飛行訓(xùn)練中非精密進近連續(xù)下降最后進近CDFA研究
2013-12-05 08:13:32郭家瑋
郭家瑋
【摘 要】通過研究非精密進近連續(xù)下降最后進近（CDFA）的實施方法，從而達到在實際飛行中降低進近安全風(fēng)險，減小飛行員工作負荷，提高經(jīng)濟性等目的。
【關(guān)鍵詞】連續(xù)下降運行；穩(wěn)定進近；下降率計算
非精密進近，它是有方位引導(dǎo)，但沒有垂直引導(dǎo)的儀表進近。精密進近，是使用精確方位和垂直引導(dǎo)，并根據(jù)不同的運行類型規(guī)定相應(yīng)最低標(biāo)準(zhǔn)的儀表進近。二者之間最大的區(qū)別就是，前者沒有垂直引導(dǎo)，要靠機組根據(jù)飛機離跑道頭的距離來計算、檢查和調(diào)整飛行高度，以控制飛機在規(guī)定的“下滑線”上下降。相對于精密進近，非精密進近沒有下滑引導(dǎo)，而且方位的引導(dǎo)也不盡精確，因此計劃和執(zhí)行一次非精密進近是飛行中難度較高的科目之一。據(jù)統(tǒng)計，60%的CFIT可控撞地飛行事故都發(fā)生在非精密進近中下降階段，航空器在實施非精密進近時的事故率是實施精密進近時發(fā)生的事故率的7倍。不過，我們并不能由此簡單地認為，非精密進近不安全或其安全系數(shù)不高。
目前非精密進近下降階段有兩種方式：
（1）階級下降方式。
即每過一個STEPDOWN FIX可以直接下到一個較低的高度直到MDA/H。
（2）連續(xù)下降方式。
直接從起始進近的高度保持類似ILS的剖面以一個恒定的下降率直到MDA/H。
這兩種進近剖面的控制方式的優(yōu)劣性是顯而易見的。
1.階級下降方式
非精密進近有能見度和云高的要求。如果我們按第一種方式進近，那么從理論上來說過了FAF或最后一個STEPDOWN FIX 階梯下降定位點（SDF）我們可以“立刻”下降到MDA/H，那么在這種情況下我們不可能看到跑道或繼續(xù)下降所要求的目視參考，并且都是低于正常的下降剖面，所以只有保持平飛直到能以正常的下降率下降至著陸或到MAPT復(fù)飛。在某些情況下，最后進近定位點后包括梯級下降定位點，儀表進近程序會公布梯級下降定位點和之后相應(yīng)的垂直下降梯度。對于最后進近定位點后包括梯級下降定位點的程序，其設(shè)計目標(biāo)是公布一個垂直下降梯度或下滑角度，確保垂直航跡不低于梯級下降定位點的超障高度。
在《中華人民共和國民用航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》MH/T4023-2007/ICAO Doc 8168：2006文件中有<目視和儀表飛行程序設(shè)計規(guī)范>，從這個設(shè)計規(guī)范里可以找到SDF相關(guān)內(nèi)容。
2.階梯下降定位點SDF
階梯下降定位點SDF是在一個航段內(nèi)確認已安全飛越控制障礙物后允許再下降的定位點。在最后進近航段只宜規(guī)定一個階梯下降定位點。除非可提供雷達或DME定位，在這種情況也不應(yīng)規(guī)定多余兩個階梯下降定位點。除非另有規(guī)定，在最后進近航段使用階梯下降定位點應(yīng)限制在航空器能夠同時接收飛行航跡和交叉方位的指示。如果在最后進近航段使用一個階梯下降定位點，則對有和沒有階梯下降定位點兩種情況都應(yīng)規(guī)定一個OCA/H。
