淺談直升機(jī)RNP儀表飛行程序應(yīng)用

張亞新

摘要：隨著國(guó)家對(duì)通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大力支持以及低空空域的不斷開放試點(diǎn)，通航發(fā)展進(jìn)入了快車道。各具規(guī)模、各作業(yè)種類的通用航空公司如雨后春筍般出現(xiàn)，隨之而來(lái)的運(yùn)行事故也接連不斷發(fā)生。本文基于通用航空直升機(jī)場(chǎng)地飛行進(jìn)離場(chǎng)程序進(jìn)行分析，結(jié)合RNP技術(shù)，將其與儀表飛行程序結(jié)合到一起，提升直升機(jī)的運(yùn)行安全。

關(guān)鍵詞：直升機(jī);RNP;進(jìn)離場(chǎng)程序

引言：通用航空運(yùn)行因低空障礙物多、氣象條件復(fù)雜、起降環(huán)境惡劣常導(dǎo)致運(yùn)行安全事故，這也是世界航空領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。為此，開發(fā)出屬于直升機(jī)的儀表飛行程序以協(xié)助保障飛行安全就顯得尤為必要，尤其是在山區(qū)運(yùn)行、有限場(chǎng)地運(yùn)行時(shí)，缺乏地面導(dǎo)航臺(tái)指引，無(wú)法完成儀表進(jìn)近，復(fù)雜多變的天氣以及無(wú)處不在的障礙物都在時(shí)刻威脅著直升機(jī)運(yùn)行安全。RNP導(dǎo)航飛行程序已發(fā)展得較為成熟，若能將其應(yīng)用于通航直升機(jī)飛行運(yùn)行中，擺脫地面導(dǎo)航設(shè)施的限制，實(shí)現(xiàn)直升機(jī)儀表運(yùn)行，將為低空飛行運(yùn)行提供便利，保障飛行安全。

一、RNP概述

RNP是所需導(dǎo)航性能的英文縮寫簡(jiǎn)稱。是利用機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備和GPS引導(dǎo)飛機(jī)起降、進(jìn)離場(chǎng)的新技術(shù)，是未來(lái)飛行導(dǎo)航發(fā)展的主要方向。RNP導(dǎo)航程序，可以不依托任何地面助航設(shè)施從而幫助飛機(jī)在飛行過程中規(guī)劃航線、規(guī)避障礙物、緩解空域矛盾、進(jìn)近與進(jìn)離場(chǎng)引導(dǎo)等，尤其是對(duì)于一些地形復(fù)雜、氣候比較惡劣的機(jī)場(chǎng)具有十分重要的作用，可以在極大程度上提升運(yùn)行可靠性、安全性，減少飛機(jī)延誤等現(xiàn)象，節(jié)約飛行成本。

二、直升機(jī)PinS（Point in Space）程序設(shè)計(jì)規(guī)范

為了充分發(fā)揮直升機(jī)運(yùn)行優(yōu)勢(shì)，通常會(huì)將直升機(jī)的運(yùn)行區(qū)域設(shè)置在不具備地面導(dǎo)航臺(tái)的位置，這樣駕駛員只能采取目視飛行，依靠人力進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)障礙物并躲避障礙物，這樣使得駕駛員對(duì)天氣的依賴性極大，良好的天氣才能保障駕駛員的目視情況。因此，較高的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)是保證直升機(jī)運(yùn)行期間的重要條件。飛行期間遭遇到惡劣天氣，會(huì)對(duì)駕駛員以及航空器造成巨大威脅。PinS （Point in Space，空間點(diǎn)）程序可以幫助航空領(lǐng)域解決這個(gè)棘手的問題，無(wú)需地面增設(shè)導(dǎo)航臺(tái)就可以幫助直升機(jī)實(shí)現(xiàn)儀表飛行，極大程度的降低了飛行期間對(duì)于天氣的依賴性，實(shí)現(xiàn)直升機(jī)全空域飛行。

直升機(jī)PinS 程序是專門用于直升機(jī)的PBN飛行程序，由兩個(gè)航段組成：機(jī)場(chǎng)到空間點(diǎn)目視航段;空間點(diǎn)后的PBN儀表航段。儀表航段遵循一般 PBN 程序規(guī)則，并使用典型的 PBN 導(dǎo)航規(guī)范，例如在終端區(qū)使用 RNP1 導(dǎo)航規(guī)范。

三、總體方案設(shè)計(jì)

