基于繞滑使用方式的繞滑航行安全分析要點及流程探討

李 丘 王冬冬 王 哲 楊子晴

(1、民航中南機場設計研究院,廣東 廣州 510000 2、民航中南空中交通管理局,廣東 廣州 510000)

繞滑概念的首次出現是在德國法蘭克福機場,2002年,荷蘭阿姆斯特丹史基浦機場完成了繞滑建設,并投入運行。美國的第一條繞滑是在于2007 年在亞特蘭大哈茲菲爾德機場建成投運。

目前,國內對于繞滑的建設和使用尚處于探索階段,虹橋機場是國內最早建設繞滑的機場,早在2010 年便完成了繞滑的建設,廣州白云機場的繞滑于2017 竣工,目前,虹橋和白云的繞滑都因多種原因尚未開始正式投入使用。

繞滑的建設和運行需要充分考慮繞行航空器對于燈光、導航設施、人因及航行安全等方面的影響。而航行安全問題又是繞滑運行中尤為重要的一方面,本文重點就該方面進行探討論述。

1 繞滑的構型分類

常見的繞滑構型根據繞滑與跑道的連接方式進行區分,可以分為小環繞滑、大環繞滑以及混合式繞滑(圖1)。

圖1 繞滑分類

在此基礎上可以繼續細分為多層繞滑、單層繞滑。多層繞滑相較單層繞滑來講,在運行上主要的特點是可以在機型限制上更加靈活,小機型選用內層繞滑,大機型選用外層繞滑,進而實現更加精細化的運行,減少滑行時間及燃油消耗。

2 繞滑典型使用方式

從繞滑位置與跑道使用策略的關系,可以分為四種類型,包括：著陸末端繞滑、著陸始端繞滑、起飛末端繞滑、起飛始端繞滑,如圖2 所示。

圖2 繞滑使用方式

3 航行安全分析

3.1 分析方法

將繞滑上運行的航空器作為沿滑行中線分布的臨時障礙物進行考慮,以不同機型的最大垂尾高度和道面標高之和作為障礙物高度。下面是根據機型尺寸進行分類的不同類型航空器最大垂尾高度表。

表1 典型機型垂尾高度

3.2 分析內容

繞滑航行安全分析主要包括飛行程序超障安全評估、飛機性能影響評估,根據中國民用航空局施行的相關程序規范及飛機性能分析咨詢通告,涉及的評估內容主要包括以下內容,如表2 所示。

表2 繞滑航行安全分析內容

3.2.1 起飛航徑區。起飛航徑區為對稱分布于起飛航徑兩側的一個四邊形區域,始于跑道末端或者凈空道末端。如圖3 所示。

圖3 起飛航徑區

其中,E0為起飛航徑區起始寬度,E 為起飛航徑區寬度,1/2Emax為起飛航徑區最大半寬,D 為航徑長度,Dmax為航徑最大長度。

通過確定起飛航徑區內障礙物的最大凈梯度,進一步進行機場規劃運行機型的起飛性能分析,確定各機場起飛重量,結合主要規劃航線,完成航程業載分析,明確繞滑運行對于規劃機型典型航線的業載影響。

這里需要注意,在對于多跑道獨立離場運行模式來講,按照ICAO Doc9643 以及Doc4444 規范要求,需要盡快建立不小于15°的離場偏置角,離場偏置后的起飛航徑區也需要進行一個相應的偏置保護。

3.2.2 OIS 面。障礙物鑒別面是在航空器全發離場時用于鑒別障礙物的一個斜面,如圖4 所示。

圖4 全發離場障礙物鑒別面

對于直線離場,OIS 面的起點為DER 之上5m(16 ft),有障礙物穿透2.5%OIS 面時,應該調整離場航線以避免OIS 面被穿透。如果不可行,則可以增大PDG 以在穿透障礙物之上提供最小超障余度。若障礙物要求增加梯度以爬升至60m(200 ft)高或以下,(通常是由于近距離的低高度障礙物)該梯度不需要公布,但應該公布穿透OIS 面的近距離障礙物的位置和標高/高。

對于繞滑上運行的航空器,在進行OIS 面評估的時候,如果突破OIS 面,可以通過兩種方式進行處理：a.公布更大的起飛爬升梯度；b.在滿足豁免條件的前提下,不公布所需更大的起飛爬升梯度,公布繞滑線位及關鍵點垂尾高度,要求目視避開繞行航空器,同時提高起飛標準,增加公布云底高限制要求。在這種情況下起飛標準A、B 類和C、D 類的RVR/VIS 將分別提高至最低1600m和2000m,對于大型機場起飛運行效率將存在一定影響,建議在實際運行中,可考慮公布在細則中,供管制人員根據當天氣象情況靈活選擇是否使用繞滑。

3.2.3 OAS 面。對于國內讀的機場而言,精密進近障礙物評價面一般是指盲降進近的OAS 面,該面用以評估確定機場盲降運行標準,OAS 面主體由X 面、Y 面、W面、Z 面組成,具體結構參數與機型、跑道長度、盲降參數相關,如圖5 所示。

圖5 精密進近障礙物評價面(盲降)