目前非精密進近的最后進近航段設(shè)計中，傳統(tǒng)的梯度下降是在機場凈空剖面基礎(chǔ)上設(shè)計的，其中有的包含，而其他的則不包含梯級下降定位點（SDF）。按照包含梯級下降定位點的程序飛行（即沒有穩(wěn)定梯度下降的飛行）需要飛行員在通過最后進近定位點以后多次調(diào)整航空器的推力、俯仰姿態(tài)和高度，這些調(diào)整增加了在飛行關(guān)鍵階段飛行員的工作負荷和發(fā)生差錯的可能性；對于最后進近航段不包含梯級下降定位點的非精密進近，允許飛行員在通過最后進近定位點之后立即下降到最低下降高度/高（MDA/H），這種操縱通常被稱為“快速下降后平飛”（dive and drive）。無論對于上述哪種情況，航空器均有可能保持在最低下降高度/高（MDA/H）飛行直至從某一點開始繼續(xù)下降至跑道或達到復(fù)飛點（MAPt），在儀表氣象條件下可能導(dǎo)致在低至地面以上75米（250英尺）高上的延長水平飛行，并有可能導(dǎo)致最后進近時下降梯度過大或過小。
在傳統(tǒng)的非精密進近階梯下降，控制垂直速度在梯度下降高度逐級至各SDF梯級下降點（若適用）到MDA（H）改平，然后過渡到目視進近階段并著陸。程序復(fù)雜，需要反復(fù)改變推力姿態(tài)下降到MDA（H），在低高度不斷改變飛行航跡，頻繁的狀態(tài)改變再建立目視參考后又要重新調(diào)整油門和姿態(tài)，動作繁瑣，要求機組有更高的飛行技巧，更好的判斷能力及訓(xùn)練水平。
國內(nèi)公布的非精密進近仍然保留“五邊下降至MDH或MDA改平，在MAP之前看到目視參考繼續(xù)下降落地，否則復(fù)飛”，但國外已經(jīng)取消了這種進近方式，而是“下降至MDH或MDA如看不見目視參考立即復(fù)飛”。手冊已經(jīng)規(guī)定“下降至MDH或MDA如看不見目視參考立即復(fù)飛”。那么，當(dāng)在VOR或NDB（無DME）的進近程序中，就要求我們盡量精確計算高距比，這樣在短五邊適當(dāng)位置看到目視參考，否則過靠前就算在MDA看到目視參考也得復(fù)飛，或過靠后在MDA看不見目視參考復(fù)飛了。
而且，因為航空器平飛時需要增大發(fā)動機推力，并且此時航空器離地面距離較近，從而造成了大量的噪聲污染和燃油消耗。
然而，第二種方式就不同了。因為我們本來保持的就是類似ILS的3度左右的下降剖面，到MDA/H后若看不到要求的目視參考就要考慮復(fù)飛，因為若要平飛就會脫離正常的剖面而高了，即使最后看到跑道也有可能不具備落地條件。那么讓我們來詳細的了解一下：
3.連續(xù)下降最后進近（CDFA）相關(guān)概念
根據(jù)國際民航組織（ICAO）的定義：
3.1連續(xù)下降運行（CDO）
連續(xù)下降運行是基于空域設(shè)計、程序設(shè)計和空管協(xié)調(diào)的一種運行。飛機盡可能進行連續(xù)下降，最好是在低阻力形態(tài)下，在最后進近定位點/最后進近點之前，使用發(fā)動機最小推力。
3.2優(yōu)化后的剖面下降（OPD）
優(yōu)化后的剖面下降是“通常與公布的進場（STAR）相關(guān)的下降剖面，其設(shè)計旨在盡可能地實際運用連續(xù)下降運行.優(yōu)化后的剖面下降是實施連續(xù)下降運行的一種方法?！眱?yōu)化后的剖面下降是先進的連續(xù)下降運行或連續(xù)下降進場（CDA）。
3.3連續(xù)下降最后進近（CDFA）
連續(xù)下降最后進近是一種與穩(wěn)定進近相關(guān)的飛行技術(shù)，在非精密儀進近程序的最后進近階段連續(xù)下降，沒有平飛，從高于或等于最后進近定位點高度/高下降到高于著陸跑道入口大約15米（50英尺）的點或者到該機型開始拉平操作的點。
4.穩(wěn)定進近
4.1穩(wěn)定進近的特征
穩(wěn)定進近的特征是保持恒定俯仰角和下降率的進近垂直航跡直至起始著陸動作。飛越最后進近定位點后，在下降至低于最低穩(wěn)定進近高度/高之前建立著陸形態(tài)、合適的進近速度、推力調(diào)定和航跡。正常情況下穩(wěn)定進近是最安全的剖面，但也不排除某些特定的情況下需要其它特殊的進近剖面。
