烏魯木齊機場冬季溫度修正研究

鐘濤濤

新疆民航空管設(shè)備有限責(zé)任公司 新疆 烏魯木齊 830016

引言

烏魯木齊國際機場2019年旅客吞吐量達到2396.3萬人次，成為北方寒冷地區(qū)旅客吞掉量最大的機場。低溫寒冷造成的低溫、冬霧等天氣成為影響烏魯木齊地窩堡機場運行的主要障礙。新疆北部不少地區(qū)冬季出現(xiàn)了低于-30℃的極端低溫情況，甚至出現(xiàn)低于-40℃的情況，且出現(xiàn)極端低溫地區(qū)的標高不高，因此導(dǎo)致實際溫度比ISA溫度低很多，從而導(dǎo)致大氣模型的變化。飛機在如此低溫條件下飛行暴露出了很多安全隱患， 然而，由于低溫造成的安全事故并不多見，因此低溫條件下的飛行安全隱患常常被人們忽視。究其原因有以下兩點：①北方寒冷地區(qū)航班量較少，一天中溫度最低的日出前后以及凌晨的航班更少，有些機場甚至冬天停航。②飛行程序設(shè)計的安全裕度較大。但是飛行安全不能存在僥幸心理，一旦有冷空氣過境，安全裕度就會大大降低嗎，甚至造成致命的安全隱患。

本文以探索極端低溫下《目視和儀表飛行程序設(shè)計》ICAO PANS OPS Doc 8168中有關(guān)PBN低溫修正幅度和實際使用中的差距。

1 國際標準大氣（ISA）

國際標準大氣（ISA）是國際民航組織規(guī)定的一種假象的大氣結(jié)構(gòu)，人為地規(guī)定了空氣的物理性質(zhì)隨高度變化的規(guī)律，為比較航空器性能和設(shè)計儀表而在國際飛行中活動中統(tǒng)一采用的已規(guī)定空氣特性的大氣。

國際標準大氣假定海平面的基礎(chǔ)參數(shù)如下：

溫度：288.15°K（15℃）；

氣壓：101.325kpa（29.92126in.hg）；

空氣標準密度為：1.225

國際標準大氣的溫度變化規(guī)律：

從海平面15℃開始，在對流層頂以下，溫度以恒定的-6.5℃/1000m（-1.98℃/1000ft）的變化率隨著高度變化。

標準的對流層頂?shù)母叨葹?1000m或36089ft。從對流層頂向上，溫度保持恒定的-56.5℃（216.5°K）。

2 目視和儀表飛行程序中低溫修正

2021年1月4日，烏魯木齊出現(xiàn)最低溫度-24℃，根據(jù)2021年3月25日生效的NAIP中查詢?yōu)豸斈君R地窩堡機場細則中可知，烏魯木齊地窩堡國際機場歷史最低溫度為-24.3℃，我們采用-25℃，作為后續(xù)課題計算的變量。

課題條件：機場標高647.9m(2126ft) 溫度-25℃ 高度3600m

根據(jù)國際民航組織出版的空中航行服務(wù)程序航空器運行第二卷《目視和儀表飛行程序設(shè)計》Doc 8168中的有關(guān)PBN程序在終端區(qū)高度修正公式如下所示

通過公式我們可以計算得出在高度3600米處的高度修正量為386米。

根據(jù)標準公式溫度遞減率恒定為-6.5℃/1000m計算可知，當(dāng)前烏魯木齊地窩堡機場在飛行高度3600米時的推測溫度為-44.2℃。

3 根據(jù)實際氣溫推算高度偏差

因當(dāng)前烏魯木齊地窩堡機場地面溫度為-25℃，根據(jù)國際民航組織對國際標準大氣ISA的定義，對流層頂高度為11000m，溫度保持恒定的-56.5℃，烏魯木齊地窩堡機場地面到對流層頂層的距離恒定不變。假設(shè)溫度遞減是均勻的，所以可以理解為當(dāng)烏魯木齊地窩堡機場地面溫度越低時，和對流層頂層溫度-56.5℃溫度差就越小，溫度遞減率就越小[1]。

課題條件：機場標高647.9m(2126ft) 溫度-25℃ 高度3600m

現(xiàn)在烏魯木齊地窩堡機場地面溫度-25℃，高度647.9m，根據(jù)插值法可以算出當(dāng)天烏魯木齊地窩堡機場的溫度遞減率為：

實際溫度遞減率=-56.5℃-（-25℃）/（11000m-647.9m）×1000=3.04℃/1000m，由此得出當(dāng)前機場溫度遞減率為-3.04℃/1000m。

因為當(dāng)前溫度遞減率已經(jīng)發(fā)生變化，采用計算得出的溫度遞減率計算當(dāng)前烏魯木齊地窩堡機場在飛行高度3600m的推測溫度為-33.9℃，與規(guī)范中給出的公式計算所得相差了10.2℃。根據(jù)推測溫度-33.9℃帶入公式（1）中計算得出當(dāng)前實際在高度3600m處得高度修正量為176m。

按照國際民航組織出版的空中航行服務(wù)程序航空器運行第二卷《目視和儀表飛行程序設(shè)計》Doc 8168中計算出的高度修正為386m，而根據(jù)本文中上述思路計算出來的高度修正為176m，兩者相差210m。可以理解為規(guī)范認為當(dāng)前機場條件下航空器在3600m高度飛行時實際高度為3600m-386m=3214m。而根據(jù)本文思路推算航空器在3600m高度飛行時實際高度為3424m。

4 結(jié)束語

低溫條件下國際民航組織規(guī)范中安全裕度比本文思路推算的安全裕度多了210米，導(dǎo)致低溫條件下運行的程序條件設(shè)置過于苛刻，例如低溫條件下的最低監(jiān)視引導(dǎo)高度圖，對于5000米以上的扇區(qū)高度增加達到了700多米，導(dǎo)致至少3個高度層范圍不能使用，給管制員以及航空公司造成了非常大的影響，管制員能使用的空域少了，只有采用限制航班量的方法來應(yīng)對同時造成了空域資源的浪費，限制航班量只有取消航班或者航班延誤，對航空公司造成經(jīng)濟上的損失。民用航空是在安全裕度和經(jīng)濟中間平衡取最優(yōu)結(jié)果的行業(yè)，如果經(jīng)濟獲利，安全裕度可能降低，如果一直提高安全裕度，那么就要犧牲經(jīng)濟。根據(jù)本文中提供的觀點可以發(fā)現(xiàn)實際中航空器飛行的高度比規(guī)范認為的高度高出了210米，那么規(guī)范的安全裕度是否過高，從而導(dǎo)致了航空公司的以及整個民航的運行效率下降還值得進一步討論。