超長(zhǎng)跑道OAS面參數(shù)分析

謝鋆列 羅上溶 馮一峰

【摘要】 現(xiàn)行障礙物評(píng)價(jià)面（Obstacle Assessment Surface，OAS）對(duì)于地處高原機(jī)場(chǎng)的超長(zhǎng)跑道沒(méi)有明確標(biāo)準(zhǔn)，制約了民航機(jī)場(chǎng)在高原地區(qū)的發(fā)展;本文在分析國(guó)內(nèi)外超長(zhǎng)跑道機(jī)場(chǎng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)現(xiàn)行的OAS面進(jìn)行構(gòu)造分析，總結(jié)出OAS面-X面隨航向臺(tái)至跑道入口距離（Localizer-Threshold Distance，LTD）的增大而變窄的規(guī)律，最終得出超長(zhǎng)跑道OAS面構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的合理方案。

【關(guān)鍵詞】 超長(zhǎng)跑道;OAS面;LTD

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.01.014

Abstract： The current obstacle evaluation has no clear standard for the super long runway located in the Plateau Airport，which restricts the development of civil aviation airport in the plateau area. Based on the analysis of the existing OAS surface at home and abroad，this paper summarizes the rule that the OAS surface-x surface narrows with the increase of the distance from the heading station to the runway entrance，and finally obtains the OAS surface of the ultra long runway. The reasonable scheme of constructing standard.

Key words： super long runway;OAS surface;Ltd

近幾年，隨著“民航強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)，我在國(guó)廣袤的西部建設(shè)了眾多擁有超長(zhǎng)跑道的機(jī)場(chǎng)。但在高原機(jī)場(chǎng)，地形和天氣因素嚴(yán)重影響著航空器的安全，為了更好地保障航空器的安全，需要在超長(zhǎng)跑道上安裝精密進(jìn)近儀表著陸系統(tǒng)。由于對(duì)實(shí)施精密進(jìn)近的超長(zhǎng)跑道需要構(gòu)建OAS面進(jìn)行超障評(píng)估[1]，但是通過(guò)查閱ICAO文件，并沒(méi)有對(duì)超長(zhǎng)跑道的OAS面構(gòu)建提出明確的數(shù)值和方程式，這制約了超長(zhǎng)跑道機(jī)場(chǎng)在高原地區(qū)的發(fā)展。

目前國(guó)外對(duì)于OAS面的研究主要是針對(duì)正常長(zhǎng)度跑道且應(yīng)用于正常長(zhǎng)度跑道，并沒(méi)有涉及到超長(zhǎng)跑道，而現(xiàn)在各個(gè)國(guó)家所使用的障礙物OAS面評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)基本上來(lái)自ICAO DOC 8168，該標(biāo)準(zhǔn)是OAS面的理論基礎(chǔ)。在國(guó)內(nèi)，馮奎奎等[2]針對(duì)高原機(jī)場(chǎng)OAS面過(guò)于保守的問(wèn)題，應(yīng)用CRM模型對(duì)OAS-X面進(jìn)行優(yōu)化，減小了側(cè)向凈空限制。宋英偉等[3]提出了利用Google Earth來(lái)構(gòu)建障礙物評(píng)價(jià)面的新方法，利用評(píng)價(jià)算法對(duì)精密進(jìn)近航段內(nèi)的障礙物進(jìn)行自動(dòng)評(píng)價(jià)。田林等[4]研究了航空器在最后進(jìn)近航段以及復(fù)飛航段與機(jī)場(chǎng)周邊障礙物發(fā)生碰撞的概率模型。這些研究?jī)H從理論的角度對(duì)障礙物評(píng)價(jià)面進(jìn)行了探究，并沒(méi)有進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析和理論解釋，只是給出了籠統(tǒng)的指導(dǎo)意見(jiàn)，因此缺乏一定的說(shuō)服力?？傊壳皩?duì)于超長(zhǎng)跑道OAS面沒(méi)有太多相關(guān)的研究，故超長(zhǎng)跑道OAS面的構(gòu)建仍然是缺乏理論依據(jù)的難題。