在儀表氣象條件（IMC）下飛機距離跑道入口高度1000英尺時，目視氣象條件（VMC）下飛機距離跑道入口高度500英尺時應(yīng)完成所有的簡令和檢查單，飛機應(yīng)建立穩(wěn)定進近，在此高度以下仍處于不穩(wěn)定進近時，飛行機組應(yīng)立即啟始復(fù)飛程序。
4.2穩(wěn)定進近條件
當(dāng)儀表氣象條件（IMC）下飛機距離跑道入口處高度1000英尺（目視氣象條件（VMC）下500英尺）至著陸接地區(qū)滿足了以下條件進近就是穩(wěn)定的進近： 在儀表氣象條件（IMC）下飛機距離跑道入口高度1000英尺時，目視氣象條件（VMC）下飛機距離跑道入口高度500英尺時應(yīng)完成所有的簡令和檢查單，飛機應(yīng)建立穩(wěn)定進近，在此高度以下仍處于不穩(wěn)定進近時，飛行機組應(yīng)立即啟始復(fù)飛程序。
當(dāng)儀表氣象條件（IMC）下飛機距離跑道入口處高度1000英尺（目視氣象條件（VMC）下500英尺）至著陸接地區(qū)滿足了以下條件進近就是穩(wěn)定的進近：
（1）飛機在正確的航跡上。
（2）飛機建立正常的著陸形態(tài)。
（3）截獲下滑道或飛越最后進近定位點后，操縱飛機的飛行員僅需要正常的修正來保持正確的航跡和所需的下降剖面直至在接地區(qū)內(nèi)著陸。
（4）飛機速度在經(jīng)批準(zhǔn)的飛機飛行手冊中規(guī)定的范圍內(nèi)。
（5）下降率不大于1000英尺/分。如果預(yù)計下降率將大于1000英尺/分，應(yīng)做一個特殊的進近簡令。如果進近中遇到非預(yù)計并持續(xù)大于1000英尺/分的下降率，應(yīng)執(zhí)行復(fù)飛，條件允許下，做好特殊的進近簡令后再嘗試第二次進近。
（6）推力調(diào)定適合于選擇的著陸形態(tài)，并在允許的推力范圍之內(nèi)。
在沒有垂直引導(dǎo)進近的情況下，機組應(yīng)該考慮飛機動態(tài)和風(fēng)的條件，對進近計劃的實施情況予以特別關(guān)注。為了確保安全的垂直間隔和良好的情景意識，不操縱飛機的飛行員應(yīng)在飛越公布的定位點和其他選擇的定位點時及時報告高度；操縱飛機的飛行員應(yīng)根據(jù)情況及時調(diào)整下降率。除特別情況外，維持恒定俯角和恒定下降率終止于接地點的下降剖面是最安全的。
如果在接近最低下降高度時或批準(zhǔn)的最低下降高度的緩沖高度，或到達了復(fù)飛點未建立目視參考，飛行員應(yīng)該實施公布的復(fù)飛程序。在飛機距離跑道入口的高度1000英尺以下時，不推薦在最低下降高度（或在最低下降高度以上的某一高度）改平，而應(yīng)該實施復(fù)飛。
航道/下滑道引導(dǎo)：航道和下滑道偏差必須在±1個點范圍在盤旋進近過程中，五邊高于機場標(biāo)高300英尺高度，應(yīng)保持機翼水平。對于非正常條件下的特殊進近，若要偏離上述穩(wěn)定進近要素，需要特別的簡令。
坡度：進近期間允許使用機組操作手冊中規(guī)定的最大坡度但不應(yīng)大于30o。
下降率：保持在目標(biāo)下降率±300英尺/分以內(nèi)。
推力管理：飛行員可使用被批準(zhǔn)的手冊中所允許的推力范圍。
修正過量：正常范圍的修正偶爾會由于大氣條件原因而瞬時過量。這種過量是可以接受的。由于飛行員操縱技術(shù)不佳導(dǎo)致的經(jīng)常的或持續(xù)的過量不屬于正常范圍的修正。
基于看到的跑道、相應(yīng)的跑道燈光或標(biāo)志，飛行員可使用正常的修正動作安全著陸；如果不能使用正常修正動作安全著陸，應(yīng)實施復(fù)飛。
5.連續(xù)下降CDA技術(shù)和連續(xù)下降進近CDFA技術(shù)的發(fā)展情況