由于繞滑上的航空器為臨時移動障礙物,在評估繞滑運行影響時,可以進行一定程度的忽略,僅需考慮沿跑道延長線兩側各150m 內的航空器的影響,如表3 所示。

表3 盲降OAS 評估可忽略的障礙物

3.2.4 PAOAS 面。機場如果實施獨立平行進近的運行時,還需評估PAOAS 面以滿足航空器在實施獨立平行進近過程中緊急改出的超障需求,PAOAS 面主要由位于相鄰跑道外側的兩個斜面(用P1 和P2 表示)組成。確定的斜面幾何結構類似于OAS 面,如圖6 所示。

圖6 平行進近障礙物評價面

在PANS-OPS,Doc 8168 的第九次修訂中,增加了PAOAS 面的豁免內容,對于相對入口高200ft 一下的障礙物穿透PAOAS 面可以忽略。對于繞滑上運行的航空器來講,垂尾加平面標高通常不會突破入口標高以上60m,所以繞滑對于獨立進近一般不會產生影響。

3.2.5 APV-OAS 面。對于國內機場而言,垂直引導進近障礙物評價面一般是指具備Baro-VNAV 功能的RNP APCH 進近OAS 面, 該面用以評估確定機場LNAV/VNAV 運行標準,APV-OAS面主體由最后進近面(FAS)、地面平面、復飛面(Z 面)組成,具體結構參數與機型、跑道長度、航道參數、溫度相關,如圖7 所示。

圖7 垂直引導進近障礙物評價面(Baro-VNAV)

3.2.6 VSS 面。VSS 面是進近目視航段保護面,不允許存在障礙物穿透,但是對于低于跑道入口之上15m 的臨時移動障礙物可以進行忽略。

3.2.7 OFZ 面。OFZ 面為無障區,由內進近面、內過渡面和終止著陸面組成,以及這些面所圍的升降帶。該區域內不允許任何固定障礙物穿透,同時在跑道滑行和等待的航空器也不應影響OFZ 面,除非出于航空導航目的所要求的輕質、易折物。

3.3 分析內容與繞滑使用方式的關系

以常見的窄距跑道組,一起一降跑道運行模式為例,四種繞滑使用方式涉及的針對性評估內容如下：

3.3.1 起飛末端繞滑。起飛末端繞滑上運行的航空器將穿越起飛航空器下方,在航行影響分析時,應重點分析離場跑道的起飛航徑區及OIS 面,同時,考慮到窄距跑道組構型條件下,相鄰著陸跑道距離較近,其進近復飛保護區將覆蓋起飛末端繞滑,則還應當增加該繞滑對于相鄰著陸跑道復飛程序的影響分析,評估著陸跑道OAS面、APV-OAS 面、OFZ 面。

3.3.2 起飛始端繞滑。起飛始端繞滑在繞行單跑道時,對飛行程序及飛機性能均不產生影響,但是在窄距跑道組構型下,因為相鄰著陸跑道距離較近,還需考慮該繞滑對于著陸跑道進近的影響,增加評估其對于著陸跑道OAS 面、APV-OAS 面、VSS 面、OFZ 面的影響。

3.3.3 著陸末端繞滑。著陸末端繞滑上運行的航空器將穿越復飛航空器下方,并且在窄距跑道組構型下,也可能對相鄰離場跑道的全發離場及單發離場存在影響,特別是涉及獨立離場運行時,離場直線段需要進行偏置,所以不僅需要分析著陸跑道OAS 面、APV-OAS 面、OFZ 面,還需重點對相鄰離場跑道的起飛航徑區、OIS 面進行分析。

3.3.4 著陸始端繞滑。著陸始端繞滑上運行的航空器將穿越著陸航空器下方,在航行影響分析時,重點分析著陸跑道OAS 面、APV-OAS 面、VSS 面及OFZ 面。

4 繞滑航行安全分析流程

綜上,在進行繞滑的航行安全分析時,其基本流程如圖8 所示。

圖8 繞滑航行安全評估流程

5 結論與建議

航行安全分析是繞滑建設過程中論證的重要內容,需在建設前期,進行深入的研究分析,主要的分析內容包括起飛航徑區、障礙物鑒別面(OIS)、盲降障礙物評價面(OAS)、平行進近障礙物評價面(PAOAS)、垂直引導進近障礙物評價面(APV-OAS)、目視航段面(VSS)、無障區(OFZ),分析時需根據擬定的繞行流線方案,結合繞滑使用方式進行針對性的評估,以保證繞滑運行上的安全。

由于評估分析內容與未來繞滑的使用方式息息相關,建議在繞滑建設前期,充分征求管制運行單位的意見,結合未來繞滑具體的運行需要,提出主要的繞行流線方案。根據具體繞滑使用方式進行針對性評估。