)跑道著陸、09號(hào)跑道起飛，并且不具備夜航能力。

3.2 拉薩機(jī)場(chǎng)PBN程序運(yùn)行方案

針對(duì)拉薩機(jī)場(chǎng)的特殊地理?xiàng)l件，決定采用RNPAR程序。PBN要求最后進(jìn)近階段RNP值小于或等于0.3NM，最小RNP值可達(dá)0.1NM，而起始、中間和復(fù)飛階段RNP值一般等于1.0NM。由于拉薩機(jī)場(chǎng)位于曲線流向的雅魯藏布江河谷，PBN程序特有的RF航段依賴衛(wèi)星導(dǎo)航，能夠?qū)崿F(xiàn)曲線轉(zhuǎn)彎，因此能有效解決貢嘎機(jī)場(chǎng)地形復(fù)雜而傳統(tǒng)進(jìn)近困難的問題，可以實(shí)現(xiàn)該機(jī)場(chǎng)雙向起飛離場(chǎng)、雙向進(jìn)場(chǎng)進(jìn)近。在07號(hào)跑道沒有ILS引導(dǎo)的情況下，與傳統(tǒng)NDB、VOR、LOC背航道非精密進(jìn)近相比，能夠降低著陸標(biāo)準(zhǔn)。在拉薩機(jī)場(chǎng)飛行，高原缺氧容易使飛行員反應(yīng)遲鈍、記憶下降。選擇PBN運(yùn)行，可以與空管自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)合，減少了不必要的通話，保機(jī)組注意力的合理分配。由于PBN運(yùn)行具有特殊性，PBN的具體的運(yùn)行要求，由航空公司結(jié)合公司的航空器設(shè)備和航線運(yùn)行自己制定，由民航局審批。PBN用于特殊進(jìn)近，對(duì)機(jī)載設(shè)備和導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫以及人員的要求有一定提高，但是目前的GPS導(dǎo)航能力已經(jīng)能完全滿足運(yùn)行要求，因此該運(yùn)行也沒有想象中的那么困難，而且PBN比傳統(tǒng)運(yùn)行更安全。

4 PBN在高原地區(qū)運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)

PBN導(dǎo)航方式可以根基周圍地形的特點(diǎn)，靈活選擇航跡，充分利用山脊間相對(duì)平坦的地勢(shì)，依照特定的PBN設(shè)計(jì)出更為安全、合理的儀表離場(chǎng)程序。

隨著飛機(jī)導(dǎo)航精度的不斷提高，使得RNP概念使用相對(duì)狹窄的控制障礙物選擇面，在滿足充分保證安全余量的前提下，大幅度降低了儀表程序設(shè)計(jì)所需的越障梯度。從而提高了飛機(jī)受性能限制的最大允許起飛、著陸重量，有效地增加業(yè)載，在飛行安全和經(jīng)濟(jì)效益之間找到平衡點(diǎn)。