航空器過早截獲下滑信號(hào)導(dǎo)致進(jìn)近過程不穩(wěn)定問題的研究

張 沁，王長錚，李 飛，韓 康

航空器過早截獲下滑信號(hào)導(dǎo)致進(jìn)近過程不穩(wěn)定問題的研究

張 沁1，王長錚1，李 飛1，韓 康2

（1 中國民用航空華北地區(qū)空中交通管理局，北京 101300；2 中國民用航空飛行校驗(yàn)中心，北京 100621）

儀表著陸系統(tǒng)為航空器提供重要的進(jìn)近引導(dǎo)，保證儀表著陸系統(tǒng)信號(hào)穩(wěn)定、可靠，使航空器順暢、平穩(wěn)進(jìn)近，對(duì)運(yùn)行安全至關(guān)重要。在實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)航空器在進(jìn)近過程中出現(xiàn)不穩(wěn)定情況時(shí)，機(jī)組應(yīng)做到及時(shí)通過管制員向設(shè)備運(yùn)行保障單位進(jìn)行反饋，設(shè)備運(yùn)行保障單位應(yīng)充分排查，尤其是當(dāng)出現(xiàn)多機(jī)組反應(yīng)的異常情況時(shí)，更應(yīng)系統(tǒng)梳理、排查，確保運(yùn)行安全。造成航空器進(jìn)近不穩(wěn)定的因素繁多，可能為發(fā)射信號(hào)幅度或相位異常、場地不符合要求、無線電干擾等原因?qū)е驴臻g信號(hào)結(jié)構(gòu)異常，也可能是航空器錯(cuò)誤截獲信號(hào)?；谀硻C(jī)場多架次航班反映下滑信號(hào)“不穩(wěn)”現(xiàn)象，剖析飛行程序、飛行操作等因素造成航空器過早截獲下滑信號(hào)導(dǎo)致進(jìn)近過程不穩(wěn)定的情況，并提出相關(guān)改進(jìn)方法和緩控措施。

儀表著陸系統(tǒng)；飛行程序；下滑信號(hào)不穩(wěn)定

0 引言

某機(jī)場在一個(gè)月內(nèi)連續(xù)接到十余架次航班反映某儀表著陸系統(tǒng)“下滑不穩(wěn)定，有向上追下滑信號(hào)”情況。運(yùn)行保障單位對(duì)反映該儀表著陸系統(tǒng)下滑信號(hào)異常的情況，從機(jī)型、反映發(fā)生不穩(wěn)情況的位置以及時(shí)間等角度進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并提取飛行記錄數(shù)據(jù)、分析飛行程序及飛行操作[1]，排查導(dǎo)致該情況發(fā)生的原因，并提出相關(guān)改進(jìn)方法和緩控措施。

1 事件概況

某機(jī)場在一個(gè)月內(nèi)連續(xù)接到多架次航班反應(yīng)某儀表著陸系統(tǒng)“下滑不穩(wěn)定，有向上追下滑信號(hào)”情況。該情況發(fā)生時(shí)，恰逢該儀表著陸系統(tǒng)設(shè)備剛通過定期校驗(yàn)，校驗(yàn)結(jié)論為合格，且校驗(yàn)數(shù)據(jù)較此前無明顯變化。設(shè)備運(yùn)行保障單位對(duì)設(shè)備、保護(hù)區(qū)場地、場面運(yùn)行及電磁環(huán)境進(jìn)行了系統(tǒng)排查均未發(fā)現(xiàn)明顯異常[2-3]。運(yùn)行保障單位從航空器機(jī)型、反映不穩(wěn)位置和時(shí)間等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體情況如下：

（1）根據(jù)航空器機(jī)型統(tǒng)計(jì)，反映此異常事件的航空器中空客A320機(jī)型為7架次，A319機(jī)型為2架次，波音B737機(jī)型為1架次。

（2）根據(jù)反應(yīng)異常事件的航空器所處高度和距離統(tǒng)計(jì)，其中600~650 m高度為5架次，650~ 700 m高度為3架次，700 m以上高度為1架次；距跑道入口12~14 km處6架次，15~16 km處2架次，8 km處1架次。

（3）根據(jù)反應(yīng)異常事件時(shí)間統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)無明顯時(shí)間規(guī)律。

通過以上統(tǒng)計(jì)分析可發(fā)現(xiàn)：出現(xiàn)異常反應(yīng)的航班集中為A320型，時(shí)間并無關(guān)聯(lián)性，位置大多出現(xiàn)在12~14 km處，高度一般在600~650 m處，且航班明確反映存在追下滑道現(xiàn)象。

