22分鐘化學氧氣在烏魯木齊高原航段的應用

張 序，黃宇豐，陳 琳，周 川，譚 力，侯 勇，陳 彬

(1.中國國際航空股份有限公司 a.運行控中心西南分控中心;b.培訓部西南分部，成都 610202；2.中國民用航空大學 空中交通管理學院，天津 300300；3.中國國際航空股份有限公司西南分公司 成都飛行部，成都 610202)

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22分鐘化學氧氣在烏魯木齊高原航段的應用

張 序1a，1b，黃宇豐1a，陳 琳2，周 川1a，譚 力3，侯 勇3，陳 彬3

(1.中國國際航空股份有限公司 a.運行控中心西南分控中心;b.培訓部西南分部，成都 610202；2.中國民用航空大學 空中交通管理學院，天津 300300；3.中國國際航空股份有限公司西南分公司 成都飛行部，成都 610202)

對國航在西南區(qū)域執(zhí)行烏魯木齊航線一般高原航線和平原航線進行了對比和分析，總結氧氣改裝以后運行一般高原航段烏魯木齊航線的優(yōu)勢，并分析目前國航機組在執(zhí)行一般高原航段運行過程中申請直飛X18航路的優(yōu)勢所在，最后以國航某日航班實際的運行情況為案例，著重分析了22分鐘化學氧氣系統(tǒng)飛機在烏魯木齊航線高原航段運行的運行控制方式。

化學氧氣；座艙釋壓；高原航線；運行控制

我國西部地區(qū)和西北部地區(qū)分布了大量的山脈，部分山脈的海拔高度超過4 000 m。如果按照一般的飛機氧氣供氧，這些航線在執(zhí)行過程中將無法滿足座艙釋壓情況下的緊急下降高度，必須選擇繞飛其他區(qū)域滿足相關的需求。部分公司在成功運行了西部的高原復雜機場后，將以前高原機場運行的方式運用到高原航線的運行，最明顯的就是成都—烏魯木齊航線。在前期文獻中，在氣象方面楊洪儒就“烏魯木齊機場大霧近36年出現(xiàn)時間的分布特征及不均勻性”進行了較為詳細的分析[1]，張利平和胡建軍分別就烏魯木齊機場的強雷暴[2]和強沙塵[3]天氣進行了分析。在管制方面蘭青就“烏魯木齊管制區(qū)雷達監(jiān)控條件下的程序管制”[4]進行了論述，陳建偉就“區(qū)域導航技術在烏魯木齊機場的應用”[5]進行了研究，姜江則在“烏魯木齊機場雷暴的特點與飛行管制”[6]一文中將烏魯木齊分管制程序進行了分析。在機場經(jīng)濟方面，秦華亮通過建模的形式完成了論文“模型預測新疆烏魯木齊地窩堡國際機場客流的方法和效果分析”[7]，趙麗莉則在“南航烏魯木齊航空中轉旅客資源開發(fā)戰(zhàn)略探析”[8]一文中分析了機場在中轉旅客方面的經(jīng)濟性和戰(zhàn)略發(fā)展。但是，綜合來看針對烏魯木齊航線簽派放行和監(jiān)控方面的研究基本為空白，本文就是針對供氧方面的特點對烏魯木齊航線的簽派放行進行的研究。烏魯木齊航線分為平原運行的北線和高原航線的南線，本文就該特點做出較為詳細分析和解讀。

1 高原航線的定義及特點

1.1 高原航線的定義

中國國際航空股份有限公司對高原航段的定義是指航路最低安全高度在4 300 m(14 000 ft)及以上的航段；高原航線是指包含高原航段的航線[9]。

1.2 高原航線的特點

1.2.1 航路安全高度高、對飛機性能要求高

高原航線運行因受地形影響造成航路最低安全高度高，以拉薩航線為例：在昌都以東的航路安全高度為6 336 m，昌都以西為7 470 m，飛機在航路上發(fā)生發(fā)動機失效后飛機的飄降性能和客艙釋壓后飛機的供氧能力都必須滿足高原航線飛行的特殊要求，飛機的維護標準需根據(jù)高原運行的要求特別制定。

