著陸與起飛航空器位置和時間的研究

摘 要：眾所周知，跑道的利用效率是決定機(jī)場容量的最為重要的因素，在整個飛行過程中航空器的起降過程都是依靠跑道來進(jìn)行，跑道作為機(jī)場中最容易形成瓶頸的子系統(tǒng)往往決定了整個機(jī)場的運(yùn)行能力。

關(guān)鍵詞：著陸與起飛航空器；位置；時間

機(jī)場跑道利用率的高低直接決定著機(jī)場容量的大小，機(jī)場跑道運(yùn)行效率的高低對整個機(jī)場系統(tǒng)容量有重大的影響，跑道的高效利用勢必是提高飛行容量的主要途徑。研究著陸與起飛航空器對跑道時間的占用率尤為顯得重要。在符合空中交通規(guī)定的前提下，合理科學(xué)地利用機(jī)場資源，使飛機(jī)在起飛著陸過程中安全、快捷、盡量縮短飛機(jī)在空中和地面等待時間，增加飛機(jī)的起降密度，加大機(jī)場的吞吐量，方可提高運(yùn)行效率。

在同時伴有起飛和降落的混合運(yùn)行跑道，在發(fā)布著陸許可時，必須依據(jù)以下三條規(guī)則：

（1）落地飛機(jī)比起飛飛機(jī)更具有優(yōu)先權(quán)，始終以地面等待為主、空中等待為輔的原則；（2）在任何瞬間只能有一架飛機(jī)占用跑道；（3）將要落地飛機(jī)五邊進(jìn)近時離跑道人口小于一個規(guī)定的距離時不能發(fā)布起飛飛機(jī)進(jìn)跑道許可。

第三條原則是本文研究的主要方面，若起飛航空器起飛之前無落地航空器占用跑道，起飛時占用跑道時間無限制時，利用跑道起飛許可的發(fā)布時機(jī)相當(dāng)寬裕不再進(jìn)行研究。當(dāng)一架飛機(jī)進(jìn)入塔臺控制區(qū)域后，管制員利用飛機(jī)報告的正常到達(dá)本場時間，確定進(jìn)場方式初步判斷當(dāng)前進(jìn)近航段距離和預(yù)計的進(jìn)近時間，確定飛機(jī)的無延誤情況下的到達(dá)入口點(diǎn)的時間，并決定等待點(diǎn)準(zhǔn)備航空器是否進(jìn)跑道。在中間進(jìn)近段飛機(jī)有最快和最晚到達(dá)的兩個時間點(diǎn)，可以通過在飛機(jī)正常速度和可允許的最小速度范圍內(nèi)選擇適當(dāng)?shù)囊粋€值來實(shí)現(xiàn)到達(dá)最后進(jìn)近定位點(diǎn)的時刻。當(dāng)機(jī)場進(jìn)場飛機(jī)數(shù)量達(dá)高峰期時，進(jìn)場的飛機(jī)數(shù)量較多均以滿足最低進(jìn)場間隔為前提，等待點(diǎn)的飛機(jī)此時無法進(jìn)入跑道，本文不做詳細(xì)探討。本文僅以一條跑道在最大容量下連續(xù)處理飛機(jī)活動時，既有著陸航空器又有起飛航空器的混合需求時，在符合尾流間隔、滿足空中交通法律法規(guī)，一條跑道在航空器不間斷占用的條件下。基于著陸航空器占用跑道，且有后機(jī)將要落地時，如何在兩機(jī)之間插入一架或者多架起飛航空器。此種形式的計算，要綜合考慮到影響機(jī)場跑道運(yùn)行的各種因素：航空器的尾流分類，和最后進(jìn)近速度，航空器之間的管制間隔，各類航空器的比例，跑道路口前各類飛機(jī)共用近近航道的長度，飛機(jī)到達(dá)跑道路口時間誤差的大小以及認(rèn)為可以接受的違反最小空中交通間隔所規(guī)定的概率等。本文以在不考慮落地飛機(jī)復(fù)飛、天氣、機(jī)械等非正常情況條件，在著陸航空器著陸許可發(fā)布前，發(fā)布起飛航空器的起飛許可所需的最小時間間隔計算方法。

