超長跑道OAS面參數分析

謝鋆列 羅上溶 馮一峰

【摘要】 現行障礙物評價面（Obstacle Assessment Surface，OAS）對于地處高原機場的超長跑道沒有明確標準，制約了民航機場在高原地區的發展;本文在分析國內外超長跑道機場的基礎上，通過對現行的OAS面進行構造分析，總結出OAS面-X面隨航向臺至跑道入口距離（Localizer-Threshold Distance，LTD）的增大而變窄的規律，最終得出超長跑道OAS面構建標準的合理方案。

【關鍵詞】 超長跑道;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“民航強國”戰略的不斷推進，我在國廣袤的西部建設了眾多擁有超長跑道的機場。但在高原機場，地形和天氣因素嚴重影響著航空器的安全，為了更好地保障航空器的安全，需要在超長跑道上安裝精密進近儀表著陸系統。由于對實施精密進近的超長跑道需要構建OAS面進行超障評估[1]，但是通過查閱ICAO文件，并沒有對超長跑道的OAS面構建提出明確的數值和方程式，這制約了超長跑道機場在高原地區的發展。

目前國外對于OAS面的研究主要是針對正常長度跑道且應用于正常長度跑道，并沒有涉及到超長跑道，而現在各個國家所使用的障礙物OAS面評價標準基本上來自ICAO DOC 8168，該標準是OAS面的理論基礎。在國內，馮奎奎等[2]針對高原機場OAS面過于保守的問題，應用CRM模型對OAS-X面進行優化，減小了側向凈空限制。宋英偉等[3]提出了利用Google Earth來構建障礙物評價面的新方法，利用評價算法對精密進近航段內的障礙物進行自動評價。田林等[4]研究了航空器在最后進近航段以及復飛航段與機場周邊障礙物發生碰撞的概率模型。這些研究僅從理論的角度對障礙物評價面進行了探究，并沒有進行詳細的數據分析和理論解釋，只是給出了籠統的指導意見，因此缺乏一定的說服力。總之目前對于超長跑道OAS面沒有太多相關的研究，故超長跑道OAS面的構建仍然是缺乏理論依據的難題。

鑒于此，本文將在現有的國際標準和理論基礎上，從構建OAS面出發，分析OAS面參數隨LTD的變化規律，來研究超長跑道OAS面的構建標準。

1 國內外超長跑道

本文所研究的超長跑道是指LTD>4500 m的跑道。在國內方面，由于我國西北和西南多為高原地區，所以我國的建有超長跑道的機場多位于西北和西南地區，如：昆明的長水機場，阿里的昆莎機場，以及西藏的昌都邦達機場等。而在國外方面，超長跑道主要由軍用機場或軍民合用機場演變而來，主要位于卡塔爾，俄羅斯，美國等國家，如：位于伊拉克的埃爾比勒國際機場、位于卡塔爾的多哈國際機場等。如表1所示僅列出具有代表性的幾個國內外擁有超長跑道的機場。

2 障礙物評價面

OAS障礙物評價面是在基本ILS面之上的一組精度較高的障礙物評價面，如果沒有障礙物穿過OAS面，則在OAS面之上的運行是可以接受的，即對應的OCA/H是可以直接用高度損失/高度表余度表所規定的余度得出，而如果有障礙物穿過OAS面，則需要在有關余度的基礎上加上最高進近障礙物的高。

OAS面由6個斜面（分別為對稱于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個斜面可以用一個簡單的線性方程確定，其方程式如下所示：

z=Ax+By+C

在方程式中，（x，y）為障礙物評價面的水平面坐標，z為（x，y）對應的高，A、B、C為這個線性方程用來確定各個斜面的常數。這些常數僅與GP、LTD和復飛梯度有關，故可根據相關參數，通過ICAO提供的軟件PANS OPS OAS計算得到，從而建立各個斜面高度方程式。

