高高原航線簽派放行與運(yùn)行控制研究
——以“邦達(dá)—拉薩”往返航線為例

張 序,羅鳳娥,徐菡悅,郝 帥,陳 琳

(1.中國國際航空股份有限公司 運(yùn)行控制中心 成都 610202；2.中國民航飛行學(xué)院 a.空中交通管理學(xué)院，b.航空運(yùn)行專業(yè)技術(shù)及人才培養(yǎng)研究所 四川 廣漢 618307；3.中國民航大學(xué) 飛行技術(shù)學(xué)院 天津 300300)

昌都/邦達(dá)機(jī)場(IATA：YUS，ICAO：ZLYS，簡稱：邦達(dá)機(jī)場)海拔高度4332.9 m，和拉薩/貢嘎機(jī)場(IATA：LXA，ICAO：ZULS，簡稱：拉薩機(jī)場)一樣屬于高高原機(jī)場，邦達(dá)機(jī)場不能提供正常加油服務(wù)，機(jī)場允許包括儀表飛行規(guī)則(Instrument flightrules，簡稱：IFR)和目視飛行規(guī)則(visual flight rules，簡稱：VFR)的飛行方式。涉及邦達(dá)機(jī)場在航空航天科學(xué)與工程方向的研究成果主要以氣象[1]、空中交通服務(wù)[2]和人的因素[3]為主，本文參考民航局相關(guān)規(guī)章[4-6]條款，結(jié)合邦達(dá)機(jī)場不提供正常加油服務(wù)的現(xiàn)狀，在高原復(fù)雜航線相關(guān)特征的基礎(chǔ)上，對“邦達(dá)—拉薩”往返航線展開運(yùn)行控制和簽派放行研究。

1 研究標(biāo)本簡介

邦達(dá)機(jī)場位于青藏高原東部的河谷中，地形復(fù)雜最高，八條大山溝分布在邦達(dá)機(jī)場的西側(cè)，山峰最高海拔5 951 m。機(jī)場東西兩側(cè)有怒江和瀾滄江兩大水系分布，跑道東側(cè)約1 000 m的玉曲河是怒江主要支流之一，平行跑道自北向南流經(jīng)機(jī)場，因此機(jī)場區(qū)域水汽飽和度偏高。

邦達(dá)機(jī)場的高海拔地形使其具有高原溫帶氣候特點(diǎn)，如：晝夜溫差大、冬季降雪多、夏季降水多、下午易出現(xiàn)陣性大風(fēng)、雷暴天氣常出現(xiàn)在6—8月下午15時—18時。由2011年—2015年氣象資料分析可得邦達(dá)機(jī)場月平均氣溫(圖1)、月平均濕度(圖2)、春末夏初(圖3)日平均溫度和機(jī)場的平均氣壓(圖4)。

由以上數(shù)據(jù)可知邦達(dá)機(jī)場可能全年最低氣溫在0 ℃以下，春末夏初的晝夜溫差很大，可達(dá)到20 ℃，在日出前后溫度在0 ℃之下，但在日溫度最高的下午，溫度可以超過10 ℃，有出現(xiàn)跑道積冰等污染跑道的可能。飛機(jī)在高高原機(jī)場飛機(jī)性能衰減距離偏長，加之在污染跑道上落地，飛機(jī)加速停止距離會明顯加長。

圖1 邦達(dá)機(jī)場月氣溫變化趨勢

圖2 邦達(dá)機(jī)場月平均濕度變化趨勢

圖3 邦達(dá)機(jī)場日氣溫趨勢(2019年5月1日UTC)

圖4 邦達(dá)機(jī)場平均氣壓

氣壓偏低的影響主要表現(xiàn)在降低飛機(jī)發(fā)動機(jī)的功率,減小了飛機(jī)起飛中的加速度和離地后的爬升率,從而導(dǎo)致飛機(jī)安全性能惡化和操縱困難。

邦達(dá)機(jī)場的燈光系統(tǒng)不滿足夜航的需求，因此各航空公司目前均不能在邦達(dá)機(jī)場執(zhí)行夜航飛行任務(wù)，即飛機(jī)必須在邦達(dá)機(jī)場日出后或日落前落地，否則需要取消飛行任務(wù)。