民航先進國家，比較推崇CDFA方式。從2002年開始，歐美等國家陸續(xù)開展了CDA程序的研究與推廣。美國進行了多次CDA試驗，取得了一些試驗數(shù)據(jù)。這些試驗包括飛行模擬仿真以及真實的航班飛行。2004年，美國先后在洛杉磯機場以及路易斯韋爾國際機場進行了較為全面的CDA程序試驗。日本國土交通省于2009年5月在關(guān)西機場進行了CDA試飛。歐洲的一些研究機構(gòu)也先后在阿姆斯特丹、斯德哥爾摩以及倫敦西斯羅機場驗證了CDA程序， 并進行了推廣。2012年11月19日至30日，國際民航組織在蒙特利爾第十二次空中航行會議建議將連續(xù)下降運行和連續(xù)爬升運行的兩個規(guī)劃思路，納入航空系統(tǒng)組塊升級框架之中。
2013年3月19日，中國民航總局發(fā)出AC-121/135FS-2013-46咨詢通告 《連續(xù)下降最后進近（CDFA）》為在實施非精密進近程序過程中使用連續(xù)下降最后進近技術(shù)的運營人提供指南，并說明了使用CDFA技術(shù)的運行程序，以及航空運營人將CDFA技術(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)操作程序（SOP）實施所推薦的一般程序和訓(xùn)練大綱。
6.連續(xù)下降進近的效益
相對于航空器在到達最低下降高度/高前快速下降的大梯度下降（快速下降后平飛）進近技術(shù)，CDFA技術(shù)具有下述優(yōu)勢：
（1）通過應(yīng)用穩(wěn)定進近的概念和標(biāo)準(zhǔn)操作程序降低安全風(fēng)險。
（2）提高飛行員情景意識并減少工作負荷。
（3）減少大推力狀態(tài)下的低空平飛時間，提高燃油效率、降低噪音。
（4）進近操作程序類似于精密進近和類精密進近，包括復(fù)飛機動飛行。
（5）能夠與氣壓垂直導(dǎo)航（baro-VNAV）進近的實施程序相整合。
（6）減少在最后進近航段中低于超障裕度的可能性。
（7）當(dāng)處于公布的下降梯度或下滑角度飛行時，航空器姿態(tài)更容易使飛行員獲得所需的目視參考。
因為用CDFA來實施非精密進近，取消了最后進近中的階梯下降，釋放了機組的精力，降低了飛機的操縱難度。在飛機衡定下降過程中，機組在“MDA（MDH）+50英尺”的特定決斷高度點上實施“著陸/復(fù)飛”決斷，類似于精密進近，便于操作和技術(shù)統(tǒng)一，降低非精密進近沒有垂直引導(dǎo)的固有風(fēng)險。非精密進近方式通過儀表在水平方向上能夠一目了然地判斷出飛機偏在跑道五邊延長線的左邊或者右邊，但在垂直方向上則需要根據(jù)兩塊儀表上的顯示，得出“高度”和“距離”數(shù)值，并以“距離”的整數(shù)值為基準(zhǔn)，來反復(fù)對照相應(yīng)的“高度”值是不是匹配。因為需要計算比較，不直觀，隱隱襲來的觸地危險也不甚明顯。如果加之能見度不好，此時的高度控制易受干擾、易中斷、易出錯。
與傳統(tǒng)的進場方式相比，連續(xù)下降進近能使航空器保持在較高高度、較高速度飛行即從巡航高度到最后進近定位點，航空器處于慢車推力下降，并且沒有任何平飛階段，發(fā)動機可以大部分時間處在慢車工作狀態(tài)，滿足節(jié)油的目的。另外，因為其減少了航空器進場所需時間， 因此消耗的燃油量也會下降。節(jié)省了飛行時間。
航空器降落時的噪聲來源于兩個方面：一方面是發(fā)動機噪聲，另一方面是空氣動力噪聲。為保證航空器安全著陸，發(fā)動機必須產(chǎn)生更高的驅(qū)動力，由此產(chǎn)生的噪聲代價默認為可接受的；而來自干機翼邊沿的空氣動力噪聲，在航空器進場著陸操作時對機場周邊環(huán)境的影響更大，而通過調(diào)整航空器進近著陸程序可降低對進場噪聲敏感區(qū)的噪聲干擾。連續(xù)下降進近技術(shù)的優(yōu)勢在于，在遠離機場和高度更高的地方，開始進行抵達機場跑道所需要的操作，然后以最少的矯正緩慢下降。從而有效地降低噪聲、減少污染物排放并且節(jié)省燃油。因此連續(xù)下降運行的研究及應(yīng)用，對于減輕民航事業(yè)的快速發(fā)展給自然環(huán)境以及機場周邊居民帶來的負擔(dān)和影響起著至關(guān)重要的作用。
