航空器過早截獲下滑信號導致進近過程不穩定問題的研究

張 沁，王長錚，李 飛，韓 康

航空器過早截獲下滑信號導致進近過程不穩定問題的研究

張 沁1，王長錚1，李 飛1，韓 康2

（1 中國民用航空華北地區空中交通管理局，北京 101300；2 中國民用航空飛行校驗中心，北京 100621）

儀表著陸系統為航空器提供重要的進近引導，保證儀表著陸系統信號穩定、可靠，使航空器順暢、平穩進近，對運行安全至關重要。在實際運行過程中，當航空器在進近過程中出現不穩定情況時，機組應做到及時通過管制員向設備運行保障單位進行反饋，設備運行保障單位應充分排查，尤其是當出現多機組反應的異常情況時，更應系統梳理、排查，確保運行安全。造成航空器進近不穩定的因素繁多，可能為發射信號幅度或相位異常、場地不符合要求、無線電干擾等原因導致空間信號結構異常，也可能是航空器錯誤截獲信號?；谀硻C場多架次航班反映下滑信號“不穩”現象，剖析飛行程序、飛行操作等因素造成航空器過早截獲下滑信號導致進近過程不穩定的情況，并提出相關改進方法和緩控措施。

儀表著陸系統；飛行程序；下滑信號不穩定

0 引言

某機場在一個月內連續接到十余架次航班反映某儀表著陸系統“下滑不穩定，有向上追下滑信號”情況。運行保障單位對反映該儀表著陸系統下滑信號異常的情況，從機型、反映發生不穩情況的位置以及時間等角度進行了數據統計，并提取飛行記錄數據、分析飛行程序及飛行操作[1]，排查導致該情況發生的原因，并提出相關改進方法和緩控措施。

1 事件概況

某機場在一個月內連續接到多架次航班反應某儀表著陸系統“下滑不穩定，有向上追下滑信號”情況。該情況發生時，恰逢該儀表著陸系統設備剛通過定期校驗，校驗結論為合格，且校驗數據較此前無明顯變化。設備運行保障單位對設備、保護區場地、場面運行及電磁環境進行了系統排查均未發現明顯異常[2-3]。運行保障單位從航空器機型、反映不穩位置和時間等方面進行統計，具體情況如下：

（1）根據航空器機型統計，反映此異常事件的航空器中空客A320機型為7架次，A319機型為2架次，波音B737機型為1架次。

（2）根據反應異常事件的航空器所處高度和距離統計，其中600~650 m高度為5架次，650~ 700 m高度為3架次，700 m以上高度為1架次；距跑道入口12~14 km處6架次，15~16 km處2架次，8 km處1架次。

（3）根據反應異常事件時間統計，發現無明顯時間規律。

通過以上統計分析可發現：出現異常反應的航班集中為A320型，時間并無關聯性，位置大多出現在12~14 km處，高度一般在600~650 m處，且航班明確反映存在追下滑道現象。

2 原因分析

2.1 飛行記錄數據分析

鑒于出現異常反應的機型比較固定，報告位置相對比較集中，調取反映“下滑信號不穩”現象航空器QAR數據進行分析，如下所示：

（1）經比對航空器運行軌跡及高度信息，發現航空器向上追下滑道位置多處于四邊轉入五邊，距地面高度600 m左右位置，向上追下滑道后高度到達700~750 m左右，如圖1所示。

（2）經比對航空器下滑調制度差（Difference in Depth of Modulation，DDM）偏移值，發現航空器在開始跟隨接收下滑信號后依然向下下降高度至600 m后出現向上追蹤下滑道現象，如圖2所示。

圖2中機載接收端記錄的下滑DDM曲線，反映出飛機相對于實際下滑道的位置。下滑DDM值是根據飛行數據中對高度數據進行修正后計算得到的實際下滑臺DDM曲線。

圖1 飛行數據圖

圖2 下滑DDM偏移值

2.2 飛行程序分析

該機場北側為受控空域，受空域限制，此進近程序中間進近航段較短，IF點距離跑道入口14.7 km（下滑角為3°，對應下滑道高度770 m）[4]，FAF點距跑道入口11.1 km（對應下滑道高度600 m），中間進近航段僅為3.6 km，四邊轉入五邊切入角度約90°，且在四邊由IAF點至IF點高度由900 m下降至600 m。其中，中間進近航段等于航向道至切入下滑道之間的距離，它應該能使航空器切入下滑道前穩定在航道上，最佳距離為5 n mile，最小長度根據切入角度限制而定[3]。