2 “邦達(dá)—拉薩”往返航線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

成拉復(fù)線空域調(diào)整方案于2018年3月1日0時正式實施[7]，這項工作最關(guān)鍵的是涉及B213航線的部分航段優(yōu)化，航線的可用高度層增多，管制可調(diào)配空間提升，飛行安全性得到保障[8]。與此同時，往返航線的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)也發(fā)生了變化。依據(jù)中國民航公布的航行資料匯編數(shù)據(jù)，“邦達(dá)—拉薩”的飛行航路為“ZUBD DCT DCH H87 PARGU B213 LXA DCT ZULS”，回程“拉薩—邦達(dá)”的飛行航路數(shù)據(jù)則為“ZULS DCT LXA W500 DM W9 DCH DCT ZUBD”(圖5)。

圖5 “邦達(dá)—拉薩”往返航線航路圖

3 邦達(dá)機(jī)場不同航線布局的油量政策分析

因受到地形影響，邦達(dá)機(jī)場沒有提供正常加油服務(wù)工作的能力，這樣就需要在飛往邦達(dá)機(jī)場的時候，攜帶后續(xù)航班執(zhí)飛所需要的油量，成都/雙流機(jī)場(IATA：CTU，ICAO：ZUUU，簡稱：成都機(jī)場)始發(fā)飛往邦達(dá)的航班有多種布局，如：“成都—邦達(dá)—拉薩—成都”、“成都—拉薩—邦達(dá)—成都”和“成都—邦達(dá)—成都”，這些航線因受邦達(dá)機(jī)場不提供加油服務(wù)的影響，在油量政策方面有差別，結(jié)合《大型飛機(jī)公共航空運(yùn)輸承運(yùn)人運(yùn)行合格審定規(guī)則》(簡稱：CCAR-121-124)相關(guān)條款，涉及邦達(dá)機(jī)場的油量政策如表1所示。

表1 邦達(dá)機(jī)場空客319-115機(jī)型油量政策

表1明顯地看到，受邦達(dá)機(jī)場不提供加油服務(wù)的影響，同樣由成都機(jī)場飛往邦達(dá)機(jī)場的航班，由于后續(xù)所銜接的航段情況不一致，在成都機(jī)場加注的燃油是不一樣的，在空客319-115機(jī)型上差距達(dá)到了4 000 kg以上。由此可見，放行油量的不正確往往會成為航班簽派放行過程異常最關(guān)鍵的風(fēng)險點(diǎn)。如果油量偏少，則不滿足后續(xù)航段油量政策；如果油量偏多，卻有可能對后續(xù)航段載量造成影響，在著陸時有超過最大著陸重量的風(fēng)險。

4 “邦達(dá)—拉薩”往返航線飄降和釋壓程序設(shè)計

飄降供氧程序是在飛行區(qū)域內(nèi)地形和可用備降場的基礎(chǔ)上基于飛機(jī)飄降供氧能力來制作的。CCAR-121-R4第329條定義飛機(jī)可以在無供氧條件下飛行30 min，制定一發(fā)失效飄降程序和座艙釋壓緊急下降程序步驟，包括確定航路安全高度選擇合適可用備降場，制作飛行計劃、確定供氧設(shè)備、準(zhǔn)備性能圖表和軟件，選擇決策點(diǎn)完成一發(fā)失效飄降分析，由航路安全高度完成座艙釋壓緊急下降剖面，完成相關(guān)程序的制定、會審、報批和應(yīng)用。依據(jù)高原機(jī)場放行的相關(guān)規(guī)定[9-10]，針對座艙釋壓緊急下降，課題組定義的飛機(jī)初始飛行高度在35 100 ft，飛機(jī)的氧氣瓶壓力滿足不低于1 650 psi，緊急下降采用最大馬赫操縱速度(Maximum Mach Operating Speed，簡稱MMO)，巡航過程速度為最大操縱速度(Maximum Operating Speed，簡稱VMO)，飛往拉薩機(jī)場方向要求飛機(jī)緊急下降到24 000 ft，飛往成都機(jī)場方向要求飛機(jī)緊急下降到21 000 ft。

在旅客供氧方面，本文研究的航線使用氧氣瓶供氧系統(tǒng)，該供氧系統(tǒng)的氧氣儲存在貨艙內(nèi)相連接的氧氣瓶內(nèi)，供氧時間取決于氧氣瓶的數(shù)量、氧氣瓶的壓力、氧氣面罩使用數(shù)量、客艙壓力高度等因素[11-14]。

