北京終端區(qū)飛行程序優(yōu)化設計

靳佳宇

摘要：本論文首先概述了目前國內(nèi)外有關飛行程序的背景和研究，明確飛行程序優(yōu)化設計的重要性和合理性;其次對北京終端區(qū)的空域結構以及運行概況做了簡單介紹;進而通過COORD及CAD軟件制圖，選取北京終端區(qū)內(nèi)的典型進離場程序進行沖突分析，提出優(yōu)化的基本原則方法，從高度方面提出優(yōu)化解決方案;最后，本文對飛行程序的優(yōu)化問題進行了總結與展望，并給出了一些自己的看法。

第一章 ?研究內(nèi)容及方法

本文研究終端區(qū)飛行程序優(yōu)化問題，以北京終端區(qū)空域為背景，包括三個組成部分，分別為北京終端區(qū)空域結構整體介紹;進離場航圖信息的繪制與分析，找出沖突及不合理所在;飛行程序的優(yōu)化。具體安排如下：

1.搜集北京終端區(qū)相關資料信息并分析整理;

2.利用COORD軟件對首都機場的相關導航臺坐標進行轉(zhuǎn)換;

3.利用CAD軟件對進離場航線進行繪制，分析沖突所在;

4.對沖突點提出優(yōu)化解決方案;

5.總結及展望。

第二章 ? 北京終端區(qū)飛行程序優(yōu)化設計研究基礎

2.1 ?終端區(qū)介紹

如圖2-1，為終端區(qū)基本空域結構示意圖。其包括了跑道、塔臺管制區(qū)域、走廊口、標準進離場航線、等待航線、起始進近（IAF）航段、中間進近（IF）航段、最后進近（FAF）航段、復飛航段等[4]。

2.2 ?北京終端區(qū)的運行及現(xiàn)行安全間隔

首都機場共有三條平行跑道，分別是36L/18R（長3200米寬50米、瀝青）、36R/18L（長3800米寬60米、瀝青）和01/19（長3800米寬60米、水泥），向南、向北兩種運行模式，以向北運行為主。

北京終端區(qū)內(nèi)現(xiàn)行的飛行安全間隔標準如下：

1.雷達水平間隔為6KM;

2.尾流間隔如下表所示：

1）H代表重型機，為最大允許起飛全重大于13600kg的航空器;

2）M代表中型機，為最大允許起飛全重小于等于13600kg，大于等于7000kg的航空器;

3）L代表輕型機，為最大允許起飛全重小于7000kg的航空器。

第三章 北京終端區(qū)內(nèi)飛行沖突分析

3.1 ?終端區(qū)航路點坐標信息

搜集北京終端區(qū)導航臺及重要點的地理位置信息，利用COORD軟件進行大地坐標與平面坐標的轉(zhuǎn)換。

3.2 ?終端區(qū)沖突點分析

3.2.1 ?向北運行典型沖突點分析

向北運行時，沖突點的分布如圖所示。其中藍色代表進場航線，綠色代表36R離場航線，粉色代表36L離場航線，紅色圓圈表示沖突點。

1.36L/36R/01跑道GITUM進場航空器與與36L跑道向東CDY方向離場航空器交叉

進場航空器在由GITUM-AA125的航段高度最低下降到3000米，離場航空器在起飛后AA157至AA161航段高度爬升到3000米，在此期間高度范圍重疊，有交叉穿高度風險，存在沖突。2.36L/36R/01跑道KM進場航空器與36R跑道向西方向離場航空器在AA115交叉

從KM進場的航空器由高度4500米下降到AA112點的最低高度3000米，離場航空器在AA154點至少已經(jīng)到達高度4200米，在AA115點到達5100米，因此二者之間沒有潛在的匯聚穿高度風險存在，無沖突。

3.2.2 ?向南運行典型沖突點分析

向南運行時，沖突點的分布如圖所示。其中藍色代表進場航線，綠色代表36R離場航線，粉色代表36L離場航線，紅色圓圈表示沖突點。

1.18L跑道LADIX-8F方向離場航空器與18R跑道LADIX-8H方向離場航空器匯聚

18L跑道航空器起飛后在AA269點高度至少要達到4200米，18R跑道離場航空器在AA243點高度至少達到1800米，在AA179點高度達到5400米，在此期間高度范圍重疊，因此離場的航空器之間有匯聚穿高度風險。

2.18L跑道RENOB方向離場航空器與18R/18L/19跑道VYK/BOBAK/ZANGANGZHEN方向進場航空器有交叉點

18L跑道航空器起飛后在AA244點高度最大能達到5400米，進場航空器在AA211-AA212的航段高度在5400米以上，之后開始下降，航空器很有可能在AA211-AA212航段同高度或者高度小于垂直間隔，因此有沖突。

第四章 ?飛行程序優(yōu)化研究

4.2 ?進離港飛行程序典型沖突點優(yōu)化

1 ?向北運行沖突點的優(yōu)化

1.航空器由GITUM進場后保持3600米的高度，離場航空器起飛后在AA157之前高度爬升到3000米，待相遇之后，進場航空器再逐漸下降高度來保證兩者之間的安全間隔。

2.36L航空器起飛離場后在航路點AA132以及之后保持最低高度1800米，36R航空器起飛后立即爬升，在AA152達到最低高度2100米。兩者建立水平間隔之后，36L航空器繼續(xù)爬升，在AA163達到指定高度。

2 ?向南運行沖突點的優(yōu)化

1.18L跑道航空器起飛后在AA262點高度保持1800米及以上，2700米及以下，18R跑道離場航空器起飛后爬升，在AA262點高度達到3000米及以上，這樣使兩個離場航空器建立垂直間隔，相遇后建立水平間隔以后，兩者繼續(xù)爬升到指定高度。

2.18L跑道航空器起飛后爬升，在AA211點保持高度5100米及以下，直到在AA244點到達指定高度5400米，BOBAK進場航空器在AA211點之前一直保持5700米的高度，交叉之后建立水平間隔開始下降;VYK/ZANGANGZHEN進場航空器在AA211點之前一直保持5400米的高度，交叉之后建立水平間隔開始下降。

第五章 ?總結及展望

在未來的北京終端區(qū)規(guī)劃中，將可能提出更多飛行程序優(yōu)化設計方案，達到確保飛行安全的目的。通過充分利用現(xiàn)有的設備，將北京終端區(qū)空域規(guī)劃和管制有機結合在一起，更好的應對航班量大幅增長帶來的流量問題，減少航班延誤，提高空域利用率，保證飛行安全。

由于時間、精力及學識有限，在本文相關的研究工作中，仍有許多內(nèi)容需要不斷改進和進一步的研究。飛行程序的運行優(yōu)化問題涉及空中交通管理、航空器飛行性能與空氣動力學、計算機仿真等多個學科的交叉和融合，需要對多個學科展開深入的理論研究和理解;一套成熟的飛行程序優(yōu)化設計是在經(jīng)過大量驗證和實例分析的基礎上建立起來的，因此本文所提高的優(yōu)化方法還不夠成熟和完善。希望在日后的工作中，多對該方案進行驗證，使其能得到更加廣泛的應用。