其中：Vi為前機(jī)i的進(jìn)近平均速度；Vj為后機(jī)j的進(jìn)近平均速度；Ti為前機(jī)i經(jīng)過跑道入口的時間；Tj為后機(jī)j經(jīng)過跑道入口的時間；δij為兩架到達(dá)飛機(jī)之間的最小間隔；Tv為到達(dá)飛機(jī)脫離跑道的時刻；Td為出發(fā)飛機(jī)開始其起飛滑跑的時刻；δd為放行一架出發(fā)飛機(jī)時，到達(dá)飛機(jī)必須離開跑道的最小距離；T1為相應(yīng)于可以放行一架出發(fā)飛機(jī)的最后一瞬的時刻；tv為到達(dá)飛機(jī)i占用跑道的時間；G為可以放行出發(fā)飛機(jī)所需的服務(wù)時間；td為起飛飛機(jī)的起飛滑跑時間。

機(jī)場終端區(qū)實(shí)施雷達(dá)管制時，塔臺管制員發(fā)通常在航空器距離跑道入口處7至11千米發(fā)布著許可，最晚不能遲于航空器距跑道入口處4千米。發(fā)布著落許可有以下三個條件：（1）在進(jìn)近航空器著陸的航徑上沒有其他航空器活動；（2）跑道上無障礙物；（3）符合規(guī)定的尾流間隔標(biāo)準(zhǔn)。在標(biāo)準(zhǔn)的儀表進(jìn)近時，原則上是在最后進(jìn)近定位點(diǎn)前發(fā)布著陸許可，但一般在復(fù)飛點(diǎn)著陸航空器報告地面能見時發(fā)布著陸許可，之后則任何航空器不可占用跑道。復(fù)飛點(diǎn)的距離和高度由于機(jī)場本身的軟硬件設(shè)施來決定，實(shí)際運(yùn)行過程中，需要在發(fā)布落地飛機(jī)著落許可前發(fā)布起飛航空器進(jìn)跑道起飛許可，就需要估算起飛航空器從等待點(diǎn)進(jìn)入跑道的滑行時間、飛行員反應(yīng)時間、操作時間、離地速度、載重等因素，尤其訓(xùn)練飛行或者機(jī)組相對較陌生的機(jī)場相對來說更需要增加跑道占用時間，本文的方法均以平均值進(jìn)行估算。因即將著陸航空器還要受空中風(fēng)、進(jìn)近方式、機(jī)組所操作進(jìn)近速度、機(jī)場導(dǎo)航測距設(shè)施、發(fā)布著陸許可時機(jī)、管制經(jīng)驗(yàn)等一系列因素的影響。一個完整的飛行過程它包括了區(qū)域管制，進(jìn)近管制和塔臺管制。其中目標(biāo)點(diǎn)AP一般是距跑道頭10海里處的最后進(jìn)近開始點(diǎn)，它是對進(jìn)場飛機(jī)排序、對等待點(diǎn)飛機(jī)發(fā)布起飛許可的有效時間段，終端區(qū)可以對本范圍內(nèi)的飛機(jī)作綜合處理，更加精確地掌握飛機(jī)的飛行狀態(tài)，掌握飛機(jī)到達(dá)時刻，有效地縮短或者延長到達(dá)跑道入口時機(jī)，使每架飛機(jī)按盡早地在飛行沖突發(fā)生前有效地減輕延誤。綜合考慮飛機(jī)性能和進(jìn)近航路結(jié)構(gòu)地基礎(chǔ)上，利用飛行速度和軌跡地調(diào)整來滿足要求。可以采用最后進(jìn)近微調(diào)盡可能的限制進(jìn)場飛機(jī)到達(dá)某一點(diǎn)的時刻，這樣一方面可以留夠地面飛機(jī)等待點(diǎn)進(jìn)跑道起飛時間，另一方面，快速進(jìn)場可以拉大兩架進(jìn)場飛機(jī)的間隔，從而可以提前起飛航空器進(jìn)跑道時刻。最終可以緩解停機(jī)坪等機(jī)場自身條件設(shè)施限制給機(jī)場容量帶來的壓力。本文均以理想狀態(tài)下的到達(dá)時間和距離為準(zhǔn)。把握好起飛許可的發(fā)布時機(jī)既不影響落地飛機(jī)的正常著陸，又可以較為顯著的縮短起飛航空器在地面的等待時間，從而增加飛機(jī)起降密度，提高跑道使用率。

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