3 OAS面參數分析

通過對OAS面構建原理的分析易知LTD只影響了航向道寬度的變化，并不會對下滑道和之后的復飛軌跡造成任何影響，而LTD越長，相應的航向道寬度就越窄，并且通過查看ICAO DOC 8168中的OAS面計算常數表得出W面只隨下滑臺的變化而變化，Z面只隨復飛梯度的變化而變化，他們都與參數LTD的變化無關。那么僅有X面和Y面與參數LTD的變化有關，而LTD的變化會導致構建OAS面時X面的空間位置發生變化。而Y面是在構造完W面、X面、Z面之后連接相應的點并延伸至300 m所建立的平面，故只需探究X面隨參數LTD的變化就能得出超長跑道OAS面隨參數LTD變化的規律。

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就是分析X面相對于下滑道位置的變化，在確定了LTD、下滑角、復飛梯度等主要OAS面參數后，就能使用計算軟件PANS OPS OAS計算出OAS各面的常數。再經過修正后就能得到各面的方程式，構建出OAS面。但當LTD>4500 m時，軟件會出現“航向臺距離跑道入口超過4500 m”的報錯信息，故在LTD>4500 m時無法使用軟件計算出相應的OAS面常數。因此需要對OAS面參數變化進行分析，得出超長跑道OAS面參數變化的影響規律。

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

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面的變化規律，但也只能得到大致的變化趨勢，具體反映在實際所構建OAS面的范圍變化還得從OAS面平面寬度范圍變化來分析。通過分析OAS面平面圖，發現X面所在范圍內D″點處的橫向半寬最大，故選用此點處的半寬進行平面位置變化分析。圖1統計了不同跑道長度的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曲線后變得越來越平緩且趨向一個數值。這說明X面的平面變化隨著LTD的變化變得越來越窄，但在LTD>4000 m后，這個趨勢很小且趨于不變，此變化相對于飛機尺寸而言可以忽略不計。

故對于LTD>4500 m的超長跑道直接應用4500 mOAS面的構建標準，不僅簡單方便并且更加保守。

4 結論

根據OAS面構建原理和ICAO DOC 8168中的OAS面計算常數表可知，飛機在決斷高不能建立目視進近后的復飛梯度以及下滑道在跑道入口處的信號強度均與跑道長度無關，即與LTD無關，故LTD超過4500 m主要影響OAS面的X面和Y面。

而通過對OAS面-X面的分析，D″處最大半寬和空間位置在LTD>4000 m時的變化幅度都有明顯縮小，當LTD>4500 m時OAS面-X面的變化與LTD的變化相比可以忽略不計。故在ILS信號滿足機場運行標準的前提下，在現有的超長跑道 LTD>4500 m時可以使用LTD=4500 m時的OAS面構建標準，減少不必要的凈空限制。

【參考文獻】

[1] Aircraft Operations Volume II Construction of Visual and Instrument Flight Procedures：ICAO DOC 8168v2.2014[S]..

[2] 馮奎奎，葛飛，翟文鵬.碰撞風險模型在機場OAS面優化中的應用[J].航空計算技術，2019（1）：27-31.

[3] 宋英偉，董云龍.基于Google Earth的機場OAS面障礙物評價[J].測繪與空間地理信息.2015（5））：222-224.

[4] 田林，隋東，張文濤.虹橋機場障礙物碰撞風險分析[J].航空計算技術，2015（2）：57-60.

[5] 魏志強，葛飛，王仲，等.基于CRM的障礙物橢圓評價面的構建方法[J].中國安全科學學報，2018（6）：135-140.

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[7] 田林，隋東，張文濤.虹橋機場障礙物碰撞風險分析[J].航空計算技術，2015（2）：57-60.

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[10] 戴福青.飛行程序設計[M].天津：天津科技翻譯出版社，2003：67-68.

【作者簡介】

謝鋆列（1999-），男，中國民航大學本科在讀，研究方向為交通運輸。