基于Baro-VNAV氣壓式垂直導航的PBN進近程序研究

魯 力

(中國民用航空飛行學院 空中交通管理學院，四川 廣漢 618307)

1 引言

隨著PBN程序的廣泛應用，國內外大多數機場基于Baro-VNAV氣壓式垂直導航的飛行程序設計越來越普遍，相關民航領域的研究也越來越多。2013年，向碩凌等[1]研究了Baro-VNAV保護區中的障礙物如何進行自動評估，對PBN超障評估計算提供了便利的手段。西南地區空管局胡孝本[1]在2014年研究了高高原條件下的溫度對氣壓表垂直導航的影響，剖析了高高原機場溫度對飛行高度的影響。同在2014年，帥楠[3]在研究中運用GIS軟件結合算法完成Baro-VNAV垂直導航的保護區繪制，為Baro-VNAV程序的保護區繪制提供了思路。2019年，魯力[4]提出PBN程序在地形復雜機場的保護區自動繪制，為PBN飛行程序的初步設計提供了合理的思路。2020年，劉順吉[5]對比了ICAO文件和FAA規范中PBN飛行程序的差異并進行實例研究，為讀者提供了兩種規范文件的差異性。

本研究依據8168運行規范，為設計機場PBN程序人員提供Baro-VNAV垂直導航的設計思路，包括了保護區的繪制以及計算方法，具有一定的可靠性和適用性。

2 理論設計思路

Baro-VNAV氣壓式垂直導航的進近程序沒有最后進近定位點以及復飛點，水平保護區和僅有水平引導的LNAV進近程序保護區一致。若采用機載氣壓表的高度數據作為垂直引導，則需要分析該程序中的障礙物是否滿足OAS面的限制條件，OAS面又包括FAS(Final approach surface)，水平面以及復飛面，每一個面都有其特定要求，OAS面的水平保護區圖和沒有氣壓表垂直引導的保護區圖一致，但剖面圖的分析卻不一樣。

2.1 FAS面

起點：設計飛行程序需要從跑道入口往前設計，FAS面起點和Hi特定高度有關，當高度低于5000英尺，該高度為75 m，FAS起點從跑道入口標高沿公布的下滑角度(VPA)沿升至Hi以上再后前推一個ATT值即可。但實際如果溫度過低，對飛行安全是極為不利的，由于溫度低，氣壓變低，機載氣壓表基于氣壓顯示高度，因此，飛機上顯示的高度比實際飛機真實高度，因此有提前接地風險，因此在低溫條件下，實際飛機的下滑軌跡應當在公布的下滑軌跡之下，那么當前主要工作是解決實際下滑梯度值，可以由公式(1)求解：

(1)

終點：FAS包含最后進近面及最后進近側面，分別終止于和中間進近航段的最低超障高度(MOCA)和超障面(OCS)相交。

2.2 水平面

水平主面保持與機場標高持平，介于FAS和復飛面之間的平面部分。

水平面側面邊界比水平面主面高30 m。

2.3 復飛面

對于民用機場運行的波音737、空客320等C類客機來講，復飛面起始于跑道入口之后1100 m處，2.5%梯度是標稱復飛爬升梯度，包含復飛面及側面，側面邊界在復飛面之上30m。復飛面終止于復飛最早轉彎處。

3 實例分析

本研究以西南某機場為例，該機場標高450 m，跑道磁方向019°，跑道長度3200 m，寬度45 m，近5年最低溫度-10 ℃，設計出的PBN進近程序如圖1所示，從圖1可以看出O1、O2、O3障礙物的分布。

圖1 PBN進近程序

驗證該機場的最低溫度是否滿足最低下滑角2.5°的要求，計算方法根據公式2可得：

(2)

式(2)中：ΔTSTD代表場溫和標準海平面之間的溫差，L0代表標準氣溫遞減率(-0.0065 ℃/m)，hFAP代表最后進近點處的高，T0代表標準海平面的溫度，hTHR代表跑道入口海拔高度，Tad為機場溫度。

計算出來在-10 ℃的條件下采用氣壓表垂直引導，下滑角為2.55°，滿足最低下滑角2.5°的要求。

繪制LNAV的進近航段保護區圖2所示。

由于Baro-VNAV氣壓式垂直導航的進近程序的水平保護區和LNAV一致，并且OAS面屬于其中的一部分，因此，根據前面的OAS面繪制方法，可以將OAS面繪制出來如圖3陰影部分所示。

圖2 LNAV的進近航段保護區

圖3 VNAV的OAS面

列出所設計的飛行程序中的O1、O2、O3障礙物信息如表1所示。

表1 障礙物信息

因此機場凈空的障礙物對設計出來的PBN進近飛行程序沒有影響，通過本研究流程可以設計Baro-VNAV進近程序，并評估出機場最低氣溫對飛行有沒有不安全影響。

4 結語

本研究是根據8168文件對PBN采用氣壓表引導過程中，需要補償溫差對高度偏低所帶來的影響，在設計PBN飛行程序中，起到非常關鍵性的作用，但是本研究考慮的飛行方向僅有02號跑道，進近方向偏少，障礙物由于地形原因較為簡單，障礙物較少，在實際設計VNAV程序時，假設地形較為復雜，還需要計算障礙物在OAS面內是否穿透相應的面，并計算OCH，在后續研究中，可以加入智能計算方法，將Baro-VNAV這種較為復雜的設計方法變得更加簡捷并應用到設計的工作中。