部分直升機(jī)機(jī)場(chǎng)周圍地形復(fù)雜，障礙物較多，距離運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)的距離較近。因此，確定直升機(jī)PinS飛行程序總設(shè)計(jì)方案需要保證直升機(jī)進(jìn)離場(chǎng)時(shí)的航跡高度與可用空域高度相符合，并且不會(huì)同周邊的機(jī)場(chǎng)發(fā)生運(yùn)行上的沖突。

直升機(jī)PinS程序主要根據(jù)直升機(jī)進(jìn)場(chǎng)、離場(chǎng)、進(jìn)近、復(fù)飛四部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)方面，為離場(chǎng)和進(jìn)近部分添加了目視航段，與以往飛行模式區(qū)別開來(lái)，提升直升機(jī)飛行過程中的目視水平，保障飛行的安全性[1]。離場(chǎng)的目視航段指的是駕駛員依靠自身目視觀察，飛行至指定定位點(diǎn)，銜接儀表航段;進(jìn)近目視是駕駛員駕駛直升機(jī)到復(fù)飛位置，并在該位置對(duì)是否可以依靠目視參考引導(dǎo)直升機(jī)降落進(jìn)行有效判斷。如果該位置可以建立目視參考，則轉(zhuǎn)換飛行模式，將儀表飛行轉(zhuǎn)為目視飛行;假若該區(qū)域無(wú)法建立目視參考，駕駛員需要立即帶桿復(fù)飛執(zhí)行復(fù)飛爬升程序。

（一）起始進(jìn)近航段

起始進(jìn)近航段如果不是運(yùn)行條件對(duì)航段有需要，其航段長(zhǎng)度不可以超過18.45km（10NM）。起始進(jìn)近定位點(diǎn)應(yīng)該在距離空間點(diǎn)基準(zhǔn)點(diǎn)46km（25NM）范圍內(nèi)的區(qū)域設(shè)置。當(dāng)直升機(jī)進(jìn)入起始航段飛行時(shí)，其本身的飛行速度不能超過220km/h（120kt）。對(duì)于直升機(jī)空速有具體要求時(shí)，將空速的指標(biāo)定為165km/h（90kt）進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在進(jìn)近的圖標(biāo)處標(biāo)注上速度限制的提示內(nèi)容。起始進(jìn)近航段保護(hù)區(qū)的超障余度要小于300m（1000ft）的標(biāo)準(zhǔn)，超障余度從機(jī)場(chǎng)主邊界到副區(qū)外邊界都需要降至0m。航段最佳下降梯度，設(shè)置為10%，遇到有特殊要求的時(shí)候，可以將下降梯度增至13%，可以增加的前提是最大指示空速滿足165km/h（90kt）的條件，并標(biāo)注下降梯度說(shuō)明。

（二）中間進(jìn)近航段

中間進(jìn)近航段是起始進(jìn)近到最后進(jìn)近航段的銜接，駕駛員在此航段飛行的時(shí)候需要對(duì)直升機(jī)飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以便于加入最后進(jìn)近航段。運(yùn)行時(shí)如果沒有對(duì)中間進(jìn)近定位點(diǎn)進(jìn)行要求，則直升機(jī)可以從旁邊的航路直接加入。中間進(jìn)近的航段長(zhǎng)度在3.7km-18.5km之間，其中最佳航段長(zhǎng)度為5.58km（3.00NM）。本段航線保護(hù)區(qū)的超障余度為150m（492ft），本段主要目的是對(duì)直升機(jī)飛行姿態(tài)、速度等進(jìn)行調(diào)整，有利于接下來(lái)進(jìn)入到最后進(jìn)近航段。因此，本航段幾乎全程為水平航段，直升機(jī)在本航段需要適當(dāng)下降，下降梯度設(shè)置為10%，特殊需求同起始下降梯度相同，需要空速在165km/h（90kt），滿足條件方可實(shí)行。

（三）最后進(jìn)近航段

最后的航段飛向復(fù)飛點(diǎn)，駕駛員必須在該位置擁有足夠的目視參考，保障直升機(jī)在計(jì)劃內(nèi)穩(wěn)定著陸。一旦無(wú)法在復(fù)飛點(diǎn)建立足夠目視，需要立即執(zhí)行復(fù)飛程序。對(duì)于空間點(diǎn)進(jìn)近，在該航段沒有對(duì)正的要求。航段設(shè)計(jì)在5.92km（3.20NM）為宜。超障余度為75m（246ft），超障余度下降至0m，下降梯度6.5%，特殊需求為13.2%，需要滿足條件得到批準(zhǔn)，并進(jìn)行標(biāo)注。

