烏魯木齊機場冬季溫度修正研究

鐘濤濤

新疆民航空管設(shè)備有限責任公司 新疆 烏魯木齊 830016

引言

烏魯木齊國際機場2019年旅客吞吐量達到2396.3萬人次，成為北方寒冷地區(qū)旅客吞掉量最大的機場。低溫寒冷造成的低溫、冬霧等天氣成為影響烏魯木齊地窩堡機場運行的主要障礙。新疆北部不少地區(qū)冬季出現(xiàn)了低于-30℃的極端低溫情況，甚至出現(xiàn)低于-40℃的情況，且出現(xiàn)極端低溫地區(qū)的標高不高，因此導(dǎo)致實際溫度比ISA溫度低很多，從而導(dǎo)致大氣模型的變化。飛機在如此低溫條件下飛行暴露出了很多安全隱患， 然而，由于低溫造成的安全事故并不多見，因此低溫條件下的飛行安全隱患常常被人們忽視。究其原因有以下兩點：①北方寒冷地區(qū)航班量較少，一天中溫度最低的日出前后以及凌晨的航班更少，有些機場甚至冬天停航。②飛行程序設(shè)計的安全裕度較大。但是飛行安全不能存在僥幸心理，一旦有冷空氣過境，安全裕度就會大大降低嗎，甚至造成致命的安全隱患。

本文以探索極端低溫下《目視和儀表飛行程序設(shè)計》ICAO PANS OPS Doc 8168中有關(guān)PBN低溫修正幅度和實際使用中的差距。

1 國際標準大氣（ISA）

國際標準大氣（ISA）是國際民航組織規(guī)定的一種假象的大氣結(jié)構(gòu)，人為地規(guī)定了空氣的物理性質(zhì)隨高度變化的規(guī)律，為比較航空器性能和設(shè)計儀表而在國際飛行中活動中統(tǒng)一采用的已規(guī)定空氣特性的大氣。

國際標準大氣假定海平面的基礎(chǔ)參數(shù)如下：

溫度：288.15°K（15℃）；

氣壓：101.325kpa（29.92126in.hg）；

空氣標準密度為：1.225

國際標準大氣的溫度變化規(guī)律：

從海平面15℃開始，在對流層頂以下，溫度以恒定的-6.5℃/1000m（-1.98℃/1000ft）的變化率隨著高度變化。

標準的對流層頂?shù)母叨葹?1000m或36089ft。從對流層頂向上，溫度保持恒定的-56.5℃（216.5°K）。

2 目視和儀表飛行程序中低溫修正

2021年1月4日，烏魯木齊出現(xiàn)最低溫度-24℃，根據(jù)2021年3月25日生效的NAIP中查詢?yōu)豸斈君R地窩堡機場細則中可知，烏魯木齊地窩堡國際機場歷史最低溫度為-24.3℃，我們采用-25℃，作為后續(xù)課題計算的變量。

課題條件：機場標高647.9m(2126ft) 溫度-25℃ 高度3600m

根據(jù)國際民航組織出版的空中航行服務(wù)程序航空器運行第二卷《目視和儀表飛行程序設(shè)計》Doc 8168中的有關(guān)PBN程序在終端區(qū)高度修正公式如下所示

通過公式我們可以計算得出在高度3600米處的高度修正量為386米。

根據(jù)標準公式溫度遞減率恒定為-6.5℃/1000m計算可知，當前烏魯木齊地窩堡機場在飛行高度3600米時的推測溫度為-44.2℃。

3 根據(jù)實際氣溫推算高度偏差

因當前烏魯木齊地窩堡機場地面溫度為-25℃，根據(jù)國際民航組織對國際標準大氣ISA的定義，對流層頂高度為11000m，溫度保持恒定的-56.5℃，烏魯木齊地窩堡機場地面到對流層頂層的距離恒定不變。假設(shè)溫度遞減是均勻的，所以可以理解為當烏魯木齊地窩堡機場地面溫度越低時，和對流層頂層溫度-56.5℃溫度差就越小，溫度遞減率就越小[1]。

課題條件：機場標高647.9m(2126ft) 溫度-25℃ 高度3600m

現(xiàn)在烏魯木齊地窩堡機場地面溫度-25℃，高度647.9m，根據(jù)插值法可以算出當天烏魯木齊地窩堡機場的溫度遞減率為：

實際溫度遞減率=-56.5℃-（-25℃）/（11000m-647.9m）×1000=3.04℃/1000m，由此得出當前機場溫度遞減率為-3.04℃/1000m。

因為當前溫度遞減率已經(jīng)發(fā)生變化，采用計算得出的溫度遞減率計算當前烏魯木齊地窩堡機場在飛行高度3600m的推測溫度為-33.9℃，與規(guī)范中給出的公式計算所得相差了10.2℃。根據(jù)推測溫度-33.9℃帶入公式（1）中計算得出當前實際在高度3600m處得高度修正量為176m。

按照國際民航組織出版的空中航行服務(wù)程序航空器運行第二卷《目視和儀表飛行程序設(shè)計》Doc 8168中計算出的高度修正為386m，而根據(jù)本文中上述思路計算出來的高度修正為176m，兩者相差210m。可以理解為規(guī)范認為當前機場條件下航空器在3600m高度飛行時實際高度為3600m-386m=3214m。而根據(jù)本文思路推算航空器在3600m高度飛行時實際高度為3424m。

4 結(jié)束語

低溫條件下國際民航組織規(guī)范中安全裕度比本文思路推算的安全裕度多了210米，導(dǎo)致低溫條件下運行的程序條件設(shè)置過于苛刻，例如低溫條件下的最低監(jiān)視引導(dǎo)高度圖，對于5000米以上的扇區(qū)高度增加達到了700多米，導(dǎo)致至少3個高度層范圍不能使用，給管制員以及航空公司造成了非常大的影響，管制員能使用的空域少了，只有采用限制航班量的方法來應(yīng)對同時造成了空域資源的浪費，限制航班量只有取消航班或者航班延誤，對航空公司造成經(jīng)濟上的損失。民用航空是在安全裕度和經(jīng)濟中間平衡取最優(yōu)結(jié)果的行業(yè)，如果經(jīng)濟獲利，安全裕度可能降低，如果一直提高安全裕度，那么就要犧牲經(jīng)濟。根據(jù)本文中提供的觀點可以發(fā)現(xiàn)實際中航空器飛行的高度比規(guī)范認為的高度高出了210米，那么規(guī)范的安全裕度是否過高，從而導(dǎo)致了航空公司的以及整個民航的運行效率下降還值得進一步討論。