終端區航空器連續下降進近原理分析

張加林

摘 要：民航吞吐量的增長，民航飛機飛行過程中的能源浪費和環境污染問題也日益顯著。傳統梯級儀表進近著陸程序在平飛階段所造成的大氣污染和噪聲污染，嚴重影響了機場附近居民的正常生活。文章從終端區的基本飛行程序入手，通過分析連續下降進近程序的原理和運行過程，提高航空器進近著陸階段的運行效率和安全性能，展望了CDA今后的發展前景。

關鍵詞：儀表進近程序（IAP）；連續下降進近（CDA）；連續下降運行（CDO）；節能減排

安全、舒適、快速、經濟、環保是民航運輸的五大特點，既是民航產業運營、發展的目標，也是大型客機研制成功與否的準則。

上世紀六七十年代，美國航空航天局、德國漢莎航空公司和英國航空公司三方合作首次提出連續下降進近程序。最初，連續下降進近的定義是指飛行器在高度6000英尺高度下進入下滑道，不包括或最多包括一個不超過2海里的水平航段，現如今CDA已經實現了無水平航段。CDA技術有幾大優勢，包括更小的發動機推力、更少的推力改變次數、高下滑航線、著陸整體過程維持時間短、排放少和噪音低等。

目前，國外對CDA/CDFA的研究和運行已進入試行驗證階段。從2002年開始，歐美國家就開始了對CDA程序的研究。而且，隨著4D飛行器導航技術的廣泛運用，空管效率相比較過去有了很大提高，CDA技術也將會有更光明的發展前景。

在美國路易斯維爾國際機場的試飛試驗中，試驗場地選擇了美國路易斯維爾國際機場，實驗小組由美國麻省理工大學研究人員與美國波音公司的技術保障人員構成，選擇了UPS公司機隊的波音757-200和波音767-300作為測試機型。實驗數據顯示：采用CDA運行，每次航班與傳統梯級進近著陸方式相比較，節約燃料400-500磅，進近時的噪音峰值降低了3.9-6.5分貝，著陸過程中氮氧化物排放量減小了30%，進近程序的持續時間最多一次實驗減少了147秒。除此之外，法國民航局也開展了類似實驗，2008年在馬賽普羅旺斯機場31R跑道進行了CDA程序試飛測試，航空器分別采用傳統梯級下降和CDA，對比兩次發動機推力、運行的高度、平均速度、噪聲水平等具體數值，取得了類似的結果。可見，CDA在各方面相比較傳統進近方式優勢明顯。

除了上述試飛試驗得出的環境污染、噪聲污染方面的數據之外，立足于空中交通管制的CDA運行研究也在歐美等航空發達國家相繼展開。馬庫斯·本杰明·羅澤爾于在2008年5月發表的《對于連續下降進近航線中的速度優化》一文中表示，目前CDA技術開展與推廣的最大瓶頸在于：空管人員無法精確的預測航跡，目前各國空域流量日益增大狀況下，對于CDA的安全運行有所顧忌，但如果能夠精確預測航跡，管制員就能合理調控，避免航空器間的沖突發生。馬庫斯·本杰明·羅澤爾還提到，目前的解決途徑之一就是將4D航跡廣泛推廣，深入研究。

這里的航空器4D航跡是指，航空器的3D空間位置，加上飛行時間，形成一個4維立體式的空中航跡。該技術在機載飛行管理系統（FMS）、流量管理系統、空管自動化系統中均有應用，但存在一些不足。由于航空器在使用傳統進近程序時，飛行路徑不連續，且在終端區內飛行速度和高度變化比較大，因此飛行航跡預測精度較差，且航跡預測過程較復雜，耗時長。研究表明，通過構建基本飛行數學模型來預測4D航跡， 可以提高航跡預測精度和效率。

通過飛行數學模型預測航跡，通過數學計算，得出下降頂點和ETA等數據，4D航跡預測系統將ETA通報給管制員，以便管制員提前調整落地時間，確保安全運行的前提下，還能保證靈活的調控時間間隔、下降時限。2008年，SAS公司在斯德哥爾摩阿蘭達國際機場進行了4000次4D航跡運行，減少240噸燃油消耗，減少了756噸的廢氣排放。美國納沃斯公司對此做了更進一步的研究，研究證實了若將CDA程序結合4D航跡運行，理論上能比二者分別運行節約更多的燃油和時間，而且廢氣排放量也大大減少。

相比之下，國內的CDA的研究還處于起步階段，目前主要是理論階段的研究。中國民航局飛行標準司（簡稱飛標司）在2008年對CDA的飛行方法、飛行程序設計進行了研究。國內的一些民航方面專家和學者也對于CDA這一新興進近著陸程序進行了研究，并提出了自己的看法，通過對比國外試行情況，對我國的CDA發展前景做出的大膽的預測和評估。

通過國外CDA試飛試驗可以看出，實施CDA程序，不僅能夠減輕管制員和飛行員的工作負擔，而且節約了燃油，縮短了整個過程的時間，降低了噪音，減少了排放，提高了運行效率。以發展的眼光看，CDA程序具備良好安全性能、經濟效益和環境優勢，是未來必然的發展趨勢。文章以天津濱海國際機場為試驗機場，依照符合要求的CDA程序設計參數和標準，通過研究4D航跡算法，建立CDA進近程序的數學模型，為CDA技術的最終投入運行積累了實踐經驗和數據支持。

國內外CDA的發展現狀，從終端區航空器的基本飛行程序機飛行原理出發，并結合飛機的空氣動力學相關學科知識，分析了CDA與現行儀表著陸程序相比的優勢與劣勢。結合我國民航發展實際情況，得出以下結論：

（1）采用CDA技術能夠很好的實現節能減排，減少機場周邊居民受到的噪音困擾；

（2）數學模型較為復雜，程序操作難度較大；

（3）飛行員的工作負荷增加；

（4）難以繪總下滑曲線；

（5）CDA實際運行對導航設備的精密程度要求高，對各項設備要求較高；

（6）4D導航在國內的發展亟待大力實施。

實施CDA著陸程序，發展飛機的4D導航技術，這將大大提高飛行安全和效率，降低機場的運營成本，節能減排，實現“綠色機場”。

參考文獻

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