（四）復(fù)飛航段

所有儀表進(jìn)近都要有復(fù)飛程序，并且要對(duì)該過程的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)進(jìn)行規(guī)定。PinS程序復(fù)飛從復(fù)飛點(diǎn)起始，結(jié)束于一個(gè)高度，高度的條件需要滿足航空器再一次執(zhí)行命令的操作。PinS復(fù)飛與傳統(tǒng)復(fù)飛程序一致，分別由起始、中間、最后三個(gè)階段。在復(fù)飛起始階段是從復(fù)飛點(diǎn)開始，直升機(jī)開始爬升結(jié)束，中間段是在到達(dá)復(fù)飛高度或從空中交通管制處獲取的可以保持超障余度的第一個(gè)點(diǎn)結(jié)束，復(fù)飛最后的階段銜接中間段，直到新一次的進(jìn)近。PinS復(fù)飛時(shí)下降梯度設(shè)置為4.5%，復(fù)飛保護(hù)區(qū)應(yīng)該基于復(fù)飛點(diǎn)縱向容差，最后進(jìn)近的保護(hù)區(qū)應(yīng)該與其保護(hù)寬度相同。

四、直升機(jī)RNP進(jìn)離場(chǎng)程序?qū)嶋H應(yīng)用

使用直升機(jī)RNP進(jìn)離場(chǎng)程序進(jìn)行跑道雙向正常的RNP起飛和進(jìn)近模擬，聯(lián)合空管各部門進(jìn)行配合，經(jīng)過模擬試驗(yàn)，證實(shí)RNP進(jìn)離場(chǎng)程序?qū)嵱谩⒖煽俊＝?jīng)過試驗(yàn)的機(jī)場(chǎng)均具備RNP運(yùn)行能力。與以往的傳統(tǒng)直升機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)相比較，RNP進(jìn)近更加先進(jìn)，可以打破飛行時(shí)對(duì)于天氣的依賴性，不依靠地面導(dǎo)航設(shè)備，采用更先進(jìn)的GPS與機(jī)載設(shè)備實(shí)現(xiàn)進(jìn)離場(chǎng)飛行，通過事先編寫程序，引導(dǎo)直升機(jī)按照程序的指令在航段確定精確的飛行軌跡，實(shí)現(xiàn)飛行的安全性，提升航空領(lǐng)域的飛行效率[2]。

應(yīng)用RNP技術(shù)有效的改善了因天氣變化對(duì)直升機(jī)的影響。今后，還會(huì)在其他需要的機(jī)場(chǎng)建立RNP飛行程序，提升機(jī)場(chǎng)的整體飛行效率。RNP技術(shù)與傳統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)相比較，兩者的最大區(qū)別在于，直升機(jī)脫離了地面導(dǎo)航的局限性，將導(dǎo)航系統(tǒng)參考轉(zhuǎn)向空中。這就意味著飛行導(dǎo)航系統(tǒng)更加先進(jìn)和完善，比原先的程序更加抽象和復(fù)雜，機(jī)組人員需要對(duì)其了解得更多。創(chuàng)新性是新時(shí)代發(fā)展的必然需求。不僅是在技術(shù)上，對(duì)于直升機(jī)的工作模式、機(jī)載設(shè)備能力等也要進(jìn)行更新，針對(duì)直升機(jī)全天候全區(qū)域運(yùn)行尚需更加深入的探究。

結(jié)論：綜上所述，針對(duì)于直升機(jī)飛行過程中遇到的阻礙，利用RNP技術(shù)設(shè)計(jì)出直升機(jī)的飛行程序，很好的解決了直升機(jī)儀表運(yùn)行的問題，實(shí)現(xiàn)全天候運(yùn)行作業(yè)，對(duì)于航空領(lǐng)域來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)有發(fā)展前景的技術(shù)。在對(duì)其不斷應(yīng)用的過程中，有效提升了飛行效率，未來(lái)還需要在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)一步完善，設(shè)計(jì)出更加完整、可靠的飛行程序。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋美珍.基于模塊化分析的在役直升機(jī)技術(shù)狀態(tài)信息化管理[J].中國(guó)科技信息，2020（13）：33-34.