鑒于此，本文將在現(xiàn)有的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和理論基礎(chǔ)上，從構(gòu)建OAS面出發(fā)，分析OAS面參數(shù)隨LTD的變化規(guī)律，來(lái)研究超長(zhǎng)跑道OAS面的構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)。

1 國(guó)內(nèi)外超長(zhǎng)跑道

本文所研究的超長(zhǎng)跑道是指LTD>4500 m的跑道。在國(guó)內(nèi)方面，由于我國(guó)西北和西南多為高原地區(qū)，所以我國(guó)的建有超長(zhǎng)跑道的機(jī)場(chǎng)多位于西北和西南地區(qū)，如：昆明的長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)，阿里的昆莎機(jī)場(chǎng)，以及西藏的昌都邦達(dá)機(jī)場(chǎng)等。而在國(guó)外方面，超長(zhǎng)跑道主要由軍用機(jī)場(chǎng)或軍民合用機(jī)場(chǎng)演變而來(lái)，主要位于卡塔爾，俄羅斯，美國(guó)等國(guó)家，如：位于伊拉克的埃爾比勒國(guó)際機(jī)場(chǎng)、位于卡塔爾的多哈國(guó)際機(jī)場(chǎng)等。如表1所示僅列出具有代表性的幾個(gè)國(guó)內(nèi)外擁有超長(zhǎng)跑道的機(jī)場(chǎng)。

2 障礙物評(píng)價(jià)面

OAS障礙物評(píng)價(jià)面是在基本ILS面之上的一組精度較高的障礙物評(píng)價(jià)面，如果沒(méi)有障礙物穿過(guò)OAS面，則在OAS面之上的運(yùn)行是可以接受的，即對(duì)應(yīng)的OCA/H是可以直接用高度損失/高度表余度表所規(guī)定的余度得出，而如果有障礙物穿過(guò)OAS面，則需要在有關(guān)余度的基礎(chǔ)上加上最高進(jìn)近障礙物的高。

OAS面由6個(gè)斜面（分別為對(duì)稱于ILS 航道的W面、X面、Y面和Z面）、跑道入口水平面和邊界線（距跑道入口水平面垂直距離為I類的300 m或II類的150 m）組成。OAS面的6個(gè)斜面可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的線性方程確定，其方程式如下所示：

z=Ax+By+C

在方程式中，（x，y）為障礙物評(píng)價(jià)面的水平面坐標(biāo)，z為（x，y）對(duì)應(yīng)的高，A、B、C為這個(gè)線性方程用來(lái)確定各個(gè)斜面的常數(shù)。這些常數(shù)僅與GP、LTD和復(fù)飛梯度有關(guān)，故可根據(jù)相關(guān)參數(shù)，通過(guò)ICAO提供的軟件PANS OPS OAS計(jì)算得到，從而建立各個(gè)斜面高度方程式。

3 OAS面參數(shù)分析

通過(guò)對(duì)OAS面構(gòu)建原理的分析易知LTD只影響了航向道寬度的變化，并不會(huì)對(duì)下滑道和之后的復(fù)飛軌跡造成任何影響，而LTD越長(zhǎng)，相應(yīng)的航向道寬度就越窄，并且通過(guò)查看ICAO DOC 8168中的OAS面計(jì)算常數(shù)表得出W面只隨下滑臺(tái)的變化而變化，Z面只隨復(fù)飛梯度的變化而變化，他們都與參數(shù)LTD的變化無(wú)關(guān)。那么僅有X面和Y面與參數(shù)LTD的變化有關(guān)，而LTD的變化會(huì)導(dǎo)致構(gòu)建OAS面時(shí)X面的空間位置發(fā)生變化。而Y面是在構(gòu)造完W面、X面、Z面之后連接相應(yīng)的點(diǎn)并延伸至300 m所建立的平面，故只需探究X面隨參數(shù)LTD的變化就能得出超長(zhǎng)跑道OAS面隨參數(shù)LTD變化的規(guī)律。