1.2.2 航路天氣復雜、飛行限制多

西部高原航線因受西南暖濕氣流和西風急流影響，云系多，雨量充沛，云中雷暴和結冰現(xiàn)象明顯，空氣對流強烈，空中顛簸強烈，高空急流常常伴有中度以上的顛簸，而氣象雷達受航路地形回波的影響，反射波干擾大，影響了飛行人員對實際天氣情況的判斷，增加了繞飛難度。高原航線受地形影響和空管在飛行高度、飛行間隔、繞飛距離等方面的特殊限制，也給飛機運行帶來更多的困難。

1.2.3 通訊導航設施少、有效工作范圍受限

高原航線主要在山區(qū)飛行，航路上的無線電通訊干擾大、信號弱，時常出現(xiàn)雜音或者失真，通訊較為困難，經(jīng)常需通過中轉臺、插轉臺、飛機之間相互轉報，或通過高頻通訊等方式與地面管制取得聯(lián)系。高原航線上導航設備較少，指示誤差較大。航站區(qū)域內的導航設備由于地形影響會出現(xiàn)信號屏蔽或假信號現(xiàn)象。

1.2.4 特殊情況的處置程序復雜

在高原航線飛行中如果發(fā)動機失效，往往需要實施飄降程序。在實施飄降時，需根據(jù)飛機與航路發(fā)動機失效折返點的位置關系，做出改航、返航或繼續(xù)飛向指定機場的決定。當飛機因客艙釋壓緊急下降時，飛行人員需根據(jù)不同航線特點執(zhí)行對應的航線客艙釋壓應急操作程序。

1.2.5 航路備降機場少，運行控制難度大

某些高原航線在起飛機場和目的地機場之間可供使用的備降機場很少，對于某些機型甚至沒有備降機場，在運行時往往使用起飛機場作為其備降機場；簽派放行時還經(jīng)常受備降機場天氣因素的制約，運行控制難度較大。運行中當發(fā)生特殊情況如：失火等，要求飛機盡快著陸時，機組決策和處置的難度非常大。

2 高原航路飛行操作的總體要求

針對多山地地形，在涉及航路通常使用飛越山區(qū)的最小越障余度(MOC)，并在AIP中說明，但在沒有可用資料的地方，可使用表1的余度，如果選擇的巡航高度或飛行高度是在接近計算的最低安全高度，最大標高超過900 m(3 000 ft)的地形距飛機在19 km(10 nmi)以內。針對終端區(qū)，強風與多山地形相結合，由于白努力影響能產生大氣壓的本地變化，特別發(fā)生在風向橫穿山脊和山梁，進行正確的計算是不可能的，但是理論研究已經(jīng)表明高度表誤差如表1所示(機長判斷地形、風向和風速的結合是否需要對其進行修正)。

表1 多山地區(qū)的余度

3 22分鐘化學氧氣系統(tǒng)飛機的烏魯木齊航線分析

3.1 成都出港烏魯木齊平原航線分析

根據(jù)航班運行過程中實際監(jiān)控的運行軌跡，可以看到，成都-烏魯木齊航班使用平原航線飛行的航路為“ZUUU JTG B330 GOBIN W66 NUKTI B215 HMI W99 FKG B215 URC”，這樣的運行過程，飛機不需要22 min的氧氣改裝就可以滿足航班在座艙釋壓過程中的需求。