2 原因分析

2.1 飛行記錄數(shù)據(jù)分析

鑒于出現(xiàn)異常反應(yīng)的機(jī)型比較固定，報(bào)告位置相對(duì)比較集中，調(diào)取反映“下滑信號(hào)不穩(wěn)”現(xiàn)象航空器QAR數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如下所示：

（1）經(jīng)比對(duì)航空器運(yùn)行軌跡及高度信息，發(fā)現(xiàn)航空器向上追下滑道位置多處于四邊轉(zhuǎn)入五邊，距地面高度600 m左右位置，向上追下滑道后高度到達(dá)700~750 m左右，如圖1所示。

（2）經(jīng)比對(duì)航空器下滑調(diào)制度差（Difference in Depth of Modulation，DDM）偏移值，發(fā)現(xiàn)航空器在開始跟隨接收下滑信號(hào)后依然向下下降高度至600 m后出現(xiàn)向上追蹤下滑道現(xiàn)象，如圖2所示。

圖2中機(jī)載接收端記錄的下滑DDM曲線，反映出飛機(jī)相對(duì)于實(shí)際下滑道的位置。下滑DDM值是根據(jù)飛行數(shù)據(jù)中對(duì)高度數(shù)據(jù)進(jìn)行修正后計(jì)算得到的實(shí)際下滑臺(tái)DDM曲線。

圖1 飛行數(shù)據(jù)圖

圖2 下滑DDM偏移值

2.2 飛行程序分析

該機(jī)場北側(cè)為受控空域，受空域限制，此進(jìn)近程序中間進(jìn)近航段較短，IF點(diǎn)距離跑道入口14.7 km（下滑角為3°，對(duì)應(yīng)下滑道高度770 m）[4]，F(xiàn)AF點(diǎn)距跑道入口11.1 km（對(duì)應(yīng)下滑道高度600 m），中間進(jìn)近航段僅為3.6 km，四邊轉(zhuǎn)入五邊切入角度約90°，且在四邊由IAF點(diǎn)至IF點(diǎn)高度由900 m下降至600 m。其中，中間進(jìn)近航段等于航向道至切入下滑道之間的距離，它應(yīng)該能使航空器切入下滑道前穩(wěn)定在航道上，最佳距離為5 n mile，最小長度根據(jù)切入角度限制而定[3]。

2.3 分析結(jié)論

根據(jù)以上分析可以得出以下結(jié)論：

（1）根據(jù)該進(jìn)近程序，航空器需要在四邊由900 m高度下降至600 m，將會(huì)經(jīng)過在這一距離的下滑面（14.7 km對(duì)應(yīng)下滑面高度約為770 m）。

（2）截獲儀表著陸系統(tǒng)（Instrument Landing System，ILS）信號(hào)需要飛行員接通自動(dòng)駕駛進(jìn)近（Approach，APPR）預(yù)位按鈕，且截獲順序?yàn)橄冉孬@航向道而后截獲下滑道，當(dāng)航空器地速足夠大，將在較為靠近五邊的位置穿越下滑面，如果此時(shí)航空器已經(jīng)截獲航向道，即可啟動(dòng)下滑截獲，這與航空器均在四邊轉(zhuǎn)入五邊的區(qū)域發(fā)生向上追下滑道的現(xiàn)象相符。

（3）航空器在下降高度的同時(shí)截獲下滑后，由于還沒達(dá)到既定下降高度，將會(huì)繼續(xù)下降高度至下滑道以下，到達(dá)下降高度后，航空器開始追蹤下滑信號(hào)，而此時(shí)航空器在下滑道下方，因此會(huì)立即向上追下滑道，即發(fā)生航空器反應(yīng)下滑道不穩(wěn)的現(xiàn)象。

（4）在此案例中，由于四邊下降高度，且五邊平飛段較短，當(dāng)航空器地速足夠大時(shí)，將會(huì)在更靠近航道中心線的位置下降高度穿越下滑面，觸發(fā)此現(xiàn)象發(fā)生?？湛虯320/A330機(jī)型配備先進(jìn)的“增強(qiáng)型航道截獲功能”，用于改善航空器在大角度切入航道時(shí)飛過航道導(dǎo)致多次搖擺方可穩(wěn)定的不足。當(dāng)航空器地速較大時(shí)，會(huì)激活此功能，且地速越大，接近率越快，基于飛行管理系統(tǒng)（Flight Management System，F(xiàn)MS）計(jì)算的航向預(yù)截獲點(diǎn)也就越提前，加劇了發(fā)生此現(xiàn)象的可能性。