3.1 X面空間位置變化分析

分析X面的空間位置變化其實(shí)就是分析X面相對(duì)于下滑道位置的變化，在確定了LTD、下滑角、復(fù)飛梯度等主要OAS面參數(shù)后，就能使用計(jì)算軟件PANS OPS OAS計(jì)算出OAS各面的常數(shù)。再經(jīng)過(guò)修正后就能得到各面的方程式，構(gòu)建出OAS面。但當(dāng)LTD>4500 m時(shí)，軟件會(huì)出現(xiàn)“航向臺(tái)距離跑道入口超過(guò)4500 m”的報(bào)錯(cuò)信息，故在LTD>4500 m時(shí)無(wú)法使用軟件計(jì)算出相應(yīng)的OAS面常數(shù)。因此需要對(duì)OAS面參數(shù)變化進(jìn)行分析，得出超長(zhǎng)跑道OAS面參數(shù)變化的影響規(guī)律。

圖1繪制了X面方程式各常數(shù)隨LTD的變化曲線。由圖可知常數(shù)A、B隨LTD的增大而增大，常數(shù)C隨LTD的增大而減小，但它們的曲線都在LTD>4000 m后變得越來(lái)越平緩且趨向一個(gè)數(shù)值。將（x，y）坐標(biāo)值代入X面方程式可知X面的空間變化隨著LTD的增大變得越來(lái)越陡峭，X面所構(gòu)成的空間區(qū)域變得越來(lái)越小，但在LTD>4000 m以后，雖然X面在空間中仍有變陡峭的趨勢(shì)，但這個(gè)趨勢(shì)很小且趨于不變，故在LTD>4000 m以后所形成的空間區(qū)域雖然在緩慢變小但是仍趨于穩(wěn)定。

3.2 X面平面位置變化分析

由3.1中X面空間位置變化分析，可以大概了解X面的變化規(guī)律，但也只能得到大致的變化趨勢(shì)，具體反映在實(shí)際所構(gòu)建OAS面的范圍變化還得從OAS面平面寬度范圍變化來(lái)分析。通過(guò)分析OAS面平面圖，發(fā)現(xiàn)X面所在范圍內(nèi)D″點(diǎn)處的橫向半寬最大，故選用此點(diǎn)處的半寬進(jìn)行平面位置變化分析。圖1統(tǒng)計(jì)了不同跑道長(zhǎng)度的D″處半寬變化曲線圖。

由圖1可知，D″處最大半寬隨LTD的增大而減小，但在LTD>4000 m曲線后變得越來(lái)越平緩且趨向一個(gè)數(shù)值。這說(shuō)明X面的平面變化隨著LTD的變化變得越來(lái)越窄，但在LTD>4000 m后，這個(gè)趨勢(shì)很小且趨于不變，此變化相對(duì)于飛機(jī)尺寸而言可以忽略不計(jì)。

故對(duì)于LTD>4500 m的超長(zhǎng)跑道直接應(yīng)用4500 mOAS面的構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)，不僅簡(jiǎn)單方便并且更加保守。

4 結(jié)論

根據(jù)OAS面構(gòu)建原理和ICAO DOC 8168中的OAS面計(jì)算常數(shù)表可知，飛機(jī)在決斷高不能建立目視進(jìn)近后的復(fù)飛梯度以及下滑道在跑道入口處的信號(hào)強(qiáng)度均與跑道長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，即與LTD無(wú)關(guān)，故LTD超過(guò)4500 m主要影響OAS面的X面和Y面。

而通過(guò)對(duì)OAS面-X面的分析，D″處最大半寬和空間位置在LTD>4000 m時(shí)的變化幅度都有明顯縮小，當(dāng)LTD>4500 m時(shí)OAS面-X面的變化與LTD的變化相比可以忽略不計(jì)。故在ILS信號(hào)滿足機(jī)場(chǎng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的前提下，在現(xiàn)有的超長(zhǎng)跑道 LTD>4500 m時(shí)可以使用LTD=4500 m時(shí)的OAS面構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)，減少不必要的凈空限制。

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【作者簡(jiǎn)介】

謝鋆列（1999-），男，中國(guó)民航大學(xué)本科在讀，研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸。