利用模擬飛行輔助類精密進近訓練可行性研究

劉志霖

(中國民航大學飛行技術學院 天津300300)

1 類精密進近概述

國際民航組織將儀表進近類型分為3類(圖1)：精密進近(PA)、非精密進近(NPA)與類精密進近(APV)。其中的類精密進近(APV，Approach Procedure with vertical guidance)是指一種擁有水平引導與垂直引導，但是不滿足建立精密進近著陸運行要求的儀表進近程序。類精密進近程序主要有 Baro-VNAV APV與SBAS APV兩類：Baro-VNAV APV運行通過GNSS提供水平引導，采用氣壓高度提供垂直引導。SBAS APV的水平與垂直引導都依靠 SBAS和GNSS的定位信息。我國民航主要側重于采用 Baro-VNAV，而SABS APV在美國得到了廣泛的應用[1]。

圖1 儀表進近分類Fig.1 Classification of instrument approach

類精密進近有以下特點和優勢：

①類精密進近對地面設備的需求顯著低于精密進近，類精密進近可以只依賴于衛星導航信號，不需要任何地面保障設備的支持，這便使類精密進近具有了精密進近難以比擬的經濟性及靈活度[2]。

②類精密進近提供下滑道指引，相對非精密進近程序，可提高飛行人員的情景意識，降低發生可控飛行撞地事故的風險，有利于提高飛行的安全性。

③類精密進近程序可以提供連續的下滑道，采用類精密進近程序進行進近時空速，下降率變化幅度顯著小于非精密進近程序，飛行路徑也更加平穩。這可以顯著降低飛行員下降過程中的操作難度，便于飛行員進行更加穩定的進近，降低工作負荷，同時也降低了油耗水平和噪音水平。

④相對于精密進近程序，類精密進近程序更加靈活。

由于類精密進近采用的實際上是計算機虛擬出的飛行路徑，在進近程序的設計上具有精密進近難以企及的靈活性。類精密進近程序可以根據實際運行的需要，靈活地調整進近程序的飛行路徑和下滑角等參數，便于根據實際情況選擇最為便捷、經濟的飛行路徑。

目前類精密進近程序在FAA的推廣下已經在美國得到廣泛應用。其主要使用的是 SBAS APV的技術路線。早在2012年，美國已有超過3000個類精密進近程序，其中約 2/3應用于沒有 ILS的跑道端。此外，類精密進近在澳大利亞等一些國家也得到了一定程度的應用。

我國民航正處于 PBN推廣的第二階段，在類精密進近方面，主要采用的是Baro-VNAV APV的技術路線。目前國內一些機場已經率先編制了類精密進近程序，類精密進近在我國有廣闊的應用和發展前景。

2 類精密進近應用于飛行訓練的必要性分析

根據我國 PBN推廣的發展規劃，類精密進近程序在我國的推廣勢在必行，因而作為將來民航業發展人才儲備的飛行學員，應該在飛行訓練階段對類精密進近這種具有廣闊應用前景的飛行技術具有一定程度的了解。

類精密進近應用于飛行訓練可以顯著降低訓練風險。在低能見度和夜間目視參考條件較差的情況下，單純依靠目視進近或非精密進近對于飛行經驗不足的飛行學員來說難度較大，而類精密進近可以顯著提高情景意識，減少可控飛行撞地的風險，顯著提升飛行安全性。

3 模擬飛行軟件概述

目前相對較為流行的模擬飛行軟件主要有：XPLANE 11、P3D、FSX。筆者采用 X-PLANE 11軟件進行相關研究。

X-PLANE由Laminar Research于2017年發布，是目前最為完善和先進的模擬飛行軟件之一。不同于 FSX等模擬飛行軟件采用的通過預定義查表來模擬飛機飛行性能的方式，X-PLANE 11使用了被稱為葉素理論的空氣動力學模型，可以更加真實地模擬和還原飛機的飛行特性。此外，X-PLANE 11能夠真實地還原真實世界中的機型及其機載設備，在地景的真實性以及畫質、人機交互頁面的易用性方面也具有相對明顯的優勢。

4 利用模擬飛行輔助類精密進近訓練的可行性和必要性分析

模擬飛行作為一種模擬仿真訓練手段，可以便捷、低成本且較為真實地構建飛行環境和外界條件，在類精密進近飛行訓練中有重要的應用價值，例如：

①利用模擬飛行軟件提高對于程序的熟練程度。飛行員可以通過模擬飛行進行類精密進近程序的模擬仿真練習，提前熟悉類精密進近程序及相關的操作方法等，提高操作的熟練性，減少差錯。同時對注意力分配等進行針對性訓練，以便于在真實的飛行中提高飛行員的注意力分配能力和情景意識，提升飛行安全性。

②利用模擬飛行輔助飛行訓練，成本非常低廉。以常見的模擬飛行軟件為例，XPLANE-11的價格在200元左右，一套功能相對完備的模擬飛行搖桿價格大致在千元以內，且模擬飛行軟件的運行對于計算機設備的要求并不太高。因此，飛行學員可以用相對低廉的成本搭建模擬飛行環境進行練習[3]。

5 利用 XPLANE-11軟件進行類精密進近模擬飛行實踐

筆者采用塞斯納 172(G1000)機型在 XPLANE-11平臺進行類精密進近模擬飛行實踐，機場為美國舊金山國際機場，ICAO代碼 KSFO，該機場有各種類精密進近程序。

在模擬類精密進近場景中，飛機起始位置位于初始進近點附近，高度 7000ft(2/33.6m)。根據該類精密進近程序和 C172(G1000)機型標準操作程序，我們在機載航電設備上設置飛行程序，成功截獲航向引導與下滑引導，具體操作方法不再贅述。如圖 2所示，截獲航向引導和下滑路徑之后，便可以根據引導進行進近，其進近方式與顯示方式與精密進近相似。根據引導飛行至決斷高度，選擇繼續進近或按程序復飛。

圖2 按航向引導與下滑引導飛行至決斷高度Fig.2 Descent to decision altitude with guidance

在實踐中不難發現，通過模擬飛行軟件，可以對類精密進近的全過程進行相對完整和真實的模擬，在過程中實現了對進近飛行程序和類精密進近 SOP的熟悉，也鍛煉了進近過程中的情景意識和注意力分配能力。同時也可以感受到模擬飛行對類精密進近理論教學及飛行訓練的輔助作用。

6 結 語

類精密進近是一種具有顯著優勢和巨大應用前景的進近方式，在我國民航飛行人才的培養過程中應該注重對這種技術的培訓和應用。模擬飛行作為一種低成本、簡單高效的輔助訓練手段，嵌入類精密進近的理論和實踐教學培訓具有重要意義，此種教學輔助方法應該得到相應的重視和推廣。