3 處置措施

3.1 優(yōu)化飛行程序

通過優(yōu)化飛行程序可從根源上避免此情況發(fā)生，具體優(yōu)化方案如下：

（1）將飛行程序五邊延長2 km，IF點(diǎn)（16.5 km）對(duì)應(yīng)下滑面高度為875 m，即使在四邊從IAF點(diǎn)至IF點(diǎn)由900 m高度下降至600 m，航空器將不會(huì)在距離航道中心線附近下高度的過程中穿越下滑面，航空器不會(huì)提前截獲下滑信號(hào)[4]；

（2）在現(xiàn)有飛行程序四邊設(shè)置報(bào)告點(diǎn)，令航空器提前降低高度至600 m，并限制空速，將避免航空器在距離航道中心線附近穿越下滑面，導(dǎo)致航空器在四邊轉(zhuǎn)入五邊前且處于下降高度過程中，錯(cuò)誤截獲下滑信號(hào)[5]。

3.2 緩控措施

在優(yōu)化飛行程序前，需通過控制空速及調(diào)節(jié)下降率，盡可能令航空器在距離五邊較遠(yuǎn)位置下降高度，避免航空器在四邊轉(zhuǎn)入五邊前錯(cuò)誤截獲下滑信號(hào)。

4 結(jié)語

為降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，杜絕安全隱患，遇到異常情況時(shí)，應(yīng)秉承“安全問題無小事”、“不查清原因不放過”的原則，深入調(diào)查研究，確保運(yùn)行安全。針對(duì)此問題，總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)如下：

（1）在機(jī)場運(yùn)行過程中，航空器反映儀表著陸系統(tǒng)信號(hào)不穩(wěn)多為偶發(fā)現(xiàn)象，應(yīng)詳細(xì)記錄每一架航空器報(bào)告不穩(wěn)的時(shí)間、位置、航空器機(jī)型、不穩(wěn)的現(xiàn)象描述等信息，為后續(xù)統(tǒng)計(jì)分析工作提供重要線索。

（2）造成航空器反映儀表著陸系統(tǒng)信號(hào)不穩(wěn)的原因不只是涉及到地面設(shè)備，可能涉及到航空器、駕駛員習(xí)慣、飛行程序、地面保護(hù)區(qū)、天氣等多種因素，應(yīng)進(jìn)行全鏈條系統(tǒng)排查。必要時(shí)通過提取運(yùn)行數(shù)據(jù)、組織研討等多種方式，深入挖掘原因，才能夠合理制定處置措施。

[1] 中國民航局. 航空器運(yùn)營人全天候運(yùn)行要求[S]. 2012.

[2] 秦偉，杜海浪. 儀表著陸系統(tǒng)下滑臺(tái)航道寬帶告警的分析與解決[J]. 中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，3：179.

[3] 郭康，傅強(qiáng)，張先浩，等. 儀表著陸系統(tǒng)干擾源分析及傳播影響研究[J]. 中國民航飛行學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，32（5）.

[4] 國際民用航空組織. 國際民用航空公約[S]. 附件10，無線電導(dǎo)航設(shè)備，2014，1.

[5] 中國民航局. 航空器運(yùn)行目視和儀表飛行程序設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 2021.

Research on Approach Instability Caused by Prematurely Intercepting Glide Signal

ZHANG Qin, WANG Changzheng, LI Fei, HAN Kang

The instrument landing system provides important approach guidance for aircraft, ensures the stability and reliability of glide signal, and keeps the aircraft approach smoothly, which guarantees operation safety. When the aircraft is unstable during approach, the crew should promptly feed back to the CNS technical supporter through the controller. In case of an abnormal condition is reported by multi crew, it shall be systematically sorted out and investigated to ensure operation safety. There are many factors causing aircraft approach instability, which may be abnormal spatial signal structure caused by abnormal amplitude or phase, non-compliance with requirements of siting, radio interferences, or wrong interception of signal. Researching on an instability of glide signal reported by multiple flights in an airport, the instability of approach caused by aircraft intercepting glide signal prematurely due to procedures, operations and other factors is analyzed, and relevant improvement methods and mitigation measures was put forward.

Instrument Landing System; Flight Procedure; Glide Signal Instability

V217

A

1674-7976-(2021)-06-430-04

2021-11-16。

張沁（1990.01—），北京人，工程師，主要研究方向?yàn)槊裼煤娇諏?dǎo)航技術(shù)應(yīng)用。