3.2 成都出港烏魯木齊高原航段分析

根據(jù)航班運行過程中實際監(jiān)控的運行軌跡，可以看到，成都-烏魯木齊航班使用高原航線飛行的航路為“ZUUU JTG B330 XIXAN W565 ZGC H137 ELBAD G470 QTV W99 FKG B215 URC”，通過表2分析，航班受到高原山脈的影響，航班實際運行過程中需要考慮到座艙釋壓的飄降程序[10]，因此需要考慮飛機的氧氣改裝。根據(jù)氧氣配量進行座艙釋壓分析，制作座艙釋壓預案，若不能制作出釋壓預案，則需考慮增加氧氣量，考慮飛機的氧氣改裝。根據(jù)實際航路，烏魯木齊航線受到山脈影響的航段在“XIXAN W565 ZGC H137 ELBAD”，具體情況如表2所示。

表2 烏魯木齊航線受山脈影響情況匯總

在正常情況下，A320客機從11 600 m巡航高度下降至4 000 m以下安全高度，機艙內壓力和氧氣恢復正常，需要約19 min的時間[11]。而此時飛機的位置一般處于山區(qū)，地理條件復雜，航線最低安全高度是7 026 m，且超出了雷達覆蓋范圍，一舉一動都得依據(jù)傳統(tǒng)的程序管制手段。因此，烏魯木齊航班在此情況下更多地采取了改航的方案，在航路上不同坐標位置采取不同的決斷點和不同的改航備降方式[12-13]，如圖1所示。

采用階梯障礙物篩選法確定航線上的關鍵障礙物，將飛機飄降性能數(shù)據(jù)剖面與障礙物高度進行比較，移動一發(fā)失效點，并根據(jù)不同位置飛機的實際重量迭代計算，確定精確的決策關鍵點，并給出飛行機組可操作的飄降程序[14-15]，因此，本文所涉及到的烏魯木齊的座艙釋壓的緊急下降的剖面圖如圖2所示。

將圖3的簡化為表格說明如表3所示。

圖1 空客飛機22分鐘供氧烏魯木齊航線改航示意圖

航段客艙釋壓供氧程序備降場JTA-ELBAD緊急下降到航路最低安全高度,沿航路視機型和剩余燃油情況選擇飛往蘭州、銀川或西寧機場;或視機型選擇緊急下降到20000FT或“網(wǎng)格最低安全高度”,向南撤離原航路,并保持該高度直接飛向蘭州或西寧機場。蘭州、西寧、銀川ZGC-DNH方案1ZGC-ELBAD以西156NM:緊急下降到航路最低安全高度,沿航路視機型和剩余燃油情況選擇飛往蘭州、銀川或西寧機場;蘭州、銀川、西寧決斷點:ELBAD以西156NMELBAD以西156NM-DNH:緊急下降到航路最低安全高度,沿航路視機型和剩余燃油情況選擇飛往敦煌、嘉峪關、哈密或烏魯木齊機場。敦煌、哈密、嘉峪關、烏魯木齊ZGC-DNH方案2(向北撤離)ZGC-DNH:緊急下降到“網(wǎng)格最低安全高度”,向北撤離到X55或X19航路,再緊急下降到航路最低安全高度,沿航路視機型和剩余燃油情況選擇飛往嘉峪關、敦煌、哈密、烏魯木齊、蘭州或銀川機場。敦煌、哈密、嘉峪關、烏魯木齊

圖2 22分鐘供氧系統(tǒng)飛機烏魯木齊航線高原航段客艙失壓緊急下降剖面示意圖

3.3 成都出港烏魯木齊航線對比分析

經(jīng)分析后，將烏魯木齊航班南北線進行航路重疊以后可以明顯看出南線雖然受到了山脈的影響，但是從航路距離上來看明顯縮短，節(jié)約了飛行時間和實際的油量消耗，該部分的對比詳細數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 A320機型(國航西南分公司22分鐘化學氧氣系統(tǒng)飛機)執(zhí)行成都出港烏魯木齊平原航線和高原航段對比分析

注：按照6 000元/噸的燃油油價計算。

3.4 成都出港烏魯木齊航線申請直飛X18航路分析及優(yōu)勢

烏魯木齊航班的實際運行過程中蘭州情報區(qū)的航行通告對航班運行的影響是比較大的，國航西南分公司在運行過程中根據(jù)實際情況，根據(jù)航行通告的實際情況執(zhí)行航班的機組有時會在空中向管制部門申請執(zhí)飛X18航路，將原有計劃的“OMBON B330 XIXAN W565 ZGC H137 ELBAN”航段申請變更為實際飛行的“OMBON X18 XNN H174 ELBAD”具體航路如圖3、表5所示。使用X18航路還可以將以前6 081 m的航路最低安全高降低到5 624 m，安全裕度進一步提升[16]。

圖3 成都出港烏魯木齊高原航線申請直飛X18航路示意圖

航班號飛機類型飛行日期航線直飛起點直飛終點直飛區(qū)域CA4151A3202014-4-26CTU-URCELBADGAOOMBON-ELPAN-IKISI-XIXAN-ZGC-P242-ELBAN計劃距離/km實際距離/km節(jié)約距離/km節(jié)約時間/min計劃耗油/kg實際耗油/kg節(jié)約油量/kg節(jié)約成本/元583510736184015223181908

注：按照6 000元/噸的燃油油價計算。

在目前國航夏秋航班計劃表中，A320飛機每月執(zhí)行上述航線往返班次約328班，若全部申請使用X18航路，每月可累計減少飛行距離23 944 km，節(jié)約飛行時間1 968 min和燃油85 280 kg，僅節(jié)約燃油成本一項可達61萬元/月。若按照A320小時成本4.6萬元計算，平均每班節(jié)約飛行時間6 min，每月可節(jié)約成本：328*4.6*6/60=150萬元。通過國航QAR解析系統(tǒng)1-4月實際執(zhí)行X18航路的航班統(tǒng)計來看，共計571班次執(zhí)行X18航路，節(jié)約成本260多萬元。預計全年可節(jié)約成本在700萬以上。

4 烏魯木齊航線運行控制案例分析

眾所周知，烏魯木齊航班的運行主要是受到了蘭州情報區(qū)通告影響較大，由于成都出港的烏魯木齊航班可以選擇南線和北線的飛行，因此國航西南分公司因為經(jīng)濟性的考慮優(yōu)先選擇南線飛行，當受到通告的影響較大是考慮使用北線飛行。本文以國航西南分公司2014年4月23日CA4151(成都—烏魯木齊)航班為案例進行，航班信息如下：

航 班 號：CA4151

航 線：成都—烏魯木齊

機 尾 號：B6915

機 型：A320

班表起飛：07:20(北京時間)

班表落地：11:00(北京時間)

通 告 號：C0478/14

通告內容：下列航路(線)段高度在8900M(含)-10700M(含)之間禁航：

①H112航線(敦煌VOR(DNH)-NUKTI)段；

②B215航線(NUKTI-嘉峪關(CHW)-雅布賴VOR(YBL))段；

③W66航路(NUKTI-額濟納旗VOR(JNQ))段；

④以雅布賴VOR(YBL)為中心半徑100 km范圍內航段。

有效時間：2014年4月24日09:00-11:00(北京時間)

根據(jù)航班放行的流程首先評估了該通告對“成都—烏魯木齊”航線影響的航段，分析后該航路受影響的航段分別為“B330 YBL-GOBIN”和“W66 NUKTI-JNQ”。經(jīng)分析，在該時間段內，如果使用南線飛行，CA4151航班飛行將受到限制，經(jīng)過該區(qū)域的時候需要采取更高的飛行高度層或者備降，要避開限制區(qū)域航班只能采取推遲起飛時間的方式，如果采取北線飛行航班的運行將避開受限制的區(qū)域，因此航班放行采取了北線飛行，簽派員和機長確認后共同簽字放行了航班。