7.設(shè)定特定決斷高度/高（DDA/H）
使用CDFA技術(shù)進近時，在局方批準(zhǔn)由運營人確定在公布的MDA（H）上增加一定高度作為特定決斷高度/高（DDA/H）。例如，在公布的MDA（H）增加15米（50英尺）作為特定決斷高度，即當(dāng)下降至此高度/高時，飛行員根據(jù)條件決斷，如果滿足著陸條件繼續(xù)進近，若不具備著陸條件，飛行員應(yīng)開始復(fù)飛。以確保航空器不會下降到公布的最低下降高度/高以下，給飛行員一定的決斷時間，增加安全余度。
下降率計算：
中國民航局公布的儀表進近圖中提供了下降率表，根據(jù)地速直接查出或使用插值法計算。非精密進近圖剖面圖公布有最后進近航段的下降梯度Gr，表格中公布有低速GS對應(yīng)的下降率RD和飛行時間。
RD和GS的關(guān)系為：RD=GS×Gr。
以綿陽32號VOR/DME進近為例，
進近速度150km/h，下降梯度5.2%，1m≈3.28ft
那么下降率
RD=150km/h×5.2%
=7.8km/h
=7.8×1000×3.28÷60
=426.4ft/min。
則150km/h地速的飛機保持400ft/min左右的下降率。
高距比可以直接從剖面圖右下角圖標(biāo)直接查出，或計算：
根據(jù)一定的下降梯度（n%），可以計算出此時要求的高度和距離之比。即每一海里距離應(yīng)該配的高度（英尺）
1nm≈1852m，1m≈3.28ft
tanɑ =H÷S=n%
H=S×n%=1852m×n%=1852m×3.28ft×n%=60.74×n
8.結(jié)論
連續(xù)下降進近，減輕進近的工作負荷，使飛行人員在進近中有更多精力，有利于學(xué)生在進近過程中的注意力分配。
每一次進近過程中，飛機相對跑道的姿態(tài)和位置都更容易一致，方便為飛行機組制定相對統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)操作程序。
學(xué)生對飛機性能了解不夠，對飛機狀態(tài)調(diào)整判斷會略顯欠缺特別是下降梯度下降率，進近速度，姿態(tài)的配合，需多在帶飛中學(xué)習(xí)體會。
更需要加強非精密進近的進近準(zhǔn)備、進近實施、目視著陸、中止著陸和復(fù)飛四個飛行階段以及單發(fā)特情的訓(xùn)練學(xué)習(xí)。
學(xué)生需要在飛行準(zhǔn)備階段根據(jù)公布的垂直下降梯度或下滑角度正確計算出需要的下降率，飛行實施時按計算出的正確的下降率實施進近下降。
操縱飛機的飛行員（PF）和監(jiān)控飛機的飛行員（PM）明確職責(zé)標(biāo)準(zhǔn)喊話，PF根據(jù)計算下降率調(diào)整控制飛機狀態(tài)，PM對應(yīng)進近圖剖面圖公布高距比提醒PF，PF根據(jù)PM提示檢查核對高距比調(diào)整飛機狀態(tài)。
安全第一，關(guān)于使用最小推力持續(xù)下降進近不推薦學(xué)生機組使用。
【參考文獻】
[1]（美）托尼·科恩（Tony Kern）著，劉洪波譯.控制飛行差錯-進近與著陸[J].中國民航出版社，2005.
[2]魏光興，張煥，楊虎.ILS五邊進近[J].飛行員，1995.
[3]張煥，魏光興.儀表飛行程序[J].中國民航飛行學(xué)院，1995.
[4]張煥.空中領(lǐng)航學(xué)（上）[J].中國民航飛行學(xué)院，1994.