以本文的標(biāo)本空客319-115機(jī)型為例，旅客座位128個，客艙乘務(wù)員座位6個，根據(jù)CCAR-25-R2第1447(C)條款的規(guī)定，氧氣面罩的總數(shù)至少要超出座位數(shù)的10%，氧氣面罩?jǐn)?shù)量為：客艙旅客座位總數(shù)×110%+客艙乘務(wù)員座位數(shù)。因此空客319-115機(jī)型按照147個氧氣面罩展開分析計算?？湛?19-115機(jī)型氧氣系統(tǒng)安裝了6個氧氣瓶，在標(biāo)準(zhǔn)條件下氧氣瓶最大瓶壓1 850 psi,可提供的氧氣量為116.9 ft3，可供旅客和客艙乘務(wù)員使用的氧氣量為105 ft3。

氧氣量=1 850 psi×1 600 psi/1 850 psi -5.97 ft3

=105 ft3×0.864 9-5.97 ft3

=84.84 ft3=2 402 L

6個氧氣瓶可提供14 412 L氧氣。

依據(jù)航路最低安全高度確定關(guān)鍵點(diǎn)至備降場的最大氧氣剖面[15]。以兩個客艙釋壓的備降場確定出兩個關(guān)鍵點(diǎn)，命名為A和B，其中關(guān)鍵點(diǎn)A是飛機(jī)在該點(diǎn)發(fā)生客艙釋壓后，機(jī)載氧氣剛好維持飛機(jī)飛往成都機(jī)場，同理，關(guān)鍵點(diǎn)B則是剛好飛往拉薩機(jī)場的最遠(yuǎn)點(diǎn)?？紤]確定在關(guān)鍵點(diǎn)A至B間的中點(diǎn)為決斷點(diǎn)，定義機(jī)組操作程序，并在此基礎(chǔ)上確定空客319-115 機(jī)型“邦達(dá)-拉薩”往返段客艙釋壓緊急下降剖面示意圖和相關(guān)機(jī)組操作如圖6所示。

圖6 空客319-115 機(jī)型成都/崇州(CZH)-DCH-拉薩(LXA)往返段客艙釋壓緊急下降剖面示意圖(北線：經(jīng)B213)

表2 “邦達(dá)(DCH)-拉薩(LXA)”往返段座艙釋壓緊急下降程序

空客319-115 機(jī)型“邦達(dá)-拉薩”往返段一發(fā)失效飄降剖面示意圖和相關(guān)機(jī)組操作如圖7所示。

圖7 空客319-115 機(jī)型“邦達(dá)(DCH)-拉薩(LXA)”往返段一發(fā)失效飄降剖面示意圖

表3 空客319-115 機(jī)型 “邦達(dá)(DCH)-拉薩(LXA)”往返段一發(fā)失效飄降程序

5 “邦達(dá)-拉薩”往返航線簽派放行及運(yùn)行控制

該航線涉及的邦達(dá)機(jī)場是高原復(fù)雜機(jī)場，

機(jī)場不提供正常加油服務(wù)，也不能實施夜航飛行。與此同時，拉薩機(jī)場也是高原復(fù)雜機(jī)場，所以進(jìn)行該航線的簽派放行和運(yùn)行控制重點(diǎn)的研究意義重大。

5.1 邦達(dá)機(jī)場日出時刻對航班運(yùn)行的影響

由于高原復(fù)雜機(jī)場氣象條件復(fù)雜，常出現(xiàn)八級以上大風(fēng)，下午更容易出現(xiàn)不穩(wěn)定氣流，因此航班的起降主要集中在清晨氣流穩(wěn)定的時間段，航班起飛時刻在每日06:00—06:30之間，空中飛行時間大約70 min左右。冬季是日出較晚的季節(jié)，邦達(dá)機(jī)場冬季日出時刻如圖8所示。

圖8 邦達(dá)機(jī)場冬季日出時間

由圖8可知，在冬季運(yùn)行可能出現(xiàn)飛往邦達(dá)的航班在日出前抵達(dá)機(jī)場上空的情況，因機(jī)場不具備夜航保障能力，為確保航班運(yùn)行安全，需要精確計算航班的空中飛行時間，適當(dāng)推遲航班的起飛時刻，保證飛機(jī)在日出后落地，達(dá)到飛行員能夠準(zhǔn)確識別機(jī)場跑道的要求。