5 結論

5.1 航班南線飛行的意義和優(yōu)勢

利用飛機本身22分鐘供氧的優(yōu)勢，將烏魯木齊航班的運行由原來的“ZUUU JTG B330 GOBIN W66 NUKTI B215 HMI W99 FKG B215 URC”改變?yōu)椤癦UUU JTG B330 XIXAN W565 ZGC H137 ELBAD G470 QTV W99 FKG B215 URC”，最明顯的優(yōu)勢就是減少了飛行的距離，縮短了飛行的時間，可以減少燃油的消耗和增加飛機的利用率，在一定程度上增加一架飛機在24 h內的計劃航段的數(shù)量。另一方面，采用高原航線的飛行避開了航路擁堵的平原航線，減少了航班流控情況的發(fā)生，提高了公司運行的正常性、服務品質和減少了航班地面等待的油耗，也是公司節(jié)能減排的成果之一。

5.2 烏魯木齊航線X18航路運行的優(yōu)勢

眾所周知，空中的飛機是沿著預先安排好的特定航路有條不紊地飛行的。這些特定的飛行航線是由“飛行管制一號規(guī)定”預先劃設好的，包含航路飛行、地方航線飛行、臨時航線飛行等。其中，臨時航線的使用在民航的空中交通運輸中具有巨大的實用價值。不僅對保障飛行安全，緩解繁忙機場和干線航路空中流量壓力的意義重大，而且同時也具備巨大的經(jīng)濟價值，可以縮短航距，減少航班的運行時間，大大降低航空公司的運營成本。

X18航路OMBON-XNN航段距離407 km，航路最低安全高度5 520 m，裝載氧氣瓶供氧系統(tǒng)的飛機執(zhí)行成都-新疆境內機場一線的航班申請使用該航路可減少飛行距離73 km，節(jié)約飛行時間約6 min，但由于航路安全高度限制，在京昆大通道調整前無合適的改航路線，無法制定該航段飄降供氧程序，國航裝載22分鐘化學氧氣系統(tǒng)的320等機型卻一直不能使用該臨時航線，目前正式開始使用后節(jié)能和減少飛行時間的優(yōu)勢凸顯。

[1]楊洪儒.烏魯木齊機場大霧近36年出現(xiàn)時間的分布特征及不均勻性分析[C].第31屆中國氣象學年會—S2短期氣象預測理論、方法與技術.北京：中國氣象學會，2014：11-03.

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(責任編輯：吳萍 英文審校：劉紅江)

The application of 22-minute chemical oxygen supply upon the platean route to ZWWW

ZHANG Xu1a,1b，HUANG Yu-feng1a，CHEN Lin2，ZHOU Chuan1a,TAN Li3,HOU Yong3,CHEN Bin3

(1a.Southwest Sub-control Center,Operation Control Center,1b.Training Department of Southucst,Air China Limited,Chengdu 610202,China；2.Air Traffic Management College，Civil Aviation University of China,Tianjin 300300,China；3.Chengdu Flying Department,Southwest Branch,Air China Limited,Chengdu 610202,China)

This thesis makes an analysis on the schedule flights whose destination is ZWWW from Air China Southwest,and then,takes a comparison between the plateau route segment and the plain part,finds the advantages of operating plateau-leg in Urumqi airline with the aircraft equipped with a 22-minute chemical oxygen system and applying for the X18 route for the normal airlines.Finally with the case study of a certain day′s operation of Air China,the paper analyzes the plateau-leg operation control of Urumchi airlines by aircraft with a 22-minute chemical oxygen system.

chemical oxygen;cabin decompression;plateau airlines;operation control

2014-08-02

天津市高等教育學會“十二五”教育科學規(guī)劃研究課題(項目編號：125y065)；中國國際航空股份有限公司西南分公司2015年科技創(chuàng)新課題(項目編號：2014-409-10)

張序(1982-)，男，四川簡陽人，助理工程師，主要研究方向：航班的運行控制與精細化放行、駕駛艙資源管理，E-mail:dispctu@126.com。

2095-1248(2015)02-0085-06

V355

A

10.3969/j.issn.2095-1248.2015.02.017