2.3 分析結論

根據以上分析可以得出以下結論：

（1）根據該進近程序，航空器需要在四邊由900 m高度下降至600 m，將會經過在這一距離的下滑面（14.7 km對應下滑面高度約為770 m）。

（2）截獲儀表著陸系統（Instrument Landing System，ILS）信號需要飛行員接通自動駕駛進近（Approach，APPR）預位按鈕，且截獲順序為先截獲航向道而后截獲下滑道，當航空器地速足夠大，將在較為靠近五邊的位置穿越下滑面，如果此時航空器已經截獲航向道，即可啟動下滑截獲，這與航空器均在四邊轉入五邊的區域發生向上追下滑道的現象相符。

（3）航空器在下降高度的同時截獲下滑后，由于還沒達到既定下降高度，將會繼續下降高度至下滑道以下，到達下降高度后，航空器開始追蹤下滑信號，而此時航空器在下滑道下方，因此會立即向上追下滑道，即發生航空器反應下滑道不穩的現象。

（4）在此案例中，由于四邊下降高度，且五邊平飛段較短，當航空器地速足夠大時，將會在更靠近航道中心線的位置下降高度穿越下滑面，觸發此現象發生?？湛虯320/A330機型配備先進的“增強型航道截獲功能”，用于改善航空器在大角度切入航道時飛過航道導致多次搖擺方可穩定的不足。當航空器地速較大時，會激活此功能，且地速越大，接近率越快，基于飛行管理系統（Flight Management System，FMS）計算的航向預截獲點也就越提前，加劇了發生此現象的可能性。

3 處置措施

3.1 優化飛行程序

通過優化飛行程序可從根源上避免此情況發生，具體優化方案如下：

（1）將飛行程序五邊延長2 km，IF點（16.5 km）對應下滑面高度為875 m，即使在四邊從IAF點至IF點由900 m高度下降至600 m，航空器將不會在距離航道中心線附近下高度的過程中穿越下滑面，航空器不會提前截獲下滑信號[4]；

（2）在現有飛行程序四邊設置報告點，令航空器提前降低高度至600 m，并限制空速，將避免航空器在距離航道中心線附近穿越下滑面，導致航空器在四邊轉入五邊前且處于下降高度過程中，錯誤截獲下滑信號[5]。

3.2 緩控措施

在優化飛行程序前，需通過控制空速及調節下降率，盡可能令航空器在距離五邊較遠位置下降高度，避免航空器在四邊轉入五邊前錯誤截獲下滑信號。

4 結語

為降低運行風險，杜絕安全隱患，遇到異常情況時，應秉承“安全問題無小事”、“不查清原因不放過”的原則，深入調查研究，確保運行安全。針對此問題，總結工作經驗如下：

（1）在機場運行過程中，航空器反映儀表著陸系統信號不穩多為偶發現象，應詳細記錄每一架航空器報告不穩的時間、位置、航空器機型、不穩的現象描述等信息，為后續統計分析工作提供重要線索。

（2）造成航空器反映儀表著陸系統信號不穩的原因不只是涉及到地面設備，可能涉及到航空器、駕駛員習慣、飛行程序、地面保護區、天氣等多種因素，應進行全鏈條系統排查。必要時通過提取運行數據、組織研討等多種方式，深入挖掘原因，才能夠合理制定處置措施。

[1] 中國民航局. 航空器運營人全天候運行要求[S]. 2012.

[2] 秦偉，杜海浪. 儀表著陸系統下滑臺航道寬帶告警的分析與解決[J]. 中國新技術新產品，2016，3：179.

[3] 郭康，傅強，張先浩，等. 儀表著陸系統干擾源分析及傳播影響研究[J]. 中國民航飛行學院學報，2021，32（5）.

[4] 國際民用航空組織. 國際民用航空公約[S]. 附件10，無線電導航設備，2014，1.

[5] 中國民航局. 航空器運行目視和儀表飛行程序設計規范[S]. 2021.

Research on Approach Instability Caused by Prematurely Intercepting Glide Signal

ZHANG Qin, WANG Changzheng, LI Fei, HAN Kang

The instrument landing system provides important approach guidance for aircraft, ensures the stability and reliability of glide signal, and keeps the aircraft approach smoothly, which guarantees operation safety. When the aircraft is unstable during approach, the crew should promptly feed back to the CNS technical supporter through the controller. In case of an abnormal condition is reported by multi crew, it shall be systematically sorted out and investigated to ensure operation safety. There are many factors causing aircraft approach instability, which may be abnormal spatial signal structure caused by abnormal amplitude or phase, non-compliance with requirements of siting, radio interferences, or wrong interception of signal. Researching on an instability of glide signal reported by multiple flights in an airport, the instability of approach caused by aircraft intercepting glide signal prematurely due to procedures, operations and other factors is analyzed, and relevant improvement methods and mitigation measures was put forward.

Instrument Landing System; Flight Procedure; Glide Signal Instability

V217

A

1674-7976-(2021)-06-430-04

2021-11-16。

張沁（1990.01—），北京人，工程師，主要研究方向為民用航空導航技術應用。