5.2 春末夏初期間污染跑道的影響

國航執(zhí)行“邦達(dá)—拉薩”往返航線涉及到兩個高原復(fù)雜機(jī)場，兩個機(jī)場在春末夏初的早晨都還可能出現(xiàn)低于0 ℃的情況，但此時的平原機(jī)場溫度一般都是10 ℃以上了，如果出現(xiàn)較充沛的降水，邦達(dá)機(jī)場則有可能出現(xiàn)積冰、積雪等污染跑道情況。另外，邦達(dá)機(jī)場在本場航班結(jié)束后涉及的氣象報文進(jìn)入自動拍發(fā)狀態(tài)，一直持續(xù)到次日四點(diǎn)以后，超過十五個小時的氣象報文準(zhǔn)確性較差。在簽派放行時如果前一日最后一份報文顯示有降水天氣，放行當(dāng)日第一份報文也有降水天氣，在溫度較低的情況下需要考慮積冰、積雪的污染跑道對航班安全飛行的影響，必須落實跑道的道面情況才能放行航班。

5.3 起飛油量的加注

邦達(dá)機(jī)場不提供加油服務(wù)，因此航班在邦達(dá)的起飛油量包含在前一段起飛燃油中，這會對航班的限制較多，首先是前一段航班起飛全重較大，在邦達(dá)機(jī)場落地重量偏大；另外邦達(dá)起飛油量固定情況下，對可用備降場的選擇面就偏小，如果需選擇較遠(yuǎn)備降場，則需要增加在邦達(dá)的起飛燃油，即需要增加前一段的起飛燃油。以“成都—邦達(dá)—拉薩—成都”航線為例，“邦達(dá)—拉薩”段的起飛燃油以“成都—邦達(dá)”段在邦達(dá)機(jī)場的落地剩油來計算。一般情況下，剩余油量可以滿足選擇距離拉薩機(jī)場711 nm的成都機(jī)場、782 nm的綿陽/南郊機(jī)場(IATA：MIG，ICAO：ZUMY，簡稱：綿陽機(jī)場)、856 nm的昆明/長水機(jī)場(ICAO：ZPPP，IATA：KMG，簡稱：昆明機(jī)場)或者915 nm的重慶/江北機(jī)場(IATA：CKG，ICAO：ZUCK，簡稱：重慶機(jī)場)，如果這四個機(jī)場天氣均不滿足航班備降時的落地要求，需要選擇更遠(yuǎn)的貴陽/龍洞堡機(jī)場(IATA：KWE，ICAO：ZUGY，簡稱：貴陽機(jī)場)，則需要適當(dāng)增加在邦達(dá)機(jī)場的起飛油量，由此需要在“成都—邦達(dá)”段就增加燃油的加注。

5.4 周邊可用備降場的選擇

青藏高原大量機(jī)場投入使用，但因地形的影響，造成很多機(jī)場不提供加油服務(wù)，如簽派放行“邦達(dá)—拉薩”航線時，距離拉薩機(jī)場98 nm的日喀則/和平機(jī)場(IATA：RKZ，ICAO：ZURK，簡稱：日喀則機(jī)場)、375 nm的邦達(dá)機(jī)場、416 nm的玉樹/巴塘機(jī)場(IATA：YUS，ICAO：ZLYS，簡稱：玉樹機(jī)場)，都比之前考慮的成都機(jī)場近很多，但是均因為不能提供正常加油服務(wù)，對后續(xù)的航班恢復(fù)造成很大的影響。

5.5 氧氣壓力的放行要求

在《中國國際航空股份有限公司特殊運(yùn)行手冊》(簡稱：《特殊運(yùn)行手冊》)中對氧氣瓶的壓力做出了明確的規(guī)定，低于該壓力極限將不能放行航班，特別是在高原機(jī)場過站期間要做好氧氣瓶壓力的檢查，嚴(yán)格落實相關(guān)的放行標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)論

在高高原機(jī)場不提供加油服務(wù)的背景下，研究了高高原機(jī)場之間對飛航線在簽派放行和運(yùn)行控制方面的難點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)關(guān)注日出日落時限、燃油政策和可用備降場選擇，最后依據(jù)氧氣壓力要求制定出可靠的單發(fā)飄降和座艙釋壓機(jī)組操作程序，研究成果對青藏高原區(qū)域內(nèi)機(jī)場的安全運(yùn)行具有指導(dǎo)作用。下一階段，課題組將引入所需導(dǎo)航性能(Required Navigation Performance，簡稱RNP)，對高原復(fù)雜機(jī)場的運(yùn)行進(jìn)行研究，以期對相關(guān)機(jī)場的安全、平穩(wěn)運(yùn)行提供指導(dǎo)。